UNIVERSITA DEGLI STUDI DI BERGAMOUNIVERSITA DEGLI STUDI DI BERGAMO

FACOLTA DI INGEGNERIA

DURABILIT DEL CALCESTRUZZO DURABILIT DEL CALCESTRUZZO AGGRESSIONE CHIMICA

Prof. Ing. Luigi Coppola

L. Coppola Concretum Durabilit: aggressione chimica

AGGRESSIVI CHIMICIAGGRESSIVI CHIMICIAGGRESSIVI CHIMICIAGGRESSIVI CHIMICI

Alcune sostanze presenti naturalmente o pereffetto delle attivit antropiche nei terreni eeffetto delle attivit antropiche nei terreni enelle acque possono determinare il degradodel calcestruzzo nelle strutture idrauliche ed indel calcestruzzo nelle strutture idrauliche ed inquelle parzialmente o completamente interrate

di i i hi i h ha causa di reazioni chimiche che essestabiliscono con i costituenti della matricecementizia.

L. Coppola Concretum Durabilit: aggressione chimica

AMBIENTI ACIDIAMBIENTI ACIDIAMBIENTI ACIDIAMBIENTI ACIDI

La pasta di cemento costituita principalmente daidrati di calcio relativamente solubili la cui stabilit

tit d ll bi t f t t b i d t i tgarantita dallambiente fortemente basico determinatodalla presenza degli ioni OH- e dagli alcali disciolti nellaf SE ILfase acquosa dei pori capillari. Pertanto, SE ILCALCESTRUZZO VIENE IN CONTATTO CONAMBIENTI ACIDI (TERRENI E ACQUE) QUESTOEQUILIBRIO PU ESSERE COMPROMESSOQCON CONSEGUENTE DEGRADO DEGLIELEMENTI STRUTTURALIELEMENTI STRUTTURALI.

L. Coppola Concretum Durabilit: aggressione chimica

PROCESSI DI DEGRADO DI TIPO CHIMICO

RIMOZIONE O SOSTITUZIONE

IONI C 2+

IDROLISI E

REAZIONICHIMICHE

IONI Ca2+ DILAVAMENTO CON ESPANSIONI

- ASPORTAZIONE PARZIALE- ESPANSIONI,

DISALLINEAMENTI EASPORTAZIONE PARZIALEDELLA MATRICE LEGANTE

- AUMENTO DELLA PENETRABILITA

DISALLINEAMENTI E DEFORMAZIONI- FESSURAZIONI

ESPULSIONI DI PORZIONIPENETRABILITA - ESPULSIONI DI PORZIONIDI CALCESTRUZZO

PERDITA DI MASSA PERDITA DI PORTANZA E RIGIDEZZAL. Coppola Concretum Durabilit: aggressione chimica

PERDITA DI MASSA, PERDITA DI PORTANZA E RIGIDEZZAACCELERAZIONE DEI PROCESSI DI DEGRADO

NATURALI E ARTIFICIALINATURALI E ARTIFICIALINATURALI E ARTIFICIALINATURALI E ARTIFICIALI

S i li l t hi i h hSono innumerevoli le sostanze chimiche chepossono promuovere i processi di degradodelle strutture in calcestruzzo ed elencarletutte rappresenterebbe impresa improba,pp p p ,soprattutto se si volesse tener conto anche ditutte quelle di provenienza artificialetutte quelle di provenienza artificiale .

