Principali cause di degrado delle strutture in cemento armato

Le strutture in cemento armato sono soggette a molteplici fattori che causano l'invecchiamento ed il degrado dei diversi materiali che compongono questo agglomerato.

Le principali cause di degrado si possono suddividere in due categorie: 

- Reologiche 

- Meccaniche

Le cause reologiche sono quelle che avvengono in maniera naturale (senza alcun intervento esterno), per una tendenza del materiale a raggiungere una condizione di equilibrio interno, sia chimico sia meccanico. Le più importanti e che si verificano in maniera sistematica sono:

1. Deformazione: tale mutazione delle dimensioni è data dalla somma di 2 aliquote: elastica che si annulla quando cessa la sollecitazione e permanente quando rimane anche dopo la fine della sollecitazione. Anche la deformazione per dilatazione termica è legata alla deformazione termica dei componenti del calcestruzzo armato dovuta ad una specifica sollecitazione data dal gradiente di temperatura. In quest'ultimo caso è molto importante caratterizzare il materiale tramite il coefficiente di dilatazione termica, per lo più pari a quello dei ferri di armatura, i quali sono disposti in maniera tale da evitare che nascano tensioni interne dovute a diverse dilatazioni tra i due componenti. 

2. Ritiro: è caratterizzato dal trasferimento per evaporazione, dell’acqua d’impasto dal calcestruzzo verso l’ambiente esterno per una diversa umidità dell'aria tra l'esterno e l'interno ed anche per un gradiente termico. La variazione di umidità relativa che si viene a verificare può generare uno stato tensionale nel calcestruzzo, che ne determina un degrado. Se l'U.R. (umidità relativa) è minore del 95% il calcestruzzo si essicca, mentre se U.R è maggiore del 95% si contrae (ritiro positivo), in effetti un esempio calzante è il fatto che il calcestruzzo in acqua rigonfia(ritiro negativo). Il ritiro è  influenzato da vari fattori, quali: 

-composizione del conglomerato per quanto attiene il volume dei vuoti, il rapporto a/c, la qualità del cemento e l’assorbimento dell’acqua da parte di inerti e casseforme;

- condizioni ambientali per quanto riguarda la temperatura esterna, il grado idrometrico e la velocità del vento;

- tipologia dell’opera per quanto riguarda il fattore di forma(S/V) e la presenza delle armature. 

Per evitare che il ritiro danneggi fortemente la struttura, occorre bagnare abbondantemente le casseforme, ridurre i tempi morti tra getto e successive operazioni, inumidire le superfici del getto soprattutto se estese, apporre stuoie per prevenire l’evaporazione e riparare il calcestruzzo dal diretto irraggiamento solare. 

Si hanno diverse tipologie di ritiro:

• Ritiro plastico: si verifica durante le prime 12 ore dopo l’impasto. Si tratta di variazioni dimensionali dovute alla perdita di acqua per evaporazione e per assorbimento dell’inerte e della cassaforma ed al bleeding. È una contrazione in senso orizzontale accompagnato da fessure disposte secondo il disegno delle armature, possono essere anche fino a 4-5 fessure per metro lineare con apertura di 0.2-3 cm , lunghe diversi metri e profonde fino a 12-15cm. 

• Ritiro idraulico:inizia 24h dopo l’impasto e dura fino a 180gg . è dovuto all’essiccamento della malta o dell’’impasto del cls a causa dell’idratazione del cemento.Bisogna usare additivi fluidificanti x contenere a/ce ridurre la lavorabilità x diminuire l’acqua di impasto. 

• Ritiro termico: è dovuti al calore di idratazione che accompagna i processi di presa ed indurimento. L’allontanamento del calore determina tensioni e fessurazioni nel cls. 

3. Fluage: si manifesta con deformazioni lente nel tempo,fenomeno dinamico infatti connesso all'azione prolungata dei carichi esterni. Sotto carichi costanti, a causa di scorrimenti interni, il conglomerato continua a deformarsi nel tempo subendo deformazioni viscose. 

Le cause meccaniche sono dovute a condizioni di utilizzo delle strutture, le quali sottopongono le superfici a sollecitazioni non previste. Le principali cause di degrado sono: 

1. Abrasione: si tratta della conseguenza del rotolamento di ruote o del trascinamento di materiali, sulla superficie di calcestruzzo di pavimentazioni stradali o industriali. Viene danneggiata localmente la pelle del calcestruzzo e fino all'irruvidimento e sgretolamento. Questo danneggiamento si può prevenire con alcuni accorgimenti, cioè calcestruzzi realizzati con basso rapporto di acqua/cemento ed inerti di grosse dimensioni, inoltre è bene realizzare uno SPOLVERO superficiale costituito da cemento e aggregati speciali che diminuiscono la quantità di acqua che si forma in superficie x effetto del bleeding. Lo spolvero richiede aggregati particolari indipendentemente da quelli usati per il     calcestruzzo preferite le particelle metalliche, duttili e dure,che aumentano sensibilmente la resistenza alle abrasioni e pari tempo agli urti.le particelle vanno ripulite da elementi non metallici,oli e grassi che potrebbero reagire con la pasta di cemento. 

- l’erosione è un’azione di usura provocata da acqua in movimento e la presenza di solidi sospesi nei corsi di acqua sui manufatti quali i canali. Il fenomeno è esaltato:dalla velocità dell'acqua,dalla presenza dei vortici,dalla preparazione del calcestruzzo x il quale si preferisce a/c basso e l’uso di inerti grossi e duri. E’ possibile l’uso di uno spolvero della superficie. 

-la cavitazione è la conseguenza dell’azione esercitata dai flussi particolarmente veloci dell’acqua nelle condotte, in corrispondenza di variazioni di pressioni o di direzione. Occorre avere superfici lisce eventualmente rinforzato da fibre metalliche. In condizioni di pressione ridotta, la corrente libera bolle d’aria e vapore inizialmente disciolte in acqua.La corrente stessa le trascina in zone in cui c’è un rialzamento della pressione e così le bolle implodono rumorosamente.La ciclicità del fenomeno in una stessa zona determina la rimozione del materiale cementizio. 

Si previene con: 

-conglomerati ad alta resistenza meccanica fibrorinforzati 

-inerti di dimensione inferiore a 20 mm x ostacolare la rimozione 

-modesto valore del bleeding che in superficie aumenta a/c e favorisce la segregazione della pasta di cemento 

-esecuzione dello spolvero 

-utilizzazione di casseforme assorbenti. 

Occorre evitare le cause della cavitazione: 

-limitando la scabrosità 

-eliminando salti,sporgenze,depressioni 

-riducendo le pendenze e limitando le curve. 

-gli urti sono evenienze accidentali 

Il calcestruzzo è fragile e non resistente agli urti. Occorre realizzare un calcestruzzo rinforzato con fibre, in grado di dissipare energia e resistere agli urti.I calcestruzzo così trattati dopo la rottura non si frantumano.

Team Onjob21