Lezione 26 - durabilità aggressione chimica 24 - durabilita... · rimossi dall’azione delle...

L. Coppola – Concretum –Durabilità: aggressione chimica

DURABILITÀ DEL CALCESTRUZZO

- AGGRESSIONE CHIMICA -

Prof. Ing. Luigi Coppola

UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI BERGAMO

DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA E SCIENZE APPLICATE

AGGRESSIVI CHIMICI

Alcune sostanze presenti naturalmente o per

effetto delle attività antropiche nei terreni e

nelle acque possono determinare il degrado

del calcestruzzo nelle strutture idrauliche ed

in quelle parzialmente o completamente

interrate a causa di reazioni chimiche che

esse stabiliscono con i costituenti della

matrice cementizia.


AMBIENTI ACIDI

La pasta di cemento è costituita principalmente da

idrati di calcio relativamente solubili la cui stabilità è

garantita dall’ambiente fortemente basico

determinato dalla presenza degli ioni OH-

e dagli

alcali disciolti nella fase acquosa dei pori capillari.

Pertanto, SE IL CALCESTRUZZO VIENE IN

CONTATTO CON AMBIENTI ACIDI

(TERRENI E ACQUE) QUESTO EQUILIBRIO

PUÒ ESSERE COMPROMESSO CON

CONSEGUENTE DEGRADO DEGLI

ELEMENTI STRUTTURALI.


L. Coppola – Concretum – Durabilità: aggressione chimica

PROCESSI DI DEGRADO DI TIPO CHIMICO

RIMOZIONE O SOSTITUZIONE

IONI Ca2+

- ASPORTAZIONE PARZIALE DELLA MATRICE LEGANTE

- AUMENTO DELLA PENETRABILITÀ

PERDITA DI MASSA, PERDITA DI PORTANZA E RIGIDEZZA ACCELERAZIONE DEI PROCESSI DI

DEGRADO

IDROLISI E DILAVAMENTO

REAZIONI CHIMICHE CON

ESPANSIONI

- ESPANSIONI, DISALLINEAMENTI E DEFORMAZIONI

- FESSURAZIONI

- ESPULSIONI DI PORZIONI DI CALCESTRUZZO

NATURALI E ARTIFICIALI

Sono innumerevoli le sostanze

chimiche che possono promuovere i

processi di degrado delle strutture in

calcestruzzo ed elencarle tutte

rappresenterebbe impresa improba,

soprattutto se si volesse tener conto

anche di tutte quelle di provenienza

«artificiale».



Sostanza chimica Effetto sul calcestruzzo

BASI DEBOLI Nessun degrado

BASI FORTI Nessun degrado

ACIDI DEBOLI Dilavamento ed asportazione della pasta di cemento

ACIDI FORTI Forte dilavamento e disgregazione della matrice legante

ACQUE DOLCIDilavamento con asportazione superficiale della pasta di

cemento

OLI E GRASSI Disgregazione della matrice cementizia

SOLFATIEspansioni, disallineamenti, fessurazioni, espulsioni di

porzioni del copriferro e disgregazione della matrice

cementizia

Tipo di sostanza aggressiva e manifestazione

del degrado delle strutture in calcestruzzo

NORMA UNI EN 206-1

Proprio a causa della impossibilità di

elencare in un’unica lista tutte le possibili

sostanze aggressive, la normativa europea

EN 206 si limita a fornire le prescrizioni di

capitolato per il confezionamento del

calcestruzzo soltanto per quelle sostanze

chimiche che con maggiore frequenza si

incontrano nei terreni e nelle acque

naturali.