L. Coppola Concretum Durabilit: aggressione chimica

Tipo di sostanza aggressiva e Tipo di sostanza aggressiva e manifestazione del degrado delle strutturemanifestazione del degrado delle strutturemanifestazione del degrado delle strutture manifestazione del degrado delle strutture

in calcestruzzo in calcestruzzo

Sostanza chimica Effetto sul calcestruzzoBASI DEBOLI Nessun degrado

BASI FORTI Nessun degradoBASI FORTIACIDI DEBOLI Dilavamento ed asportazione della pasta di cemento

ACIDI FORTI Forte dilavamento e disgregazione della matrice leganteACIDI FORTI Forte dilavamento e disgregazione della matrice legante

ACQUE DOLCI Dilavamento con asportazione superficiale della pasta di cementoOLI E GRASSI Disgregazione della matrice cementizia

Espansioni, disallineamenti, fessurazioni, espulsioni di SOLFATI

p , , , pporzioni del copriferro e disgregazione della matrice cementizia

L. Coppola Concretum Durabilit: aggressione chimica

NORMA EN 206NORMA EN 206 11NORMA EN 206NORMA EN 206--11

Proprio a causa della impossibilit di elencarein ununica lista tutte le possibili sostanzein un unica lista tutte le possibili sostanzeaggressive, la normativa europea EN 206 silimita a fornire le prescrizioni di capitolato perlimita a fornire le prescrizioni di capitolato peril confezionamento del calcestruzzo soltanto

ll t hi i h hper quelle sostanze chimiche che conmaggiore frequenza si incontrano nei terreni enelle acque naturali.

L. Coppola Concretum Durabilit: aggressione chimica

CLASSE XA CLASSE XA DEGRADO DA ATTACCO CHIMICO DEGRADO DA ATTACCO CHIMICO

Per attacco chimico si intende la pericolosit che pu venire da agenti aggressivi neiriguardi della pasta cementiziaPrima delle prescrizioni di capitolato deve essere sempre EFFETTUATA LANALISIPrima delle prescrizioni di capitolato deve essere sempre EFFETTUATA L ANALISICHIMICA DELLACQUA E DEL TERRENO A CONTATTO CON ILCALCESTRUZZO, per stabilire la concentrazione ionica degli agenti aggressivi, ilrelativo grado di attaccorelativo grado di attacco

L. Coppola Concretum Durabilit: aggressione chimica

CLASSE XA CLASSE XA DEGRADO DA ATTACCO CHIMICO DEGRADO DA ATTACCO CHIMICO

CLASSE

DESCRIZIONE DELLAMBIENTE*

(a/c)ma C(x/y)mi cmin(Kg/m3)

TERRENO ACQUA

Acidit SO42- SO42- pH CO2 NH4+ Mg++ x n (Kg/m )Acidit Bauman Gully**

SO4(mg/Kg@)

SO4(mg/l)

pH CO2(mg/l)

NH4+(mg/l)

Mg++(mg/l)

XA1 > 200 2000 200 6.5 15 40 15 300 0.55 C28/35 320XA1 3000 600 5.5 30 1000

XA2 - >3000 12000600 3000

5.54 5

>40 100

>30 60

>1000 3000

0.50 C32/40 34012000 3000 4.5 100 60 3000

XA3 - >12000 24000>3000 6000

4.54.0

>100 >60 100

>3000 0.45 C35/45 360

(*) Quando due o pi agenti conducono a classi di esposizione diverse, lambiente deve essere classificato nella classe con il grado di aggressione maggiore.(**) Lacidit del terreno viene valutata con il metodo DIN 4030-2.(@) Terreni rocciosi o argillosi con permeabilit inferiore a 10-5 m/s debbono essere classificati nella classe di esposizione immediatamente inferiore.(@) g p p(#) Valore in N/mm2 misurato su provini cubici di cls confezionati con cementi di classe 32.5

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MAGNESIO E AMMONIOMAGNESIO E AMMONIOMAGNESIO E AMMONIOMAGNESIO E AMMONIO

Entrambi danno luogo ad una reazionegche consiste in uno scambio cationicocon lo ione calcio dei prodotti dicon lo ione calcio dei prodotti diidratazione del cemento generando salisolubili di calcio che vengono facilmenterimossi dallazione delle acquerimossi dall azione delle acque.

