Calcestruzzo: difetti più frequenti – documento 1/2

01 - PREMESSA

Anche nel ventunesimo secolo il calcestruzzo resta un materiale di estrema attualità, versatilità ed affidabilità. Nelle innumerevoli applicazioni che ogni giorno lo vedono protagonista, il calcestruzzo fornisce le prestazioni attese, sotto il profilo strutturale, in termini estetici e funzionali. Talvolta si possono però verificare inconvenienti, spesso riconducibili alla qualità del componenti, al loro proporzionamento, alle condizioni ambientali durante il confezionamento e la messa in opera, alle procedure di costruzione utilizzate e così via. In questi casi si rende necessario identificare l’intervento di riparazione più adatto e conveniente, attraverso la puntuale individuazione della causa o delle cause che hanno determinato l’accadimento. Le note che seguono rappresentano la prima parte della trattazione, suddivisa in 2 documenti coordinati, volti a proporre alcuni semplici appunti per orientare, “in prima approssimazione”, l’identificazione delle incorrettezze più ricorrenti.

01.A - I DIFETTI PIÙ FREQUENTI

Gli inconvenienti o “difetti” più ricorrenti nella pratica di cantiere, di diversa natura  e valenza, presi in esame, sono di seguito elencati, in ordine alfabetico, talvolta nell’accezione anglosassone del termine, utilizzata in letteratura:
ABRASIONE/EROSIONE (logoramento per abrasione); BLISTERING (affioramento di bolle all’estradosso); BUGHOLES (inestetismi al disarmo); CRACKING (fessure, lesioni); CRAZING (microfessure, cavillature diffuse); CURLING (deformazione di lastre in calcestruzzo); DELAMINAZIONE (distacchi corticali nel calcestruzzo); DUSTING (generazione di polvere); HONEYCOMB (segregazione, nidi di ghiaia); POPOUTS (scagliature per reazione alcali/aggregati); SCALING (scagliature da gelo disgelo); SPALLING (espulsione del copriferro).  

02.0 – difetti trattati nel documento N.1

ABRASIONE/EROSIONE; BLISTERING; BUGHOLES; CRACKING; CRAZING; CURLING. 

02.A – difetti trattati nel documento N.2

DELAMINAZIONE; DUSTING; HONEYCOMB; POPOUTS; SCALING; SPALLING.  

02.B – argomenti trattati nel documento N.3

Tabelle di ragguaglio e riferimento.  

03 – ABRASIONE / EROSIONE (logoramento per abrasione)

l termine abrasione definisce sia la sollecitazione che il degrado di una superficie sottoposta ad attrito. L'erosione può essere considerata una forma di abrasione di una superficie, mentre la cavitazione interviene quando si verifica una sollecitazione con flusso non lineare con velocità superiori a 12 metri/secondo.

A titolo di esempio le pavimentazioni in calcestruzzo sono soggette ad abrasione da attrito, rappresenta l'origine del logoramento per usura delle superfici mentre, nelle strutture idrauliche, l'azione dell’acqua e dei materiali abrasivi trasportati, porta a processi di erosione. Quando le opere idrauliche sono sottoposte alle bolle vorticanti, in grado di generare flussi non lineari, la sollecitazione che ne deriva è la cavitazione.

03.1 – Origini dell’inconveniente

Il difetto/danno, riconducibile alle condizioni di servizio è reso possibile e/o amplificato, dall'eventuale qualità non adeguata del calcestruzzo nonché da eventuali sollecitazioni di entità non contemplata progettualmente.

03.2 – Possibili conseguenze

Decadimento lento o rapido della qualità funzionale e prestazionale della struttura interessata.

03.3 – Misure di prevenzione

Adeguamento del mix-design, e delle caratteristiche prestazionali dei componenti alle sollecitazioni di abrasione – erosione prevedibili (a). Eventuale predisposizione di sistemi indurenti per le superfici esposte (b).

