<\/p>\n\n \n <\/a>\n <\/a>\n <\/span>\n <\/div>\n In questo ambito, una tematica annosa ma sempre attuale e rappresentata della corrosione delle armature nel calcestruzzo. Tale fenomeno si manifesta spesso attraverso attacchi localizzati, detti \u201cpit\u201d o vaiolature, che dalla superficie penetrano attraverso lo spessore del metallo con velocita dipendente del potenziale elettrico dello stesso.<\/p>\n Volendo descrivere il processo a livello microscopico, ci\u00f2 che accade e che la stabilita chimica dell\u2019acciaio al carbonio all\u2019interno dell\u2019elemento strutturale e garantita dall\u2019ambiente fortemente basico determinatosi all\u2019interno del calcestruzzo indurito durante il processo di idratazione del cemento, e ci\u00f2 grazie alla formazione dell\u2019idrossido di calcio Ca(OH)2 <\/sub>o calce idrata.<\/p>\n <\/p>\n La presenza dell\u2019idrossido di calcio rende l\u2019ambiente fortemente alcalino (pH 12,5-13,5) e in tali condizioni sulla superficie della barre d\u2019acciaio si forma un film di ossido di ferro insolubile passivante, compatto ed aderente alla superficie del tondino, che protegge il ferro dalla corrosione.<\/p>\n La porosit\u00e0 del calcestruzzo e la presenza di eventuali fessure consentono all\u2019aria di penetrare, pi\u00f9 o meno lentamente, all\u2019interno della matrice di calcestruzzo indurito.<\/p>\n L\u2019anidride carbonica (CO2<\/sub>), presente nell\u2019aria in percentuale dello 0,038% in volume, ha la capacita di combinarsi con l\u2019idrossido di calcio Ca(OH)2<\/sub> dando luogo a una reazione chimica che ha come prodotti carbonato di calcio (CaCO3<\/sub>) e acqua (H2<\/sub>O), secondo la formula<\/p>\n e come effetto quello di abbassare il pH della pasta cementizia. Tale fenomeno prende il nome di carbonatazione. Nei calcestruzzi densi e compatti la carbonatazione pu\u00f2 fermarsi a pochi millimetri dalla superficie dell\u2019elemento in calcestruzzo, ma in quelli porosi e fessurati pu\u00f2 penetrare in profondit\u00e0 interessando l\u2019intero copriferro se non addirittura spingersi oltre.<\/p>\n Una volta che la carbonatazione arriva a interessare la pasta di cemento che avvolge il tondino, lo stesso viene a trovarsi in un ambiente non pi\u00f9 fortemente alcalino con la conseguente perdita del film passivante che lo proteggeva dalla corrosione.<\/p>\n La carbonatazione in s\u00e8 non danneggia il calcestruzzo e nemmeno direttamente i ferri di armatura: essa crea soltanto le condizioni affinch\u00e9 possa innescarsi il processo di corrosione, spianando la strada ai veri responsabili, ossia l\u2019ossigeno e l\u2019umidit\u00e0.<\/p>\n In assenza del film passivante, le molecole del ferro (Fe+) si combinano con l\u2019ossigeno (O2) e l\u2019acqua (H2<\/sub>O), dando come prodotto l\u2019idrossido di ferro Fe(OH)3<\/sub> (la ruggine):<\/p>\n La reazione appena descritta innesta all\u2019interno della miscela cementizia un circuito elettrico (scambio di elettroni) costituito da un catodo e da un anodo, quest\u2019ultimo costituito dalla porzione di armatura soggetta a corrosione, che si \u201cconsuma\u201d con una velocita proporzionale all\u2019intensit\u00e0 della corrente risultante.<\/p>\n <\/p>\n Pi\u00f9 precisamente, non si ha corrosione se il potenziale del metallo (zona anodica) assume valori al di sopra, cio\u00e8 pi\u00f9 nobili, di un potenziale di soglia, detto potenziale critico di pitting, o di rottura Epit, che dipende dal contenuto di ioni cloruri.<\/p>\n Si dice che gli ioni cloruri variano il potenziale di auto-passivit\u00e0 dell\u2019acciaio stesso, per cui l\u2019aumento del loro tenore in una zona specifica dell\u2019elettrolita (calcestruzzo) che circonda un pezzo di acciaio pu\u00f2 innescarne la corrosione senza alterazioni nel campo elettrico.<\/p>\n Tra le tecniche d\u2019avanguardia dell\u2019asset integrity, emerge la protezione\/prevenzione catodico-galvanica, il cui scopo e appunto quello di proteggere l\u2019acciaio strutturale dalla corrosione dovuta all\u2019azione degli agenti aggressivi ambientali.