CLASSE XA

DEGRADO DA ATTACCO CHIMICO

Per attacco chimico si intende la pericolosità che può venire da

agenti aggressivi nei riguardi della pasta cementizia

Prima delle prescrizioni di capitolato deve essere sempre

EFFETTUATA L’ANALISI CHIMICA DELL’ACQUA E DEL

TERRENO A CONTATTO CON IL CALCESTRUZZO, per stabilire la

concentrazione ionica degli agenti aggressivi, il relativo grado di

attacco

CLASSE XA



CLASSE

DESCRIZIONE DELL’AMBIENTE*

(a/c)

max

C(X/Y)

min

cmin

(Kg/m3)

TERRENO ACQUA

Acidità

Bauman

Gully**

SO42-

(mg/Kg@)

SO42-

(mg/l)pH

CO2

(mg/l)

NH4+

(mg/l)

Mg++

(mg/l)

XA1> 200 ≥2000

≤3000

≥200

≤600

≤6.5

≥5.5

≥15

≤40

≥15

≤30

≥300

≤10000.55 C30/37 320

XA2 ->3000

≤12000

≥600

≤3000

≤5.5

≥4.5

>40

≤100

>30

≤60

>1000

≤30000.50 C32/40 340

XA3- >12000

≤24000

>3000

≤6000

≤4.5

≥4.0>100

>60

≤100>3000 0.45 C35/45 360

(*) Quando due o più agenti conducono a classi di esposizione diverse, l’ambiente deve essere classificato nella classe

con il grado di aggressione maggiore.

(**) L’acidità del terreno viene valutata con il metodo DIN 4030-2.

(@) Terreni rocciosi o argillosi con permeabilità inferiore a 10-5 m/s debbono essere classificati nella classe di

esposizione immediatamente inferiore.

(#) Valore in N/mm2 misurato su provini cubici di cls confezionati con cementi di classe 32.5

MAGNESIO E AMMONIO

Entrambi danno luogo ad una

reazione che consiste in uno

scambio cationico con lo ione calcio

dei prodotti di idratazione del

cemento generando sali solubili di

calcio che vengono facilmente

rimossi dall’azione delle acque.


TERRENI AGRICOLI

A contatto con il calcestruzzo le acque contenentiammonio (NH4

+) sono capaci di trasformarel’idrossido di calcio presente nella pasta dicemento in prodotti fortemente solubili (CaCl2 e2NH4OH) che per effetto del dilavamento esercitatodall’acqua vengono asportati generando unincremento della porosità della matricecementizia


AMMONIO

Acque che permeano terreni agricoli sottoposti

a trattamenti di concimazione che

utilizzano come fertilizzanti il cloruro ed il

solfato di ammonio

CLASSE XA



CLASSE


(a/c)

max

C(X/Y)

min

cmin

(Kg/m3)

TERRENO ACQUA

Acidità

Bauman

Gully**

SO42-

(mg/Kg@)

SO42-

(mg/l)pH

CO2

(mg/l)

NH4+

(mg/l)

Mg++

(mg/l)

XA1> 200 ≥2000

≤3000

≥200

≤600

≤6.5

≥5.5

≥15

≤40

≥15

≤30

≥300

≤10000.55 C30/37 320

XA2 ->3000

≤12000

≥600

≤3000

≤5.5

≥4.5

>40

≤100

>30

≤60

>1000

≤30000.50 C32/40 340

XA3- >12000

≤24000

>3000

≤6000

≤4.5

≥4.0>100

>60

≤100>3000 0.45 C35/45 360







MAGNESIO

Il magnesio presenta la peculiarità di poter

reagire chimicamente sia con l’idrossido di

calcio che con il C-S-H che per effetto di

questa interazione perde gradualmente ioni

calcio i quali vengono sostituiti proprio dal

magnesio generando un silicato idrato di

magnesio responsabile della perdita

parziale delle prestazioni meccaniche del

conglomerato.


