L'immagine più comune del degrado è un balcone con il copriferro staccato e il ferro arrugginito in vista. Quello che si vede, però, è la fine del processo. L'acciaio che si corrode aumenta di volume, secondo il tipo di ossido da due a sei volte, e la pressione che ne deriva spacca il calcestruzzo dall'interno. Quando compare la ruggine sulla superficie la corrosione è già avanzata, e un ripristino fatto senza capirne la causa si ripete dopo pochi anni negli stessi punti.
Le cause principali
Quasi tutti i degradi del calcestruzzo armato rientrano in poche famiglie. Le prime due, carbonatazione e cloruri, sono trattate nell'articolo sulle patologie e sulla diagnostica. Qui interessa il quadro d'insieme, perché la strategia di riparazione dipende dalla causa.
| Causa | Meccanismo | Segno visibile |
|---|---|---|
| Carbonatazione | l'anidride carbonica abbassa il pH sotto 10 e l'acciaio perde la protezione | macchie di ruggine e distacchi lungo i ferri |
| Cloruri | rottura locale del film che protegge l'acciaio (corrosione puntuale) | ruggine in punti isolati, perdita di sezione elevata |
| Gelo e disgelo | l'acqua nei pori gela e aumenta di volume del 9 per cento | scagliatura e sfarinamento della superficie |
| Solfati | formazione di ettringite espansiva | fessure, rigonfiamenti, perdita di coesione |
| Reazione alcali-silice | gel espansivo che si forma nell'aggregato | fessure a mappa, essudazioni biancastre |
| Fuoco | oltre i 300 °C perdita di resistenza e distacchi | colore rosato, distacchi del copriferro |
| Errori di esecuzione | copriferro scarso, w/c alto, stagionatura mancata, nidi di ghiaia | difetti localizzati fin dalla messa in opera |
In molti casi la causa vera è un difetto di esecuzione che ha accorciato i tempi di tutte le altre. Un copriferro di 15 mm invece di 35 fa arrivare la carbonatazione ai ferri in meno di un quinto del tempo, perché il fronte avanza con la radice quadrata del tempo: il tempo scala con il quadrato dello spessore.
I principi della EN 1504
La serie EN 1504 raccoglie le norme su prodotti e sistemi per la protezione e la riparazione del calcestruzzo. La parte 9 definisce undici principi di intervento. I primi sei riguardano difetti del calcestruzzo: protezione dalla penetrazione degli agenti aggressivi, controllo dell'umidità, ripristino del calcestruzzo, rinforzo strutturale, resistenza fisica e resistenza chimica. Gli altri cinque riguardano la corrosione delle armature: conservazione o ripristino della passività, aumento della resistività, controllo catodico, protezione catodica e controllo delle zone anodiche.
Prima di scegliere i materiali si decide il principio, e prima del principio si stabilisce l'obiettivo: quanti anni deve durare l'intervento, che manutenzione si accetta, se l'elemento deve recuperare capacità portante. Un ripristino estetico e uno strutturale usano prodotti e controlli diversi.
La sequenza di un ripristino localizzato
Il ripristino con malta è l'intervento più diffuso e si articola in fasi che non si possono saltare. Si delimita l'area degradata e si demolisce il calcestruzzo non sano con martellina leggera o idroscarifica ad alta pressione, fino a liberare i ferri corrosi su tutta la circonferenza, con un vano dietro il ferro di circa due centimetri perché la malta lo avvolga. I ferri si puliscono con sabbiatura a grado Sa 2 e mezzo (ISO 8501-1) e si proteggono con una boiacca anticorrosiva o un prodotto epossidico conforme alla EN 1504-7. Se previsto, si stende il ponte d'aderenza (EN 1504-4). Si applica quindi la malta da ripristino, a spessori compatibili con la sua formulazione, e si stagiona.
Le malte della EN 1504-3 si classificano in base alla resistenza a compressione: R1 (10 N/mm2), R2 (15), R3 (25) e R4 (45). Per riparazioni strutturali si usano R3 o R4 e si richiede un'adesione al supporto, misurata con prova di strappo (EN 1542), di almeno 1,5 N/mm2 per le R3 e 2 N/mm2 per le R4. La malta deve avere anche modulo elastico e coefficiente di dilatazione compatibili con il calcestruzzo esistente, altrimenti si fessura lungo il bordo. L'ultima fase è la protezione superficiale (EN 1504-2): rivestimenti anticarbonatazione, idrofobizzanti o impregnanti, che riducono l'ingresso di anidride carbonica, cloruri e acqua.
Quando la riparazione localizzata non basta
Se i cloruri restano nel calcestruzzo attorno alla riparazione, la corrosione riparte ai bordi, perché l'area ripristinata diventa catodica rispetto al calcestruzzo vecchio. Sulle strutture importanti si usano allora sistemi elettrochimici. La protezione catodica, regolata dalla EN ISO 12696, abbassa il potenziale dell'acciaio con anodi sacrificali (zinco) o a corrente impressa, e si verifica con un criterio di depolarizzazione di 100 mV. La rialcalinizzazione elettrochimica (EN 14038-1) rigenera l'alcalinità del calcestruzzo carbonatato senza demolirlo. Quando serve recuperare capacità portante, si ricorre al rinforzo con lamine o tessuti in fibra di carbonio, o all'ingrossamento della sezione.
Controlli e manutenzione
Dopo l'intervento si verificano adesione, spessori e stato dei ferri a campione, e si pianifica un'ispezione periodica. Per una struttura esposta a cloruri la mappatura del potenziale di corrosione (ASTM C876) ripetuta ogni pochi anni mostra se il sistema funziona. Il costo di queste verifiche è piccolo rispetto a quello di rifare l'intervento.