Consolidamento pilastri in calcestruzzo armato. Come intervenire sul degrado?

Consolidamento pilastri in calcestruzzo armato. Come intervenire sul degrado?

Consolidamento pilastri in calcestruzzo

Prima di analizzare il caso studio relativo al consolidamento pilastri in calcestruzzo armato soggetti a degrado, è bene sottolineare come la necessità di garantire condizioni di adeguata “conservazione” degli elementi in calcestruzzo armato abbia portato all’introduzione nelle norme UNI 11104:2016 e nelle UNI EN 206:2016 di 6 classi di esposizione per il calcestruzzo strutturale, suddivise in 18 sottoclassi in funzione del grado di aggressività.

Nel 2008 – anno in cui nella progettazione strutturale le NTC marcano il netto passaggio dall’approccio prescrittivo all’approccio prestazionale – tali classi vengono riportate anche nelle Linee guida sul calcestruzzo strutturale edite dal Servizio Tecnico Centrale della Presidenza del Consiglio Superiore dei LL.PP.

Sono anni nei quali si dispone di una sviluppata tecnologia del calcestruzzo armato e le ricerche sui materiali da ripristino si diffondono molto rapidamente. Il tema della durabilità delle opere, inoltre, inizia ad assumere il carattere di un’emergenza non più rinviabile.

Anche l’andamento del mercato del costruito gioca il suo ruolo. Forse perché troppo imbrigliato in codici e burocrazia, nelle nuove costruzioni registra investimenti negativi (-0,7% nel 2017, fonte Il Sole 24 Ore) ed è tenuto in vita dal settore delle ristrutturazioni (+0,5% nel 2017).

La riqualificazione e la sicurezza strutturale diventano temi cardine dell’attività governativa sostenuti anche dagli incentivi previsti dalle ultime leggi di Bilancio. Il caso dell’intervento di ristrutturazione descritto nel seguito pone una seria riflessione sul tema del controllo programmato delle opere e della loro manutenzione, indispensabile per garantire durabilità e sicurezza dei materiali da costruzione.

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Caso di consolidamento pilastri in calcestruzzo armato: diagnosi del degrado

Consolidamento pilastri in calcestruzzo

Fig.1_Riduzione della sezione di base_Tecniche di diagnosi, riparazione e miglioramento di strutture in calcestruzzo armato degradate ©Maggioli Editore

Nei locali dell’autorimessa del Tribunale di Bari, nell’anno 2014, fu notata l’improvvisa l’insorgenza di un fenomeno che destò qualche preoccupazione.

Nella zona basamentale dei pilastri cominciò a depositarsi materiale incoerente che, presto, si comprese provenire dalla pasta cementizia dei pilastri su alcuni dei quali si era avviato un importante degrado. Nel giro di poco tempo la sezione in calcestruzzo armato di alcuni elementi portanti aveva subìto una significativa riduzione, il copriferro risultava sgretolato e le armature completamente esposte. Per il timore di una compromissione della statica del fabbricato fu realizzata una puntellatura diffusa ed avviata in contemporanea una campagna di indagine finalizzata alla comprensione del fenomeno in atto.

Scopo dell’indagine era la caratterizzazione degli elementi portanti e la deduzione del livello di carbonatazione oltre al riscontro (o all’esclusione) dell’eventuale presenza di solfati e cloruri nel materiale alterato dei pilastri in modo da comprenderne la causa del degrado.

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Nell’analisi critica del contesto era ritenuto un dato significativo la concomitanza dell’insorgenza della fenomenologia con i lavori di realizzazione dell’asse nord-sud che avrebbe collegato la zona portuale alla tangenziale di Bari. L’ipotesi che si avanzava era il contatto con la pasta cementizia di sostanze aggressive dovute alla risalita del cuneo salino causata da una modifica dei livelli di falda indotti dalle nuove opere. La presenza di una anomala risalita capillare, peraltro, era “segnata” su tutti gli elementi interessati dal degrado.

Consolidamento pilastri in calcestruzzo

Fig.2_Deposito di materiale alterato e segno di risalita capillare_Tecniche di diagnosi, riparazione e miglioramento di strutture in calcestruzzo armato degradate ©Maggioli Editore

Caso di consolidamento pilastri in calcestruzzo armato: indagine sugli elementi strutturali

Il processo di consolidamento pilastri in calcestruzzo armato prevede l’esecuzione di un’indagine che comprende prove dirette ed indirette distribuite su tre distinte aree di prova.

Una prima area comprendeva zone di prova appartenenti agli elementi non interessati dal degrado, le altre due, invece, comprendevano prove su elementi interessati dal fenomeno ed in particolare una comprendeva le zone di prova sulle parti ammalorate e l’altra quelle posizionate sulle parti integre.

Una simile distribuzione serviva ad escludere reciproche correlazioni di causa effetto tra il degrado e le caratteristiche qualitative originarie del materiale degradato.