(a)    = calcestruzzi specificamente progettati ad elevata coesione intrinseca e ridotto rapporto A/C, addizionati con silica fume (MICROSIL 90), ove possibile e necessario, fibrorinforzati con fibre sintetiche e/o d’acciaio (READYMESH).

(b)    = realizzazione di sistemi indurenti all’estradosso (vedere il commento nella tabella 1).

03.4 – Metodi di bonifica

Condizioni significative di degrado rendono necessario il ripristino corticale (ricostruzione), previa asportazione del conglomerato comunque interessato dai processi degenerativi (FLOOR Q). Condizioni di degrado iniziale possono essere sanate con la pulizia delle superfici e l’applicazione di prodotti indurenti, di tipo impregnante non pellicolare, quali QL NANO LITHIUM e QL FLUOSIL., nella versione trasparente, e QL NANO LITHIUM COLOR, nella versione pigmentata.

 

04 – BLISTERING (formazione di bolle all’estradosso)

La comparsa di bolle sulla superficie del calcestruzzo fresco, o nella fase di primo indurimento è generalmente identificata con il termine “blistering”. Le bolle possono avere dimensioni variabili, da pochi millimetri sino a decine di millimetri. Talvolta possono raggiungere dimensioni ancora maggiori. Sono rivestite da una pellicola di malta densa e possono contenere, inizialmente, sia aria accidentalmente inglobata (trapped air) che concentrazioni di acqua di affioramento. Mentre le bolle di dimensione maggiore sono facilmente individuabili e consentono una qualche forma di intervento, quelle di dimensione ridotta, specie in condizioni di scarsa illuminazione, possono passare inosservate. In ogni caso, se trascurate, le bolle da Blistering, si manifesteranno con fratture e disgregazioni, non appena la superficie verrà sottoposta al traffico.

04.1 – Origine dell’inconveniente

Il difetto/danno, spesso riconducibile ad incorrettezze del calcestruzzo (granulometria, contenuto di cemento, eccessivo rapporto acqua cemento ecc.) può derivare o accentuarsi anche in presenza di incorrettezze esecutive quali l’inglobamento accidentale d’aria, l’intempestiva lisciatura, ecc.

04.2 – Possibili conseguenze

Con l’indurimento del calcestruzzo le bolle rappresentano elementi critici di fragilità. Sottoposte a sollecitazioni (traffico),  si fratturano rapidamente causando discontinuità estetico/funzionali, generazione di polvere, nonché localizzazioni di ulteriore  rapido degrado.

04.3 - Misure di prevenzione

Adeguamento del mix-design, e delle caratteristiche prestazionali dei componenti, adeguamento delle modalità e dei tempi di lavorazione: posa in opera, applicazione degli indurenti (spolvero), lisciatura, ecc. Lo schiacciamento delle bolle in fase plastica può essere considerato una prevenzione impropria che, tempestivamente posto in essere, può ridurre significativamente le conseguenze sopra accennate.

04.4 – Metodi di bonifica

Con il verificarsi della fatturazione delle bolle e del conseguente degrado i possibili metodi di bonifica contemplano  il ripristino corticale (ricostruzione), previa asportazione del conglomerato comunque in-teressato dai processi degenerativi (per esempio FLOOR Q). L’omogeneità cromatica e di tessitura delle superfici può essere ripristinata con l’applicazione di soluzioni indurenti non pellicolari, pigmentate (del tipo QL NANO LITHIUM COLOR), in grado di conferire anche una significativa protezione antiabrasiva.

05 – BUGHOLES (inestetismi al disarmo)

Rappresentano la conseguenza della formazione, causata da diverse incorrettezze esecutive, di vuoti (bolle), di dimensioni e quantità variabile, a ridosso delle superfici continue, in genere le casseforme. La scoperta di queste bolle è in genere una sorpresa che si verifica  all’atto del disarmo.

