Più volte in passato ci siamo occupati del comportamento del calcestruzzo in particolari situazioni, tra le quali anche quelle in cui i materiali sono sottoposti ad azioni esogene aggressive: ambienti marini, cicli di gelo e disgelo, corrosione da eventi atmosferici, ecc. (leggi anche Corrosione di parete cieca in calcestruzzo in ambiente marino). Nell’ambito specifico dell’impermeabilizzazione delle strutture interrate in calcestruzzo, ci concentriamo oggi sull’impiego del Sistema Penetron Admix, che viene utilizzato “all’origine”, poiché è aggiunto al mix design in fase di confezionamento del calcestruzzo (leggi anche Impermeabilizzazione strutture sotterranee in calcestruzzo. Il Sistema Penetron).

Tale sistema consente di proteggere le strutture interrate già nella fase di esecuzione dei getti, mediante la realizzazione di una “vasca in calcestruzzo a tenuta impermeabile”, ottenendo molteplici benefici nella flessibilità e programmazione del cantiere. I tempi di attuazione dell’opera sono accelerati e i costi complessivi contenuti, eliminando l’onere di posa e di protezione dei tradizionali metodi di impermeabilizzazione superficiali in membrane sintetiche o pannelli bentonitici.

Come accennato sopra, il Penetron® Admix è l’elemento più importante del Sistema: viene aggiunto come additivo al “mix design” del calcestruzzo in fase di confezionamento, per ottenere un’impermeabilizzazione integrale, capillare e attiva nel tempo della matrice strutturale.

Questa tecnologia riduce drasticamente la permeabilità del calcestruzzo e le fessurazioni per eccessivo gradiente termico o per ritiro igrometrico contrastato durante le fasi di maturazione del manufatto.

Questo comportamento di autocicatrizzazione della matrice in calcestruzzo rimane attivo nel tempo veicolo umidità-acqua presente nelle strutture interrate, nelle opere idrauliche, nelle opere sommerse anche marine o in ambienti fuori terra esposti al degrado ambientale, garantendo la durabilità del manufatto nella vita utile di esercizio.

Appare quindi assai chiara la differenza di prestazione, nel mix design del calcestruzzo, tra i tradizionali additivi “idrofobizzanti” o eventuali aggiunte di composti “fini idraulicizzanti” e gli additivi di natura cristallina che sono invece “idrofillici”, causano cioè, reagendo con l’acqua, un incremento di densità di cristalli CSH che si depositano nei pori e resistono alla penetrazione dell’acqua a forti pressioni idrostatiche.

Altro fattore essenziale della reazione chimica del Penetron® Admix con i composti minerali presenti nel calcestruzzo si evidenzia proprio nella stabilizzazione dell’elemento solubile della matrice, l’idrossido di calcio Ca(OH)₂ che viene trasformato, come più volte accennato, in cristalli C-S-H (Silicato di Calcio Idrato) non più solubili, con importanti conseguenze sull’ambiente alcalino che rimane costante e favorisce la conservazione dell’integrità delle armature.

Il pH rimane costante su valori molto alti (12), il copriferro corticale ha caratteristiche di impermeabilità intrinseca elevatissime, e la formazione di eventuali fessurazioni da tensione di stress termico o esercizio sono sigillate dalla “crescita cristallina reattiva nel tempo” fino ad un’ampiezza di 0,4 mm. Le armature non vengono a contatto con i contaminanti in veicolo acquoso e anche la carbonatazione viene estremamente rallentata dalla presenza di un ambiente integro nelle sue prerogative alcaline.

Una volta definita la prestazione impermeabile della matrice in calcestruzzo si procede alla definizione della “vasca strutturale impermeabile” nella sua interezza, e quindi allo studio delle fasi realizzative e delle campiture strutturali.

Cos’hanno in comune gli ambienti semi artici della Norvegia e della Russia con i territori torridi della Penisola arabica? In tutte queste zone estreme dalle condizioni ambientali severe è stata impiegata con successo la tecnologia Penetron per l’impermeabilizzazione del calcestruzzo utilizzato nelle strutture interrate. In Italia questo sistema, adottato da progettisti, imprese ed enti pubblici, è commercializzato in esclusiva dalla Penetron Italia srl con sede a Torino. Ma come “lavora” questo sistema? In questo articolo cercheremo di darne una sintetica spiegazione, rimandando ad altri approfondimenti futuri per ulteriori dettagli.

Questo sistema possiede una particolare capacità di “autorigenerarsi”, per una protezione interna alla matrice del calcestruzzo basata sulla cristallizzazione, che si oppone al passaggio dell’acqua e degli agenti contaminanti.
Il sistema può essere applicato superficialmente in spinta positiva (esposto direttamente all’acqua), in spinta negativa (internamente, dalla parte opposta all’acqua, in “controspinta”) o nel mix design del calcestruzzo in fase di confezionamento. Gli ambiti di applicazione sono numerosi: vasche di contenimento, serbatoi di acqua potabile (i prodotti del Sistema Penetron, infatti, non sono tossici e sono compatibili con l’acqua per consumo umano), opere di fondazione, parcheggi interrati, piscine, tunnel e gallerie, ecc.

Un mix di prodotti
Sono quattro i prodotti che compongono il sistema, ognuno con uno specifico utilizzo (superfici verticali o orizzontali, per strutture nuove o esistenti).
Vediamo brevemente di cosa si tratta.

Penetron Standard “Boiacca”
È un trattamento cementizio applicato “in boiacca”, a pennello, spazzolone o a spruzzo su strutture in calcestruzzo verticali e orizzontali umide a rifiuto.

Penetron Standard “Spolvero”
È un trattamento cementizio applicato “a spolvero” su superfici orizzontali fresche di getto, miscelato anche con il quarzo e rifinito con elicottero.

Penecrete Malta
Si tratta di una malta impermeabile a reazione cristallina per la stuccatura di fessurazioni, crepe, nidi di ghiaia e la riparazione di giunti di costruzione-ripresa di getto difettosi.

Penecrete Admix
È un additivo in polvere da aggiungere al mix design del calcestruzzo in fase di confezionamento per un’impermeabilizzazione e protezione delle strutture nella fase di esecuzione dei getti.

Meccanismi di funzionamento
Quando i prodotti che compongono il sistema vengono applicati a un calcestruzzo umido o bagnato a rifiuto, a un calcestruzzo fresco di getto o in fase di confezionamento nel mix design di progetto, gli ingredienti attivi reagiscono con i composti minerali presenti nel calcestruzzo, formando un complesso cristallino, filiforme e insolubile che sigilla i pori, i vuoti e le micro fessurazioni fino a un diametro di 400 µm.
In presenza continua di acqua (circa 30 cm dopo 60 giorni di maturazione), la crescita cristallina prosegue fino a occupare l’intera matrice interna del calcestruzzo, riattivandosi ogni volta che vi sia presenza di umidità.

Tra i benefici segnalati, derivanti dall’impiego di questa tecnica di impermeabilizzazione vi sono:
– Mantenimento dell’ambiente alcalino e la protezione dei ferri di armatura dalla corrosione (leggi anche Corrosione di una parete in calcestruzzo armato);
– Resistenza per contatto continuo a soluzioni con pH da 3 a 11 e da 2 a 12 per contatti saltuari;
– Permeabilità al vapore acqueo
– La protezione chimica e le caratteristiche di impermeabilità permangono anche se la superficie trattata si danneggia.

Articolo di Mauro Ferrarini