Consolidamento pilastri in calcestruzzo

Fig.3_Distribuzione del prelievo di carote su tre zone con differenti esposizioni alle sospette sostanze nocive_Tecniche di diagnosi, riparazione e miglioramento di strutture in calcestruzzo armato degradate ©Maggioli Editore

Con tale suddivisione furono realizzate prove ultrasoniche, prove sclerometriche (combinate in prove Sonreb), prelievi di carote, prove di carbonatazione e prove chimiche.

I risultati delle indagini non hanno evidenziato differenze significative nella qualità dei materiali tra i gruppi di prova appartenenti alle diverse aree. L’indagine sui calcestruzzi ha fornito un Rc medio pari a 35,5 N/mm2 dedotto sulla base dei risultati delle prove dirette ed indirette (carotaggi e Sonreb).

Tali risultati hanno rafforzato l’ipotesi che la causa di quanto osservato fosse una sopraggiunta “esposizione” alla quale il calcestruzzo originario non risultava adatto. La prova alla fenoftaleina, anch’essa svolta differenziando le zone appartenenti alle tre differenti aree, ha evidenziato in ciascuna area una profondità di carbonatazione mediamente pari a 3 cm.

Le analisi chimiche condotte hanno confermato l’esposizione ai cloruri e solfati risalenti dal terreno.Consolidamento pilastri in calcestruzzo

Un contesto simile avrebbe richiesto la progettazione di miscele adeguate che, considerata l’età del manufatto, probabilmente non sono state prese in considerazione.

Per calcestruzzi esposti ad attacchi ambientali dovuti alla presenza di cloruri le classi di riferimento sono la XS, suddivisa in sottoclassi: XS1-XS2-XS3 a seconda dell’aggressività; oppure la classe XD, suddivisa in sottoclassi XD1-XD2-XD3 a seconda dell’aggressività, come riportato dalla tabella delle UNI 11104:2016 (Fig.4).

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Fig.4_UNI 11104:2016 (tabella rielaborata)_Tecniche di diagnosi, riparazione e miglioramento di strutture in calcestruzzo armato degradate ©Maggioli Editore

L’ambiente marino – con la risalita del cuneo salino – a cui si associa il fenomeno descritto corrisponde alla classe XS, mentre l’uso di disgelanti – improbabile per il caso in esame – crea un ambiente corrispondente alla classe XD. Invece per l’esposizione ai solfati la classe di riferimento è la XA, suddivisa anch’essa in sottoclassi: XA1-XA2-XA3 a seconda dell’aggressività.

Consolidamento pilastri in calcestruzzo armato: intervento di recupero

L’intervento, di ripristino e consolidamento pilastri in calcestruzzo armato, ha previsto la messa a nudo dei pilastri fino allo spiccato di fondazione.

La foto che segue mostra l’andamento del degrado lungo il fusto del pilastro in funzione della sua differente esposizione. La parte del pilastro “protetta” dal terreno, per l’assenza di ossigeno, non si è degradata, nonostante fosse a contatto delle sostanze aggressive provenienti dal terreno stesso. Al contrario, invece, la parte sovrastante, esposta alle medesime sostanze aggressive, ed anche all’aria, ha subìto un importante deterioramento.

Consolidamento pilastri in calcestruzzo

Fig.5_Differente effetto delle sostanze nocive con agenti in presenza di ossigeno o in sua assenza_©Tecniche di diagnosi, riparazione e miglioramento di strutture in calcestruzzo armato degradate ©Maggioli Editore

Il progetto di recupero ha previsto la rimozione del calcestruzzo ammalorato con messa a nudo delle armature e successiva spazzolatura per rimozione di eventuali residui di ruggine. I ferri sono stati trattati con malte cementizie polimeriche passivanti (Fig.6) e la sezione è stata ricostruita con malte premiscelate.

Consolidamento pilastri in calcestruzzo

Fig.6_Passivazione dei ferri con Mapefer – Mapei S.p.A_©Tecniche di diagnosi, riparazione e miglioramento di strutture in calcestruzzo armato degradate ©Maggioli Editore

 

Effettuata la ricostruzione della sezione originaria la superficie è stata trattata per consentire l’applicazione di fibra di carbonio, quale elemento di protezione e miglioramento (Fig.7).

Consolidamento pilastri in calcestruzzo

Fig.7_Applicazione di fibra di carbonio – Progetto di ripristino, Prof. A. Bassi – Eos S.r.l.,
Milano_©Tecniche di diagnosi, riparazione e miglioramento di strutture in calcestruzzo armato degradate ©Maggioli Editore

Il testo è di Matteo Felitti e Lucia Rosaria Mecca.

Per approfondire il tema, leggi il volume:

Tecniche di diagnosi, riparazione e miglioramento di strutture in calcestruzzo armato degradate

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