CLASSE XA



CLASSE


(a/c)

max

C(X/Y)

min

cmin

(Kg/m3)

TERRENO ACQUA

Acidità

Bauman

Gully**

SO42-

(mg/Kg@)

SO42-

(mg/l)pH

CO2

(mg/l)

NH4+

(mg/l)

Mg++

(mg/l)

XA1> 200 ≥2000

≤3000

≥200

≤600

≤6.5

≥5.5

≥15

≤40

≥15

≤30

≥300

≤10000.55 C30/37 320

XA2 ->3000

≤12000

≥600

≤3000

≤5.5

≥4.5

>40

≤100

>30

≤60

>1000

≤30000.50 C32/40 340

XA3- >12000

≤24000

>3000

≤6000

≤4.5

≥4.0>100

>60

≤100>3000 0.45 C35/45 360







ACQUE ACIDE

Quando una struttura in calcestruzzo è incontatto con acque il cui pH < 12.5 esistonole condizioni per una parziale dissoluzionedei composti idrati del cemento. Questosignificherebbe che qualsiasi struttura incalcestruzzo a contatto con acque naturali (ilcui pH è all’incirca pari a 7) dovrebbe subireun degrado con asportazione di parte dellapasta cementizia. Tuttavia, da un punto divista pratico l’azione degradante assumesignificatività soltanto se il calcestruzzopresenta una elevata permeabilità e ilvalore del pH dell’acqua in contatto < 6.5.


ACQUE ACIDE

1. basso rapporto a/c;

2. rivestimenti protettivi a base di

trattamenti superficiali delle

strutture con sistemi epossidici,

poliuretanici o con rivestimenti

ceramici in clinker o gres

porcellanato


pH < 4

CLASSE XA



CLASSE


(a/c)

max

C(X/Y)

min

cmin

(Kg/m3)

TERRENO ACQUA

Acidità

Bauman

Gully**

SO42-

(mg/Kg@)

SO42-

(mg/l)pH

CO2

(mg/l)

NH4+

(mg/l)

Mg++

(mg/l)

XA1> 200 ≥2000

≤3000

≥200

≤600

≤6.5

≥5.5

≥15

≤40

≥15

≤30

≥300

≤10000.55 C30/37 320

XA2 ->3000

≤12000

≥600

≤3000

≤5.5

≥4.5

>40

≤100

>30

≤60

>1000

≤30000.50 C32/40 340

XA3- >12000

≤24000

>3000

≤6000

≤4.5

≥4.0>100

>60

≤100>3000 0.45 C35/45 360







ANIDRIDE CARBONICA LIBERA

L’azione aggressiva nei confronti del calcestruzzo vieneesaltata dalla presenza di anidride carbonica libera presentenelle acque in forma di acido carbonico (H2CO3). Infatti, laCO2 libera (cioè non combinata in forma di carbonati obicarbonato) reagisce inizialmente con l’idrossido di calciodella pasta di cemento formando carbonato di calcio esuccessivamente quest’ultimo può ulteriormente reagire conl’acido carbonico dando luogo alla formazione di bicarbonatodi calcio che per la sua elevata solubilità viene asportatodalla pasta di cemento con conseguente degrado dellestrutture:


3222 COHOHCO

OHCaCOOHCaCOH 23232

23332 HCOCaCaCOCOH

ANIDRIDE CARBONICA AGGRESSIVA

Esiste nelle acque una concentrazione di CO2libera che è in grado di garantire l’equilibriodella reazione. L’anidride carbonica aggressivarappresenta l’eccesso di anidride carbonica liberanelle acque oltre il valore che connota l’equilibriodella reazione. In questa evenienza l’equilibrio dellareazione si sposta verso destra cui consegue unaasportazione del carbonato di calcio dalla matricecementizia con formazione del bicarbonato che acausa della sua elevata solubilità viene facilmentedilavato dall’acqua a contatto con la struttura. Inpresenza di CO2 aggressiva, quindi, la matricecementizia subisce una perdita di massa conconseguente aumento della porosità e riduzionedelle prestazioni meccaniche


ACQUE INCROSTANTI

Se al contrario l’acqua è contraddistinta daun tenore di CO2 libera inferiore rispetto alvalore di equilibrio, la reazione si spostaverso sinistra con formazione del calcare.Questo significa che parte del bicarbonatodisciolto in acqua si deposita in forma diincrostazioni calcaree sulla superficie dellastruttura in calcestruzzo che,conseguentemente, non subisce alcun effettodegradante. Quando si verificano questecondizioni si dice che L’ACQUA ÈINCROSTANTE.