05.1 – Origine dell’inconveniente

Migrazione, in adiacenza alle superfici interne delle casseforme, di aria ed acqua spinte dal calore di idratazione e/o dalle azioni connesse con la compattazione (vibrazione ecc.). Può inoltre derivare dal incorrettezze granulometriche, dall’inadeguata qualità dei prodotti disarmanti, nonché dalla solubilizzazione delle cellulose e delle emicellulose delle cassaforme lignee.

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05.2 – Possibili conseguenze

I problemi derivanti dalla presenza di “bugholes” sono soprattutto di tipo estetico anche se, in qualche misura, possono inficiare la durabilità dell’opera. Gli aspetti strutturali veri e propri non sono coinvolti. 

05.3 – Misure di prevenzione

Adeguamento del mix-design, in termini di granulometria e coesione, adeguamento dei tempi e delle modalità di posa in opera e compattazione (vibrazione), utilizzo di casseforme idonee e di agenti disarmanti di tipo chimico, non oleoso.  

05.4 – Metodi di bonifica

Colmatura delle bolle, previa accurata preparazione, con l’utilizzo di miscele cementizie di diametro massimo adeguato alle dimensioni delle bolle, addizionate con leganti e promotori di adesione polimerici adeguati alla cromia delle superfici adiacenti (per esempio di tipo BOND HG, per superfici scure e BOND IDRO, per superfici tendenzialmente più chiare). In genere è consigliabile effettuare qualche prova preliminare per individuare le miscele con cromie, dopo indurimento, più omogenee rispetto al conglomerato adiacente.

06 – CRACKING (manifestazioni fessurative, lesioni)

Il concetto di “cracking” sottintende il fenomeno della generazione di fessure nelle strutture di calcestruzzo. Per il vocabolario Treccani “il termine fessura , dal latino fĭssura, indica una fenditura o spaccatura, stretta e più sviluppata nel senso della lunghezza. La Raccomandazione Normal 1/88, CNR – ICR definisce la “fessurazione e/o fratturazione” come la “Degradazione che si manifesta con la formazione di soluzioni di continuità nel materiale che può implicare lo spostamento reciproco delle parti.

06.1 – Origine dell’inconveniente

Il calcestruzzo è soggetto a contrazioni ed espansioni, con il variare del contenuto di umidità e della temperatura. Ulteriori variazioni possono essere indotte dalle condizioni di carico, da quelle del supporto e così via. Se questi movimenti non sono adeguatamente previsti, nell’ambito progettuale o nelle modalità di costruzione, possono verificarsi lesioni (crepe), di varia natura ed aspetto.  Alcune di queste lesioni sono di seguito schematizzate. L’origine delle fessure viene in genere classificata attraverso due categorie fondamentali: l’ambito precedente l’indurimento del calcestruzzo (spesso designato come PRE-INDURIMENTO), ed il contesto successivo (POST-INDURIMENTO).

Appartengono alla prima categoria le fessure indotte dai MOVIMENTI accidentali del conglomerato, delle casserature e del sottofondo (A), le fessure indotte in fase plastica, dal RITIRO PLASTICO, dagli ASSESTAMENTI PLASTICI (B), nonché le fessure indotte da cause STAGIONALI, per esempio quelle determinate dal congelamento del calcestruzzo (C). Appartengono alla seconda categoria le fessure indotte da CAUSE FISICHE, quali il ritiro igrometrico, il crazing e la contrazione degli aggregati (D), le fessure indotte da CAUSE STRUTTURALI, quali i carichi progettuali, il creep ed i sovraccarichi accidentali (E), da CAUSE TERMICHE, quali le contrazioni termiche, l’incidenza di vincoli esterni e dei  gradienti termici interni, nonché le fessure indotte da CAUSE CHIMICHE (o elettrochimiche), quali la carbonatazione, la reazione alcali aggregati (ASR) e la corrosione delle armature (F). A solo titolo di esempio si riportano le ulteriori rappresentazioni schematiche per l’identificazione delle cause di fessurazione proposte nel documento A.C.I.  (American Concrete Institute) 224.1R-07.

