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Università degli Studi di PadovaUniversità degli Studi di PadovaDipartimento di Costruzioni e TrasportiDipartimento di Costruzioni e Trasporti
Docente: Ing. Roberto ScottaDocente: Ing. Roberto Scotta
CORSO DI TECNICA DELLE COSTRUZIONICORSO DI TECNICA DELLE COSTRUZIONIanno accademico 2009anno accademico 2009--1010
PadovaPadova –– 15/12/0915/12/09
LA DURABILITA’ DEL CALCESTRUZZOLA DURABILITA’ DEL CALCESTRUZZO
Quale calcestruzzo?
Quello previsto dal progettista?
Quello progettato dal produttore?
o Quello che, alla fine, ci si ritrova in opera?
Le prescrizioniLa pratica di cantiereI controlli
Come assicurare che ad un corretto studio della miscelaconsegua una struttura coerente al progetto e
durabile?…
prescrizioni puntuali e specifiche complete
una messa in opera ed una stagionatura corrette
un controllo di accettazione coerente alla norma
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Per avere un calcestruzzo(potenzialmente) durabile occorre:
• Prescrivere la giusta classe di esposizione;
• Rispettare le tre limitazioni alla composizione;
Rapporto a/c,
Contenuto minimo di cemento,
Resistenza caratteristica minima.
• Impiegare additivi specifici per ottenere le determinateresistenze e classi di esposizione.
LA DURABILITÀ
Analisi ambientale
Definizione delle resistenze caratteristicheminime
Confronto con le resistenze statichepreviste per le opere
Prescrizione finale
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PRINCIPALI CAUSE DI DEGRADOdelle strutture di c.a.
DEGRADO DELCALCESTRUZZO
DEGRADO DELLEARMATURE
meccaniche fisiche strutturalichimiche corrosione
abrasioneerosioneurtoesplosione
gelo-disgeloincendioessicazioneritiro
sovraccarichiassestamenticarichi ciclici
reaz. alcali-aggregatiattacco acidoattacco da solfatiattacco da solfuriattacco da acque pure
carbonatazionecloruricorrenti vaganti
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Effetto della CARBONATAZIONEè abbassare il pH della soluzione dei
pori a valori tali da non essere più in
grado di garantire la passivazione delle
barre di armatura
Effetto dei CLORURI è distruggere
il film di ossido protettivo
che normalmente si forma attorno alle
barre di armatura
CORROSIONE DEI FERRI
Effetto dei SOLFATI èdistruggere calcestruzzo
Ingresso degli agenti aggressivi
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Dipendenza della durabilità dalla permeabilità
Dipendenza della durabilità dalla permeabilità
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SOLFATI
STRUTTURE A CONTATTO CON SOLFATI
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3In acqua di mare non avviene ilrigonfiamento ma un progressivosfarinamento della superficie delcalcestruzzo
Penetrazione degli ioni solfato sia daterreno sia da liquidi
Sostanze espansive che generano ildegrado del calcestruzzo medianterigonfiamenti
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SOLFATI
Attacco Solfatico
Struttura in contatto conagenti chimici aggressivi
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ALCALI-AGGREGATI
Alkali Silica Reaction (ASR)
Alkalis+
ReactiveSilica
+Moisture
ASR Gelwhich
expands
Concretecracking
Aggregati silicei
Problemi: reazione alcali-aggregato
Questa reazione è generalmenteassociata alla presenza di alcali(sodio e potassio) nel cemento e disilice amorfa o scarsamentecristallina in alcuni aggregati.
Il fenomeno è anche noto comereazione alcali-silice (Alkali-SilicaReaction, ASR).
AGGREGATI
Macrofessurazione di un pavimento incalcestruzzo da ASR.
Alkali Silica Reaction (ASR)
Macrofessurazione di un pavimento incalcestruzzo da ASR.