ACQUE INCROSTANTI

TITOLO ALCALIMETRICO TOTALE

Dal meccanismo di azione sopraesposto si evince

come la concentrazione di CO2 libera che

determina l’aggressività di un’acqua non è

costante, ma dipende dalla concentrazione totale

degli anioni (CO32-, HCO3

-, OH-) in essa disciolti

(definita anche come Titolo Alcalimetrico Totale: TAC)


= contenuto CO2 libera

AGGRESSIVITÀ DELL’ACQUA

TAC


Curva di equilibrio del calcare T=15°C

ACQUE DOLCI

L’asportazione di CH può risultare anchepari al 60% circa di quello contenuto nellamatrice cementizia ed aumenta al diminuiredella temperatura dell’acqua a contatto conla struttura in calcestruzzo. Per questomotivo l’aggressione può risultare moltosevera soprattutto nelle struttureidrauliche in alta montagna (sponde ditorrenti, briglie, canali, etc.) sia perché essesono caratterizzate generalmente da unbasso TAC sia perché aumenta lasolubilità della portlandite alle bassetemperature.



0

5

10

15

20

T=18°C T=40°C

Ca(O

H) 2

- (

%vs

ma

ssa

ce

me

nto

)Distanza dalla

superficie

della

struttura:

< 3mm

> 3mm

Percentuale di idrossido di calcio residuo nel calcestruzzo

a distanze crescenti dalla superficie a contatto con acqua

contenente CO2 aggressiva (pH 5.5-6) dopo un anno di

esposizione.

ACQUE DOLCI

Le acque dolci caratterizzate da unTAC < 5 gradi francesi, hannocaratteristiche aggressive già pervalori:

CO2 libera > 15 mg/l

pH = 5.5 6


CLASSE XA



CLASSE


(a/c)

max

C(X/Y)

min

cmin

(Kg/m3)

TERRENO ACQUA

Acidità

Bauman

Gully**

SO42-

(mg/Kg@)

SO42-

(mg/l)pH

CO2

(mg/l)

NH4+

(mg/l)

Mg++

(mg/l)

XA1> 200 ≥2000

≤3000

≥200

≤600

≤6.5

≥5.5

≥15

≤40

≥15

≤30

≥300

≤10000.55 C30/37 320

XA2 ->3000

≤12000

≥600

≤3000

≤5.5

≥4.5

>40

≤100

>30

≤60

>1000

≤30000.50 C32/40 340

XA3- >12000

≤24000

>3000

≤6000

≤4.5

≥4.0>100

>60

≤100>3000 0.45 C35/45 360







CEMENTI POZZOLANICI

Una ulteriore protezione nei confronti

dell’azione aggressiva è rappresentata

dall’impiego di cementi pozzolanici e

d’altoforno o dall’impiego di fumo di silice

in combinazione con cementi Portland o

Portland compositi. Queste aggiunte

minerali, infatti, grazie alla reazione

pozzolanica, riducono, a pari volume di

pasta cementizia, la percentuale di CH che

può essere asportata dall’azione dilavante

dell’acqua aggressiva.



0

5

10

0 5 10 15 20

Tempo (anni)

Pe

rdit

a d

i ma

ssa

(%

)

a/c=0.50CEM I

CEM IV/A

CEM III/A

CEM II/A-L

+7% silica fume

Perdita di massa a seguito dell’immersione in acqua

contenente 15 mg/l di CO2 aggressiva (pH = 5÷5.5) di

malte confezionate con diversi cementi (a:c:s = 0.5:1:3).