06.2 – Possibili conseguenze

In linea generale la presenza di “crack”, così come suggerisce il termine inglese, quasi onomatopeico, indica qualcosa che si rompe. Indubbiamente, a parte gli aspetto estetici che non ne traggono beneficio, i rischi di decadimenti della durabilità sono da valutare attentamente. Così come debbono essere considerati i possibili riflessi sull’integrità strutturale, seppure piuttosto infrequenti. Nella pratica corrente, le fessure di apertura ridotta, inferiori a mm 3, non interessanti l’intero spessore, esenti da manifestazioni infiltrative (acqua) vengono generalmente trascurate sotto il profilo strutturale. 

06.3 – Misure di prevenzione

Premesso che è praticamente impossibile ottenere un calcestruzzo del tutto esente da fenomeni fessurativi, le fessurazioni possono essere ridotte e controllate attraverso procedure che coinvolgono il calcestruzzo inteso come materiale, il corretto dimensionamento del copriferro, le modalità di finitura e stagionatura, l’accurata predisposizione dei giunti, ove necessari.
Un calcestruzzo coerente con le normative vigenti (UNI EN 206-1), coesivo, confezionato e posto in opera con una consistenza massima di cm 13 (abbassamento al cono di Abrams slump test), ove possibile e/o necessario fibrorinforzato, per esempio con fibre polipropileniche READYMESH, rappresenta la prima misura di prevenzione antifessurativa.

La qualità del calcestruzzo sopra accennata deve essere coniugata con la preventiva definizione e predisposizione dei giunti e con la sicura determinazione di spessori di copriferro tali da evitare l’insorgere di processi di corrosione. Per quanto attiene le procedure di getto, compattazione, finitura e stagionatura umida, premesso che non debbono essere compiute operazioni di finitura in presenza di acqua di affioramento (bleeding), la cura e la stagionatura umida debbono essere protratte, continuativamente, per 7 giorni, con specifiche protezioni nei confronti degli eventi temici, dell’irraggiamento solare diretto e dell’esposizione al vento. Nel caso di lastre orizzontali (pavimenti in calcestruzzo) anche l’adeguata preparazione dei sottofondi riveste una importanza fondamentale.

06.4 – Metodi di bonifica

La bonifica delle manifestazioni fessurative richiede una preventiva identificazione delle stesse in termini dimensionali (apertura) e di spessore relativo, rispetto allo spessore del manufatto (altezza relativa). In assenza di rilievi strutturali la bonifica deve prevedere la conveniente apertura della fessura ivi compresa l’asportazione del conglomerato comunque degradato e della polvere, la sigillatura o colmatura da effettuarsi con un materiale adeguato alle sezioni di riempimento e la successiva protezione delle superfici.

 
A titolo di esempio, la sigillatura (sino a mm 5) potrà essere effettuata con sistemi polimerici estrudibili (tipo EG91 o PROTECH SIGILFLEX MONO), con sistemi cementizi colabili (tipo GROUT MICROJ). La colmatura, nell’intervallo dimensionale mm 5/12 potrà essere effettuata con malte cementizie (tipo REPAR SM o REPAR TIX), la colmatura di ampiezze superiori a mm 12 potrà essere effettuata con malte cementizie colabili (tipo GROUT 2 o GROUT 6) o tixotropiche (tipo REPAR TIX). Per la protezione consolidante si potrà ricorrere a sistemi applicati a pennello o spruzzo (tipo QL FLUOSIL).

07 – CRAZING (screpolature diffuse)

Il termine “crazing”  può essere tradotto come la comparsa di screpolature diffuse, con distribuzione casuale (random), in genere sottili e poco profonde (>/= mm 3). Le screpolature descritte disegnano aree esagonali di dimensione compresa fra 30 – 40 millimetri. Più raramente possono definire aree comprese fra 8 e 12 millimetri. Il momento di “formazione” delle screpolature è in genere riconducibile, anche in termini di causa, alla fase plastica, di primo indurimento. La “visibilità” delle screpolature, talvolta non immediata diventa vistosa quando la superficie di calcestruzzo è bagnata.

