Fenomeni aggressivi tipici dell'ambiente marino

L’ambiente marino è particolarmente aggressivo nei confronti delle opere in conglomerato cementizio armato. I meccanismi aggressivi e le conseguenti patologie degenerative sono la conseguenza di interazioni di azioni aggressive di tipo chimico o elettrochimico derivanti dalla presenza dei solfati, dei composti di magnesio e dei cloruri, con azioni fisiche, connesse con la dissoluzione dei leganti, con le pressioni osmotiche dei processi di cristallizzazione/ricristallizzazione dei sali igroscopici, con le azioni meccaniche: abrasione,cavitazione, erosione, ecc., indotte dal moto ondoso, e così via.

Immersione permanente Vs. immersione alternata

Naturalmente, esistono significative differenze fra le diverse condizioni di servizio ed esposizione, a seconda che le strutture in conglomerato cementizio armato risultino: parzialmente/alternativamente immerse invece di essere completamente/permanentemente immerse. Nel primo caso, infatti, come è possibile evincere dall’analisi dei fenomeni elettrochimici all’origine della corrosione, nelle strutture completamente immerse la ridotta disponibilità di ossigeno libero comporta velocità estremamente ridotte dei processi. Del tutto diversa è la situazione delle strutture parzialmente o alternativamente immerse, per la particolare rilevanza delle azioni meccaniche connesse con il moto ondoso, l’alternarsi della condizione di saturazione/essiccamento, per i complessi meccanismi di dilavamento con le pressioni osmotiche determinate dalla cristallizzazione dei sali e così via.

Distanza dalla riva

Anche la distanza dalla riva alla quale si trovano i manufatti ha un diretto impatto relativamente ai fenomeni erosivi alla quale le strutture stesse sono sottoposte. Il moto ondoso è più accentuato in prossimità della riva, e quindi anche gli effetti "meccanici" derivanti dalla sua azione.

I venti marini

Inoltre non sono da sottovalutare i meccanismi degenerativi dovuti all’azione aggressiva del vento, esercitata, fra l’altro, anche a distanza considerevole dalla riva. In realtà, i venti spiranti dal mare, trasportano particelle solide, fortemente abrasive ed i sali spruzzati nell’aria dalle onde, trasformati in aerosoli. Questi sali che si depositano sulle superfici di calcestruzzo, stabilizzandosi nelle porosità, originano cristalli che si accrescono progressivamente, determinando stati sollecitativi in grado di indurre fessurazioni. Gli aerosoli, inoltre, contengono in larga misura gli aggressivi presenti nell’acqua di mare, con tutte le complicazioni interattive che ne conseguono.

Il "fouling"

E’ un tipo di attacco che interessa, soprattutto, le zone direttamente bagnate dal mare, determinato dal ricoprimento delle strutture da parte di depositi formati da organismi animali e vegetali, denominati, nel loro insieme “fouling” : Il fenomeno ha valori quantitativi elevati : nell’ Adriatico, per esempio, i depositi possono variare fra gli 80 ed i 90 kg/anno/metro quadro. L’azione aggressiva, estremamente complessa, è connessa con la produzione di acidi organici, attraverso il metabolismo di alcuni macro e microrganismi componenti il “fouling”, che neutralizzano l’alcalinità del conglomerato, depassivano le armature e provocano la precipitazione dei sali nelle porosità capillare.

Aggressioni chimiche

L’aggressione chimica dell’acqua di mare, nel suo diretto o indiretto contatto con il calcestruzzo, è prevalentemente ascrivibile al solfato di magnesio (MgSO4) che reagisce con l’idrossido di calcio libero del cemento idrato (Ca(OH)2) per formare calcio solfato e precipitando l’idrossido di magnesio, reagisce con l’alluminato tricalcico idrato, per formare calcio solfoalluminato, espansivo, con effetto disgregatore. L’attacco chimico/elettrochimico, si esplica, anche, attraverso la reazione dell’ anidride carbonica: (CO2) con l’idrossido di calcio (carbonatazione).

Note per il risanamento

In linea di massima, dunque, i fenomeni che causano il degrado delle strutture in conglomerato cementizio armato sono numerosi, di differente natura, spesso coagenti:

• processi chimici: attacco acido, attacco solfatico, azione dei cloruri
• processi fisico/meccanici: fessurazione, erosione, cicli gelo disgelo, processi di ricristallizzazione
• processi biologici: azione di licheni, alghe, funghi, fouling
• corrosione: i processi aggressivi citati comportano o sono comunque accompagnati, nella grande maggioranza dei casi, dalla corrosione delle armature (“patologia” estremamente significativa, soprattutto, per i riflessi che comporta sulla “sicurezza” delle strutture)

Dalla descrizione dei fenomeni degenerativi esaminati è possibile evincere che la resistenza all’aggressione dell’atmosfera marina, da parte di una struttura in conglomerato cementizio armato, a parità delle altre condizioni, aumenta con il diminuire della quantità di idrossido di calcio liberato per idrolisi dal processo di idratazione del cemento, nonché con il diminuire della permeabilità, sia intrinseca che strutturale del conglomerato. I fenomeni di degrado più significativi inoltre, sono connessi o correlabili con la perdita di alcalinità del conglomerato e con i processi di corrosione a carico delle armature.

materiali per la ricostruzione

La scelta del sistema cementizio più idoneo per la ricostruzione e/o il rivestimento è di importanza fondamentale. La morfologia del degrado, soprattutto in termini dimensionali, orienta le prime indicazioni di selezione. Gli spessori di ricostruzione, per esempio, determinano la scelta fra un sistema colabile (sezioni elevate), ed uno tixotropico (per spessori più ridotti), orientando altresì anche in ordine al diametro massimo dell’aggregato. Per le restanti caratteristiche, è necessario fare riferimento alle cause ed ai meccanismi all’origine del degrado ed alle prestazioni essenziali di tipo chimico, fisico e meccanico di seguito accennate:

• Impermeabilità.
• Resistenza alla penetrazione dei cloruri.
• Resistenza all’attacco solfatico.
• Resistività elettrica.
• Ridotto sviluppo di idrossido di calcio (elevata capacità superpozzolanica).
• Aderenza ai supporti.
• Elevata coesione di miscela (capacità antidilavante).
• Stabilità dimensionale (funzione di controllo del ritiro).
• Corretto modulo elastico.
• Struttura composita, fibrorinforzata, con una più favorevole isotropia.

Le proprietà e le prestazioni individuate trovano riscontri particolarmente favorevoli nei prodotti di seguito elencati, basati sulla tecnologia dei compositi cementizi fibrorinforzati, funzionalmente integrati con filler reattivi ultrafini (microsilicati), ad elevatissima pozzolanicità. GROUT CR, uno dei prodotti principali in questo constesto, è una malta cementizia composita, antidilavante, a ritiro controllato, di consistenza colabile, a base di cementi ad alta resistenza, filler superpozzolanici, microfibre minerali siliciche, aggregati selezionati, agenti antiritiro ed additivi specifici, per la costruzione, la riparazione ed il rivestimento protettivo di opere idrauliche, strutture marine e subacquee, manufatti in presenza di aggressivi chimicofisici, acque dilavanti, atmosfere marine, industriali e montane. Le stesse caratteristiche sono inoltre riscontrabili anche nella malta tixotropica ad elevatissime prestazioni REPAR TIX HG.