CLASSE XA



CLASSE pH

CO2 nelle

acque

(mg/l)

(a/c)

maxC(X/Y) min

cmin

(Kg/m3)

Tipo di

cemento

(UNI

9606)

XA1≤6.5

≥5.5≥15 ≤40 0.55 C30/37 320 MRD

XA2≤5.5

≥4.5>40 ≤100 0.50 C32/40 340 ARD

XA3≤4.5

≥4.0>100 0.45 C35/45 360 AARD

UNI 9606:1997Tipo di cemento

(UNI EN 197-1)

CLASSI DI RESISTENZA AL DILAVAMENTO

MODERATA ALTA ALTISSIMA

I

II/A-S II/B-S

II/A-L II/B-L

II/A-M II/B-M

C3S ≤ 40% NON AMMESSO NON AMMESSO

II/A-D II/A-P

II/A-V II/A-W

II/A-T

C3S ≤ 40%Pozzolanicità (1) e

C3S ≤ 45%NON AMMESSO

II/B-P II/B-V

II/B-W II/B-TNessuna prescrizione

Pozzolanicità (1) e

C3S ≤ 45%


C3S ≤ 37%

III/A Nessuna prescrizione C3S ≤ 30%C3S ≤ 25% e RBC≥

50%

III/B Nessuna prescrizione Nessuna prescrizione C3S ≤ 20%

III/C Nessuna prescrizione Nessuna prescrizione Nessuna prescrizione

IV/A IV/B Nessuna prescrizione Nessuna prescrizione C3S ≤ 45%

V/A Nessuna prescrizionePozzolanicità (1) e

C3S ≤ 30%


C3S ≤ 30%

V/B Nessuna prescrizione Nessuna prescrizione Pozzolanicità (1)

(1) La pozzolanicità è positiva se il cemento soddisfa il saggio secondo quanto riportato nella UNIEN196-5.

SOLFATI

Il degrado delle strutture in

calcestruzzo può manifestarsi se esse

sono in contatto con acque e terreni

che contengono solfati. Questi possono

essere di origine naturale, biologica

oppure derivanti dall’inquinamento

prodotto dalle attività antropiche sia

di tipo domestico che industriale.


PERICOLOSITÁ

Generalmente la concentrazione di solfato

presente nei terreni è di circa 100-500

mg/Kg e, pertanto, INNOCUA nei confronti

del calcestruzzo. Tuttavia, non è raro in certe

regioni rilevare percentuali di solfato (in forma

di gesso biidrato o di anidrite) decisamente

maggiori (fino a 50000 mg/Kg) come avviene,

ad esempio, in Italia nelle zone carniche, in

Francia nella zona parigina, nell’Africa del

Nord, in Canada e negli Stati Uniti (California,

Montana).


PRESENZA DI SOLFATI

SOLFATI


• contengono pirite (solfuro di ferro) che in presenza di ossigeno, formano acido solforico può dare origine alla formazione di gesso.

TERRENI ALLUVIONALI E COERENTI

• dove un elevato contenuto di solfati nelle acque è, generalmente, indice che esse attraversano solfati alcalini. ACQUE SOTTERRANEE

• l’inquinamento può determinare concentrazioni di solfato nelle acque particolarmente pericolose (≈ 1500 mg/l).