07.1 – Origine dell’inconveniente

La formazione delle cavillature è quasi sempre associata all’inosservanza di regole d’arte inerenti la tecnologia del calcestruzzo. Fra queste inadempienze si richiamano il rapporto acqua/cemento eccessivo, l’insufficiente coesione di miscela ed il conseguente affioramento d’acqua (bleeding), l’applicazione di “spolveri indurenti in presenza di acqua superficiale affiorata, le spatolature di finitura eccessivamente, protratte o intempestive, le incorrette e discontinue procedure di stagionatura (bagnature intermittenti), il mancato “curing” in presenza di vento radente o irraggiamento solare diretto, ecc. In taluni casi, peraltro abbastanza rari, il fenomeno può essere ricondotto all’esasperazione di processi di carbonatazione.

 

07.2 – Possibili conseguenze

In linea di massima le cavillature da “crazing” hanno soltanto valenza estetica anche se i calcestruzzi screpolati superficialmente, esposti alle intemperie, possono subire riduzioni anche significative della  durabilità.  

07.3 – Misure di prevenzione

Per evitare il manifestarsi di screpolature, particolarmente frequenti nelle superfici “spatolate”, è necessario evitare impasti molto bagnati, utilizzando un superfluidificante adeguato (per esempio FLUID S), incrementare la coesione di miscela (per esempio con MICROSIL 90) evitare l’aria radente e l’irraggiamento solare diretto, non effettuare finiture in presenza di acqua affiorante (bleeding), non protrarre i tempi di spatolatura, evitare l’uso di spatole d’acciaio sul conglomerato fresco, non utilizzare metodi di asciugatura a ventilazione, evitare i cicli di stagionatura intermittenti assicurando una conveniente stagionatura umida, continua, delle superfici esposte.

07.4 – Metodi di bonifica

L’obiettivo di bonifica, generalmente rappresentato dalla riduzione dei decadimenti estetici e dalla messa in sicurezza delle superfici, specie se esterne ed esposte, nei confronti degli eventi atmosferici, è agevolmente conseguibile attraverso l’applicazione di un protettivo indurente, non pellicolare, di tipo na-no-tecnologico (QL NANO LITHIUM), in grado di limitare drasticamente l’assorbimento dell’acqua, all’origine dei vistosi inestetismi, assicurando, nel contempo, la migliore protezione delle superfici.

08 – CURLING (deformazione lastre)

Viene comunemente definito “curling” l’imbarcamento (distorsione in forma curva verso l’alto o verso il basso) di lastre in calcestruzzo. Il curling, che può manifestarsi più o meno precocemente, determina il sollevamento dei bordi, spesso in corrispondenza degli angoli.

08.1 – Origine dell’inconveniente

Generalmente la causa dell’innalzamento e/o dell’inarcamento ai bordi, di una lastra in calcestruzzo, è riconducibile a contrazioni della parte superiore della lastra, rispetto alla parte sottostante, determinate da differenze di umidità e/o di temperatura. In particolare, la cessione di umidità concentrata all’estradosso comporta importanti differenze nell’entità del ritiro igroscopico con conseguenti tensioni interne in grado di generare la deformazione.

 

Le cause più frequenti sono riconducibili alle conseguenze del bleeding, alle tensioni differenziali indotte dallo spolvero indurente, all'irraggiamento solare diretto, alla ventilazione radente, alle differenze significative di temperatura ambiente e fra l'estradosso e l'intradosso della lastra di calcestruzzo, nonchè all'inadeguata distanza adottatta fra i giunti di contrazione. 