Alkali Silica Reaction (ASR)
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Ca Cl2
Attacco del Ca Cl2 - effetto di w/c e areanti
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Cicli di Gelo-Disgelo
LA CORROSIONE
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LA CORROSIONE
volumi degliidrati di ferro
LA CARBONATAZIONE DEL CALCESTRUZZO
Ca(OH2) + CO2 CaCO3 + H2O
H2O
anodoanodocatodocatodo
2e-
O2+H2O
OH-OH-
Fe++
Fe(OH)2
Fe2O3H2O
CALCESTRUZZO
CARBONATATO
Film di ossido di ferro(passivato)
Ferro d’armatura
CO2O2 H2O
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Carbonatazione
Carbonatazione
Critical Sectionunprotected bars
Typical Sectionprotected bars
The failure seems due to a localised corrosion process of the reinforcing barsin the critical section of the collapsed beam,
since in the other sections the bars were still protectedby the alkaline environment.
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ATTACCO DEI CLORURI- corrosione per pitting -
MATRICE CEMENTIZIAH2O
catodocatodo
2e-
O2+H2O
H+ +Fe(OH)2+Cl-
FeCl2
OH-OH-
anodoanodo
Cl- O2 H2O
Film di ossido di ferro (passivato)
Ferro d’armatura
Corrosione indotta dai cloruri nelle solette da ponte
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CloruriConcentrazione critica
DAI REQUISITI ALLE PRESCRIZIONI
NORME DI PROGETTOD.M. 9-1-96 - EUROCODICI
NORME DI PRODOTTOCemento – EN 197
Aggregati – EN 12620Acqua – EN 1008Additivi – EN 934
NORME DI ESECUZIONEENV 13670
CALCESTRUZZO EN-206-1
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LE PRESCRIZIONI DEL D.M. 14.01.2008
11.2.1 Specifiche per il calcestruzzo
11.2.11 Durabilità
Requisiti di durabilità
“L’esigenza di una struttura adeguatamente durevole èsoddisfatta se la struttura, per il periodo di vita richiesto, esplicale sue funzioni risultando idonea all’esercizio, resistente e stabilesenza riduzioni significative della sua funzionalità o manutenzioni
eccessive non previste.”
EUROCODICE 2
“Il copriferro minimo deve assicurare:
la corretta trasmissione delle forze di aderenza;
che non avvenga spalling;
un’adeguata resistenza al fuoco;
la protezione dell’acciaio contro la corrosione.”
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31-10-2001: pubblicazione norma UNI EN 206 “Calcestruzzo:specificazione, prestazione, produzione e conformità”;
Si applica a tutto il calcestruzzo, sia preconfezionato che prodotto incantiere o in impianto di prefabbricazione;
Norma non armonizzata: non obbligatoria in tutti i paesi della UnioneEuropea;
Sostituisce la UNI 9858;
Attesa del DAN (Documento di Applicazione Nazionale)
EN 206 - 1: LA NORMA EUROPEA DEL CALCESTRUZZO
Nuove classi di esposizione ambientale;
Ampliamento delle classi di resistenza fino a C90/105;
Calcestruzzo leggero;
Introduzione del concetto di “legante” (aggiunte);
Controllo del processo di produzione;
Importanza dei controlli di conformità;
Prescrizione del cls (UNI EN206 ):
C25/30 XD2 Cl 0,20 Dmax 22 S4 D1,8
EN 206 - 1: LA NORMA EUROPEA DEL CALCESTRUZZO
classe di massavolumica (cls leggeri)
classe dicontenutoin cloruri
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EN 206 - 1: LE CLASSI DI ESPOSIZIONE
la nuova norma EN 206 prevede 6 classi di esposizioneambientale (XO, XC, XD, XS, XF ed XA), per ciascuna delle quali,
ad eccezione della XO, esistono più sottoclassi.
Il numero totale delle sottoclassi (18) è raddoppiato rispetto aquelle previste nella norma UNI 9858 - ENV 206
EN 206-1 contro UNI 9858 (ENV 206-1)Ipotesi di correlazione tra le classi di esposizione
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ARIA
LIQUIDI
TERRENO
ACQUA DIMARE
L’ANALISI AMBIENTALE
Le strutture sono a contatto con:
CO2, SO2, NOx
Cl-, SO4--, NH4
+
Cl-, SO4--, NH4
+
Cl-, SO4--, Mg++
classi XC-XF
classi XS
classi XD-XF
classi XA
EN 206 - 1: Classe di esposizione XC
Corrosione delle armature promossadalla carbonatazione
Si noti lo scarico dell'acquache favorisce il bagna-
asciuga e la corrosione dellearmature sottostanti
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Danni legati alla corrosioneper CARBONATAZIONE
EN 206 - 1: Classe di esposizione XDcorrosione delle armature promossa dai cloruri
(esclusi quelli presenti in acqua di mare).