<\/p>\n Tale tecnica si basa su regole elettrochimiche e pu\u00f2 essere realizzata imprimendo una corrente continua fra un elettrodo, definito anodo e il metallo che si vuole proteggere, che diventa quindi il catodo.<\/p>\n Questo circuito genera l\u2019abbassamento del potenziale dell\u2019elemento metallico e ne riduce la sua velocita di corrosione, di fatto contrastando la corrente generata dal processo corrosivo.<\/p>\n Il processo catodico pu\u00f2 essere innescato in due diverse condizioni:<\/p>\n Le tecniche per realizzare un intervento di protezione catodica sono sostanzialmente due:<\/p>\n <\/p>\n Il sistema a corrente impressa, non trattato in questo articolo, utilizza un alimentatore esterno per sviluppare la corrente necessaria. Il sistema ad anodi galvanici ha invece il principale vantaggio di non utilizzare nessun alimentatore di energia esterno.<\/p>\n Quest\u2019ultima tecnica si basa infatti sul principio secondo il quale, quando due diversi tipi di metallo collegati tra di loro sono annegati in un adeguato elettrolita, il metallo con il potenziale elettrico pi\u00f9 negativo ossider\u00e0 proteggendo il metallo con il potenziale meno negativo.<\/p>\n Per la protezione dell\u2019acciaio generalmente vengono utilizzati l\u2019alluminio e lo zinco qualora l\u2019elettrolita sia l\u2019acqua di mare o il calcestruzzo, il magnesio per gli elementi immersi nei terreni e nelle acque dolci e il ferro per le leghe di rame o gli acciai inossidabili.<\/p>\n Per quanto riguarda le armature annegate nel calcestruzzo, la protezione catodica-galvanica viene realizzata andando ad apporre elementi di zinco in forma di \u201cpanetti\u201d direttamente sulle armature o mediante anodi laminari fissati con un gel elettrolitico adesivo, sulla superficie della zona da proteggere.<\/p>\n Esiste anche una terza modalit\u00e0, meno diffusa nel nostro territorio, e consistente nella creazione di uno strato esterno di zinco sulla superficie del calcestruzzo tramite spruzzatura.<\/p>\n Ad ogni modo, qualunque sia la tipologia di anodo galvanico utilizzato, e indispensabile che i due metalli (zinco dell\u2019anodo e acciaio delle armature) siano a diretto contatto tra loro oltre che con l\u2019elettrolita (calcestruzzo) cosi che il circuito galvanico si possa chiudere.\u00a0<\/strong><\/p>\n La problematica principale nel definire un intervento protettivo delle barre di armatura in calcestruzzo armato \u00e8 che la loro posizione e il loro stato di degrado non sono visibili ad occhio nudo.<\/p>\n L\u2019obiettivo principale dell\u2019indagine \u00e8 quello di evidenziare fino a che punto la corrosione, nella zona di indagine, si sia estesa alle barre di rinforzo e se abbia aggredito eventuali barre di precompressione o i loro sistemi di ancoraggio. Per fare ci\u00f2 si eseguono in genere prove di tipo elettrico e chimico come ad esempio:<\/p>\n <\/p>\n Gli interventi tipologici si suddividono in due principali famiglie: gli anodi interni (sotto forma di \u201cpanetti\u201d) e gli anodi esterni (sotto forma di \u201clamine\u201d).<\/p>\n La scelta tra i due tipi di intervento dipende da diversi fattori, quali il tipo di elemento strutturale che si intende proteggere, la facilita di applicazione di uno o dell\u2019altro metodo, la necessit\u00e0 o meno di eseguire demolizioni e scarifiche profonde.<\/p>\n L\u2019intervento con lamine esterne e preferibile quando la superficie del calcestruzzo presenta un degrado non troppo profondo, tale da non necessitare la messa a nudo di armature. Quando invece il ciclo di lavorazione previsto include il trattamento a vivo delle armature esistenti o l\u2019aggiunta di reti integrative, e possibile utilizzare la tecnica degli anodi esterni.<\/p>\n Gli esempi che seguono presentano un caso per ognuna delle due tipologie di intervento e riguardano due degli elementi pi\u00f9 sensibili e spesso ammalorati che costituisco i ponti in c.a. e c.a.p., ovvero le selle gerber e i pulvini.<\/p>\n Altri elementi che usualmente sono soggetti a corrosione delle armature e che quindi possono essere candidati ideali per una protezione catodica galvanica sono ad esempio i cordoli di impalcato, le teste delle travi in corrispondenza dei giunti, e in alcuni casi i fusti delle pile.