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TERRENI AGRICOLITERRENI AGRICOLITERRENI AGRICOLITERRENI AGRICOLI

AMMONIOAMMONIOAcque che permeano terreni agricoli sottoposti a trattamenti di concimazione che utilizzano come

fertilizzanti il cloruro ed il solfato di ammonio

A contatto con il calcestruzzo le acque contenentii (NH +) i di t f lid idammonio (NH4+) sono capaci di trasformare lidrossido

di calcio presente nella pasta di cemento in prodottifortemente solubili (CaCl2 e 2NH4OH) che per effettofortemente solubili (CaCl2 e 2NH4OH) che per effettodel dilavamento esercitato dallacqua vengonoasportati generando un incremento della porosit dellamatrice cementiziamatrice cementizia

L. Coppola Concretum Durabilit: aggressione chimica

CLASSE XA CLASSE XA DEGRADO DA ATTACCO CHIMICO DEGRADO DA ATTACCO CHIMICO

CLASSE

DESCRIZIONE DELLAMBIENTE*

(a/c)ma C(x/y)mi cmin(Kg/m3)

TERRENO ACQUA

Acidit SO42- SO42- pH CO2 NH4+ Mg++ x n (Kg/m )Acidit Bauman Gully**

SO4(mg/Kg@)

SO4(mg/l)

pH CO2(mg/l)

NH4+(mg/l)

Mg++(mg/l)

XA1 > 200 2000 200 6.5 15 40 15 300 0.55 C28/35 320XA1 3000 600 5.5 30 1000

XA2 - >3000 12000600 3000

5.54 5

>40 100

>30 60

>1000 3000

0.50 C32/40 34012000 3000 4.5 100 60 3000

XA3 - >12000 24000>3000 6000

4.54.0

>100 >60 100

>3000 0.45 C35/45 360

(*) Quando due o pi agenti conducono a classi di esposizione diverse, lambiente deve essere classificato nella classe con il grado di aggressione maggiore.(**) Lacidit del terreno viene valutata con il metodo DIN 4030-2.(@) Terreni rocciosi o argillosi con permeabilit inferiore a 10-5 m/s debbono essere classificati nella classe di esposizione immediatamente inferiore.(@) g p p(#) Valore in N/mm2 misurato su provini cubici di cls confezionati con cementi di classe 32.5

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MAGNESIOMAGNESIOMAGNESIOMAGNESIO

Il magnesio presenta la peculiarit di poterreagire chimicamente sia con lidrossido digcalcio che con il C-S-H che per effetto diquesta interazione perde gradualmente ioniquesta interazione perde gradualmente ionicalcio i quali vengono sostituiti proprio dalmagnesio generando un silicato idrato dimagnesio generando un silicato idrato dimagnesio responsabile della perdita parzialed ll t i i i h d ldelle prestazioni meccaniche delconglomerato.

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CLASSE XA CLASSE XA DEGRADO DA ATTACCO CHIMICO DEGRADO DA ATTACCO CHIMICO

CLASSE

DESCRIZIONE DELLAMBIENTE*

(a/c)ma C(x/y)mi cmin(Kg/m3)

TERRENO ACQUA

Acidit SO42- SO42- pH CO2 NH4+ Mg++ x n (Kg/m )Acidit Bauman Gully**

SO4(mg/Kg@)

SO4(mg/l)

pH CO2(mg/l)

NH4+(mg/l)

Mg++(mg/l)

XA1 > 200 2000 200 6.5 15 40 15 300 0.55 C28/35 320XA1 3000 600 5.5 30 1000

XA2 - >3000 12000600 3000

5.54 5

>40 100

>30 60

>1000 3000

0.50 C32/40 34012000 3000 4.5 100 60 3000

XA3 - >12000 24000>3000 6000

4.54.0

>100 >60 100

>3000 0.45 C35/45 360

(*) Quando due o pi agenti conducono a classi di esposizione diverse, lambiente deve essere classificato nella classe con il grado di aggressione maggiore.(**) Lacidit del terreno viene valutata con il metodo DIN 4030-2.(@) Terreni rocciosi o argillosi con permeabilit inferiore a 10-5 m/s debbono essere classificat