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EN 206 - 1: Classe di esposizione XFEsposizione al gelo ed ai sali disgelanti
Pila da ponte soggetta
indirettamente all'azione deisali disgelanti provenienti dal
piano stradale
Soletta in c.a.di un ponte inalta montagna
Pila in c.a.
Danni conseguenti allacorrosione per CLORURI
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Elevated highway structure
subject to deicing salts
Danneggiamento percicli di gelo e disgelo
EN 206 - 1: Classe di esposizione XSopere esposte ai cloruri da acqua marina
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ACQUA DI MARE
EN 206 - 1: Classe di esposizione XAAttacco chimico del calcestruzzo
a contatto con il terreno
>2000<3000
>12000<24000
>3000<12000
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EN 206 - 1: Classe di esposizione XAAttacco chimico del calcestruzzoa contatto con l’acqua del terreno
EN 206 - 1: Valori Limite
durata prevista della struttura di 50 anni - uso di cemento tipo CEM I in conformità alla EN 197-1e di aggregato avente dimensione nominale massima compresa tra 20 mm e 32 mm.
Le classi di resistenza minima sono state desunte dalla relazione tra il rapporto a/c e la classe di resistenza delcalcestruzzo realizzato con un cemento di classe di resistenza 32,5.
I valori limite per il rapporto massimo acqua/cemento ed il contenuto minimo di cemento si applicano a tutte leclassi, mentre i requisiti per la classe di resistenza del calcestruzzo possono essere specificati in aggiunta.
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EC2 - Copriferro
Copriferro in funzione dell'aggressività ambientaleLa precisazione degli spessori di copriferro da parte della normativa europea (Eurocodice 2)
fa riferimento alla definizione di classi di esposizione (1, 2, etc.) secondo la vecchianormativa ENV 206 oggi sostituita dalla EN 206-1.
Non esiste ancora sintonia tra Eurocodice 2 e la nuova normativa EN 206 cheNon esiste ancora sintonia tra Eurocodice 2 e la nuova normativa EN 206 cheintroduce la nuova definizione delle classi di esposizione (X0, XC, etc.).introduce la nuova definizione delle classi di esposizione (X0, XC, etc.).
Deve essere evitata ogni aggiunta di acqua che causa:il superamento del rapporto a/c fissatol’abbattimento della classe di resistenza prevista dal progetto
LA PRATICA DI CANTIERE
i casseri di legno siano saturii casseri metallici non siano surriscaldatiil calcestruzzo sia posato da un altezza non superiore a 50 - 70 cmsiano posti dei rompi-tratta ad evitare la segregazione
POSA IN OPERA E VIBRAZIONE
STAGIONATURA
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LA POSA IN OPERA
• Cura ed attenzione ai casseri e ai disarmanti
• Il calcestruzzo deve essere posto in opera il piùpresto possibile
• Adottare misure preventive che non permettano lasegregazione specie in caduta libera
• Vibrazione accurata ed attenta per raggiungere lamassima compattazione possibile
LA STAGIONATURA
• La stagionatura corretta del calcestruzzo è indispensabile alla
idratazione del cemento ed alla riduzione della porosità capillare
• Proteggere i getti!
Lasciare i casseri al loro posto
Coprire con teli di plastica
Rivestire con teli umidi
Nebulizzare acqua sulla superficie
Applicare prodotti stagionanti che
formano pellicole di protezione
Membrane protettive
Metodi di stagionatura
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FIGURE COINVOLTE PER LA DURABILITÀ
Committenza
Costo adeguato dell’opera
Progettista
Correttezza delle prescrizioni(normativa)
Direzione Lavori
Verifica delle prescrizioni
Impresa costruttrice
Esecuzione delle opere
Fornitore
Adeguamento tecnologico alleprescrizioni