<\/p>\n \u00c8 mostrato un intervento di protezione catodica con anodi interni in lega di zinco di un pulvino in calcestruzzo armato, di forma tipologica con dimensioni in altezza i e l, e dimensioni principali in pianta (m x n) e (p x o).<\/p>\n Il dimensionamento viene effettuato facendo riferimento alla superficie di calcestruzzo attaccato e in funzione delle prescrizioni imposte dalla Norma UNI EN ISO 12696. I parametri di input nel dimensionamento degli elementi di protezione per un elemento strutturale in c.a. sono:<\/p>\n <\/p>\n Rispettando quanto prescritto dalla Normativa e guardando ai diagrammi di Pedeferri (diagrammi di comportamento dell\u2019acciaio nel calcestruzzo per differenti potenziali e contenuti di cloruro), se si considera ad esempio 1 m2<\/sup> di calcestruzzo con rapporto area di acciaio\/area di calcestruzzo Aa\/Ac = 1, nel caso sia rilevato un contenuto di cloruri pari allo 0,45% in massa di cemento, si pu\u00f2 progettare un sistema che – erogando 20 mA\/m2 <\/sup>per il primo anno, al fine di garantire la ripassivazione, e 5 mA\/m2<\/sup> per i successivi 19 anni in modo da assicurarsi che il pitting non si possa innescare di nuovo – prolunghi la vita utile dell\u2019elemento di 20 anni utilizzando lamine autoadesive di zinco di larghezza 25 cm (anodi esterni).<\/p>\n Il consumo di zinco al primo anno per 1 m2<\/sup> di acciaio sar\u00e0 dunque pari a:<\/p>\n mentre per gli anni successivi:<\/p>\n Per la superficie specificata, la massa totale di zinco necessaria a una protezione di 20 anni e pari a:<\/p>\n che corrisponde a un fabbisogno di copertura con lamina di zinco per ogni m2<\/sup> di calcestruzzo (Ac = Aa) di:<\/p>\n Essendo le strisce larghe 25 cm, ci\u00f2 corrisponde a una spaziatura tra di esse pari a circa 5 cm. Variando di volta in volta il rapporto Aa\/Ac e possibile costruire un grafico che, per tale tipo di anodo, fornisca la spaziatura massima da adottare in funzione del rapporto Aa\/Ac stesso.<\/p>\n <\/p>\n Qualora invece si volesse proteggere un elemento strutturale a sviluppo bidimensionale in calcestruzzo armato non immerso in acqua attaccato da fenomeni di corrosione delle barre di armatura con anodi interni, assumendo:<\/p>\n si avrebbe un consumo di zinco al primo anno per 1 m2<\/sup> di acciaio pari a:<\/p>\n mentre per gli anni successivi:<\/p>\n Per tale superficie la massa totale di zinco necessaria a una protezione di 20 anni e pari a:<\/p>\n che corrisponde a un fabbisogno per ogni m2<\/sup> di calcestruzzo (Ac = Aa) di:<\/p>\n L\u2019area di influenza di ciascun anodo e quindi pari a:<\/p>\n La spaziatura massima (verticale e orizzontale) da adottare fra un anodo e il successivo risulta pari a:<\/p>\n Variando di volta in volta il rapporto Aa\/Ac e possibile costruire un grafico che per tale tipo di anodo fornisce la spaziatura massima da adottare in funzione del rapporto Aa\/Ac stesso.\u00a0<\/strong><\/p>\n <\/p>\n Per valutare l\u2019efficacia della protezione catodica occorre impiegare un sistema di monitoraggio, che come definito dalla Norma UNI EN ISO 12696 deve essere costituito da sensori applicati in punti rappresentativi, disposti nelle zone anodiche da proteggere.<\/p>\n Un tipico esempio di sistema di monitoraggio di protezione catodica e quello realizzato sui cordoli dei ponti in calcestruzzo armato. L\u2019installazione del sistema di misura prevede le seguenti fasi:<\/p>\n\n
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<\/a>\n ![\"barra\"](\"https:\/\/www.stradeeautostrade.it\/wp-content\/uploads\/2019\/04\/7A-anas.jpg\")
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<\/p>\nLa protezione catodico-galvanica<\/h4>\n
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La metodologia di indagine<\/h4>\n
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Gli interventi tipologici<\/h4>\n
Gli esempi di dimensionamento<\/h4>\n
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<\/p>\nLa protezione catodica con anodi interni di zinco per struttura bidimensionale<\/h4>\n
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<\/p>\nIl monitoraggio<\/h4>\n