08.2 – Possibili conseguenze

Il verificarsi del curling è soprattutto associato alle lastre di calcestruzzo quali le solette e le pavimentazioni in calcestruzzo. In queste ultime strutture, chiaramente di carattere operativo, il verificarsi dei fenomeni accennati si traduce spesso nella rapida comparsa di lesioni, in genere agli angoli della lastra, come conseguenza dei sollevamenti e delle fratture sotto carico. Il risultato finale può essere rappresentato dalla concreta inagibilità della pavimentazione.

 

08.3 – Misure di prevenzione

Consistono nell'adozione di provvedimenti atti a ridurre drasticamente gli effetti dei principali fattori di rischio, riassunti in 8.1: ritiro igroscopico, bleeding, irraggiamento solare diretto (curling verso il basso), temperatura ambiente rigida, nella fase plastica e di primo indurimento (curling verso l’alto), ventilazione radente, eccessiva spaziatura fra i giunti di contrazione. Ne conseguono, come misure di prevenzione essenziali, l’adozione di miscele di calcestruzzo a basso ritiro e/o a ritiro controllato. In ogni caso i conglomerati dovranno essere caratterizzati da ridotti valori del rapporto acqua cemento e da un’elevata coesione intrinseca (per esempio con MICROSIL 90 + FLUID S). L’assoluta inibizione delle aggiunte d’acqua in corso d’opera, la rigorosa attenzione per le procedure di curing e stagionatura umida prolungata, la predisposizione di giunti di contrazione opportunamente distanziati in funzione dello spessore del conglomerato, la valutazione critica in merito all’adozione o meno di barriere contro l’umidità di risalita, la valutazione, altrettanto critica in ordine all'opportunità di ricorrere a sistemi indurenti mediante spolvero e/o pastine, poste in opera con il metodo "fresco su fresco". 

08.4 – Metodi di bonifica

I metodi più utilizzati per ripristinare la fruibilità all’estradosso della lastra di calcestruzzo (pavimentazione) contemplano il consolidamento della continuità di appoggio al sottofondo, la ricostruzione della continuità planare, preceduta dall’asportazione de calcestruzzo comunque degradato, il ripristino funzionale dei giunti e la finitura protettiva.
Il consolidamento all’appoggio viene in genere conseguito praticando perforazioni ed iniettando malte o boiacche colabili, moderatamente espansive (tipo GROUT MICROJ o GROUT CABLE). Per la ricostruzione della continuità planare, preceduta dall’asportazione del conglomerato degradato, si utilizzano malte cementizie strutturali colabili (tipo GROUT 2 o GROUT 6, in funzione delle dimensioni di riempimento). Il ripristino funzionale dei giunti richiede sigillanti adeguati in termini di deformabilità e durezza Shore. La finitura protettiva richiede prodotti in grado di assicurare le prestazioni richieste, in termini di resistenza all’abrasione e capacità impermeabilizzante, protettiva (tipo QL NANO LITHIUM).

   

 

Edoardo Mocco
AZICHEM S.r.l.

 

Riferimenti bibliografici

Concrete Basics – CCA - Cement Concrete & Aggregates – Australia; ACI Standard Recommended Practice for Concrete Floor and Slab Construction, ACI 302, ACI Manual of Concrete Practice; “Causes of Floor Failures,” by A. T. Hersey, ACI Journal, June 1973; “Cracks in Concrete: Causes, Prevention, Repair,” Articles from Concrete Construction Magazine, June 1973; “Why and How: Joints for Floors on Ground,” Report No. RP026.01B, Portland Cement Association, Skokie; ACI Standard Recommended Practice for Concrete Floor and Slab Construction, ACI 302, ACI Manual of Concrete Practice; “Causes of Floor Failures,” by A. T. Hersey, ACI Journal, June 1973; “Cracks in Concrete: Causes, Prevention, Repair; “Why and How: Joints for Floors on Ground,”; Edoardo Mocco - Report “Fessure in vista” – Ingenio – 2016, Report “Blister: l’acne giovanile che invecchia il calcestruzzo”.