TERRENI ZONE INDUSTRIALI

• ove le acque reflue confluiscono per essere sottoposte a trattamenti biofisici che hanno come obiettivo l’eliminazione dei composti di natura organica

LIQUAMI DOMESTICI, IMPIANTI FOGNARI E DI

DEPURAZIONE

• L’acqua di mare contiene solfato in concentrazioni medie di circa 2600mg/lACQUA DI MARE

MANIFESTAZIONE DEL DEGRADO

Il degrado del calcestruzzo promosso

dall’attacco solfatico si manifesta in forma di

ESPANSIONE E DISALLINEAMENTI DELLE

STRUTTURE CUI CONSEGUE LA NASCITA

DI QUADRI FESSURATIVI E DI

ESPULSIONI di parti della struttura. In

particolari condizioni di temperatura, inoltre,

l’attacco può presentare i caratteri tipici

dell’aggressione acida con una vera e propria

distruzione della matrice legante che

all’aspetto si presenta come una terra

incoerente.L. Coppola – Concretum –Durabilità: aggressione chimica

REAZIONI CHIMICHE ATTACCO SOLFATICO

Sebbene le reazioni chimiche prodotte

dall’aggressione del solfato siano strettamente

dipendenti dal tipo di catione ad esso associato, il

processo degradante può essere ricondotto:

1) trasformazione del CH della matrice

cementizia in gesso che avviene con un processo

di dissoluzione e cristallizzazione del gesso

all’interno delle porosità capillari della matrice

cementizia senza apprezzabili variazioni di volume:


2OHO2HCaSOO2HSOOHCa 242

2

42

2) Sono coinvolti tutti i residui di C3A ancoraanidro o più frequentemente i prodotti diidratazione dell’alluminato tricalcico (C-A-H)


3230432243 H3CaSOACO26H24O2H3CaSOAC

32304322463 H3CaSOACO26H24O2HCaSO3AHC

Il prodotto di questa seconda reazione chimica ècostituito dall’ETTRINGITE. Il C3AH6 non è il soloalluminato che può reagire con il solfato. La reazionecon questo anione può interessare anche altre formequali il C4AH13 e il monosolfoalluminato (C3A·CaSO4· H12).

REAZIONI CHIMICHE ATTACCO SOLFATICO

ETTRINGITE SECONDARIA

L’ETTRINGITE generata dalla reazione

solfatica viene definita SECONDARIA (o

ritardata) per distinguerla da quella

primaria formatasi durante l’idratazione

del cemento per reazione dell’alluminato

tricalcico con l’acqua in presenza del

gesso aggiunto per la regolazione della

presa.


ETTRINGITE PRIMARIA


ET

TR

ING

ITE

PR

IMA

RIA

formazione benefica giacché consente attraverso un ALLUNGAMENTO DEL TEMPO DI PRESA per il trasporto e la messa in opera del conglomerato;

AUMENTO DI VOLUME connesso con la sua formazione avviene OMOGENEAMENTE in tutta la massa del conglomerato;

limite imposto dalle norme di legge al tenore di gesso nel cemento consente di CONTROLLARE LA QUANTITÀ DI ETTRINGITE PRIMARIA formatasi e,

conseguentemente, l’espansione a valori non pericolosi;

ESPANSIONE connessa con la formazione dell’ettringite avviene NELLE PRIME ORE/GIORNI successivi alla messa in opera dell’impasto, conseguentemente, le tensioni indotte dal contrasto all’espansione prodotta dall’ettringite primaria vengono mitigate dalla deformazione viscosa del calcestruzzo che, a causa della giovane età del conglomerato,

risulta relativamente alta.

ETTRINGITE SECONDARIA


ET

TR

ING

ITE

S

EC

ON

DA

RIA

formazione DELETERIA per il conglomerato;

ESPANSIONE connessa con la sua formazione INTERESSA SOLO GLI STRATI PIÙ ESTERNI della struttura in calcestruzzo a contatto

con l’ambiente solfatico;

AUMENTO DI VOLUME di questi strati IMPEDITO DAL CALCESTRUZZO PIÙ INTERNO, non interessato dall’aggressione;

NASCITA DI STATI TENSIONALI superiori alla resistenza del materiale generando fessurazioni e distacchi di porzioni di

conglomerato

ESO-ENDO ETTRINGITE


ETTRINGITE SECONDARIA generata dall’attacco del solfato

ESO-ETTRINGITE SECONDARIA Ambiente

esterno (degrado esogeno)

ENDO-ETTRINGITE SECONDARIA Aggregati

inquinati Cemento (degrado endogeno)

il processo degradante per manifestarsi ha bisogno di acqua che, permeando la

matrice cementizia, possa scatenare la reazione solfatica, la formazione di

ettringite (endo-ettringite secondaria) ed il conseguente processo distruttivo delle

strutture.

ESO-ENDO ETTRINGITE


ENDO-ETTRINGITE SECONDARIA

generata dall’impiego di ingredienti inquinati

INGREDIENTICONTENUTO SO4

(UNI-EN 1744/1 punto 12)

AGGREGATI

FINI0.8% della massa secca

dell’aggregato

GROSSI0.2% della massa secca

dell’aggregato

CEMENTO

4% + trattamenti accelerati di

maturazione a vapore che raggiungono

temperature di regime superiori a 80°C

AGGRESSIONE

Il meccanismo di aggressione può esserecosì riassunto:

1. PENETRAZIONE DELLO IONESOLFATO nelle zone corticali dellastruttura e dei cationi ad esso associati;

2. FORMAZIONE DI GESSO disponibile insoluzione nella fase acquosa dei poricapillari (o sua eventuale precipitazione);

3. reazione degli ioni solfato con il C3A anidroe con i prodotti dell’idratazionedell’alluminato tricalcico o con ilmonosolfoalluminato con formazione diETTRINGITE SECONDARIA;


AGGRESSIONE (2)

4. ESPANSIONE ED AUMENTO DELLAPRESSIONE DELL’ACQUA adsorbitadall’ettringite secondaria a causa della suanatura colloidale;

5. formazione di FESSURE EDESPULSIONE PARZIALE del calcestruzzonelle zone corticali della struttura;

6. ACCENTUAZIONE DEI PROCESSI DIDEGRADO per la facilità con cui attraversole zone fessurate il solfato e le altresostanze aggressive possono penetrarenel calcestruzzo;


AGGRESSIONE (3)

7. DEGRADO CONSISTENTE DELLESTRUTTURE IN PRESENZA DI ACQUAin movimento per l’accentuazionedell’effetto dilavante di quest’ultima;

8. ulteriore ESALTAZIONE DEI PROCESSIDI DEGRADO NELLE ZONE DELLASTRUTTURA CHE ALTERNANOSITUAZIONI DIIMMERSIONE/EMERSIONE per laconcomitante azione della pressionedeterminata dai fenomeni dicristallizzazione salina.


CLASSE XA



CLASSE

Concentrazione

SO42- nelle

acque (mg/l)

Concentrazione

SO42- nel terreno

(mg/Kg)

(a/c) max C(X/Y) mincmin

(Kg/m3)

Tipo di

cemento

(UNI 9156)

XA1 200-600 2000-3000 0.55 C30/37 320 MRS

XA2 600-3000 3000-12000 0.50 C32/40 340 ARS

XA3 3000-6000 12000-24000 0.45 C35/45 360 AARS

PREVENZIONE

Per prevenire il degrado del

calcestruzzo promosso dall’attacco solfaticooccorre:

1.VALUTARE IL GRADO DI AGGRESSIONEdell’ambiente solfatico a contatto con lestrutture;

2.CONFEZIONARE UN CALCESTRUZZO,mediante una accurata scelta delle materieprime ed un opportuno proporzionamento,capace di resistere chimicamenteall’aggressione.


CEMENTI RESISTENTI AI SOLFATI

All’aumentare del grado di aggressione la

normativa impone l’utilizzo di un cemento

intrinsecamente resistente al solfato in

accordo alla norma UNI 9156. La

resistenza al solfato del cemento Portland e

dei cementi Portland di miscela contenenti

aggiunte inerti (calcare) o una modesta

percentuale (620%) di aggiunte

pozzolaniche è inversamente proporzionale

al contenuto di alluminato tricalcico del

cemento.L. Coppola – Concretum –Durabilità: aggressione chimica

CEMENTI RESISTENTI AI SOLFATI

ETTRINGITE

SECONDARIA


% ALLUMINATO

TRICALCICO

ALLUMINATI

IDRATI

REAZIONE CON

SOLFATO

UNI 9156:2015Tipo di cemento

(UNI EN 197-1)

CLASSI DI RESISTENZA AI SOLFATI

MODERATA (1) ALTA ALTISSIMAI

II/A-S II/B-S

II/A-D II/A-P

II/A-V II/A-L

II/B-L II/A-M

II/A-W II/A-T

C3A ≤ 8% e SO3 ≤ 3.5%

C3A ≤ 10% e SO3 ≤ 3.0%

C3A ≤ 3% e SO3 ≤ 3.5%

C3A ≤ 5% e SO3 ≤ 3.0%

C3A = 0% e

C4AF o

(C4AF + C2F) ≤ 20%

II/B-P II/B-V

II/B-W II/B-TPozzolanicità (2)


C3A ≤ 6%


C3A ≤ 3%

II/B-M

Pozzolanicità (2) o

C3A ≤ 8% e SO3 ≤ 3.5%

C3A ≤ 10% e SO3 ≤ 3.0%


C3A ≤ 3% e SO3 ≤ 3.5%

C3A ≤ 5% e SO3 ≤ 3.0%


C3A = 0%

III/A Nessuna prescrizioneC3A ≤ 3% e SO3 ≤ 3.5%

C3A ≤ 5% e SO3 ≤ 3.0%

C3A = 0% e C4AF o

(C4AF + C2F) ≤ 20%

III/B III/C Nessuna prescrizione Nessuna prescrizione C3A ≤ 2%

IV/A Nessuna prescrizione C3A ≤ 6% C3A ≤ 3.5%

IV/B Nessuna prescrizione Nessuna prescrizione C3A ≤ 3.5%

V/A Nessuna prescrizioneC3A ≤ 3% e SO3 ≤ 3.5%

C3A ≤ 5% e SO3 ≤ 3.0%


C3A ≤ 3%

V/B Nessuna prescrizione Nessuna prescrizionePozzolanicità (2) e

C3A ≤ 3%(1) La classe “moderata” di resistenza ai solfati comprende, in particolare, la resistenza all’acqua di mare.(2) La pozzolanicità è positiva se il cemento soddisfa il saggio secondo quanto riportato nella UNIEN196-5.

CEMENTI POZZOLANICI

CEM III - CEM IV e CEM V

contengono aggiunte pozzolaniche

MAGGIORE RESISTENZA intrinseca

all’aggressione del solfato per la minore

percentuale di CH disponibile

impegnato nella reazione pozzolanica e

per questo motivo sottratto alla possibile

aggressione con il solfato proveniente

dall’ambiente esterno



0

0,04

0,08

0,12

0,16

0,2

0,24

0 6 12 18 24 30

Tempo di immersione (mesi)

Esp

an

sio

ne

(%

)

CEM I (C3A=6.4%)

CEM IV/A

CEM II/A-DCEM III/B

CEM V/A

Espansione di provini di malta per immersione in

soluzione solfatica in funzione del tipo di cemento

CLASSE XS + XA DEGRADO DA PRESENZA DI CLORURI E SOLFATI


CLASSI(a/c)

maxC(X/Y) min

cmin

(Kg/m3)

cfmin,dur

(mm)

Tipo di

cemento

(UNI 9156)

XS1 0.50 C32/40 340 35/45 MRS

XS2+XA2 0.45 C35/45 360 40/50 ARS

XS3+XA2 0.45 C35/45 360 45/55 ARS

Lezione 26 - durabilità aggressione chimica 24 - durabilita... · rimossi dall’azione delle...

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