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ACCIAIO PATINABILE – TESTIMONIANZE ED ESPERIENZE

Relatore: Prof. Ing. Pierangelo Pistoletti

Orio al Serio – 7 febbraio 2013

COR-TEN E PROTEZIONE ANTICORROSIVA CON PRODOTTI

VERNICIANTI: ESPERIENZE A CONFRONTO

Acciaio patinabile – testimonianze ed esperienze

Per chiarire bene il tema di questo intervento, contrariamente alle abitudini, si parte

dalle conclusioni:

-l’acciaio auto-patinabile, alias COR-TEN, è caldamente raccomandato, soprattutto nella

costruzione di ponti;

-è fortemente raccomandato l’uso di acciaio auto-patinabile NON verniciato;

-eventuali verniciature per il COR-TEN dovrebbero essere prese in considerazione

soltanto per strutture già in esercizio e che manifestino chiari sintomi di corrosione

anomala.

Queste conclusioni si basano soprattutto in gran parte sull’esperienza professionale, che

può vantare la progettazione, dall’87 ad oggi, di oltre 200 ponti in COR-TEN e su alcuni

report stranieri.


Verrand - L = 97,5 m + 3 x 135 m + 97,5 m - 1998

Raccordo Autostradale Valdostano

Piastra Ortotropa di luce totale 600 m e

doppia carreggiata.


Cuponeddi - L = 35 m + 75 m + 7 x 70 m + 35 m - 2001

Orientale Sarda – Lotto di San Teodoro

Vari Viadotti di luce circa 70 m in struttura

reticolare.


Bollone - L = 80 m + 3 x 95,5 m + 65 m - 1999

Autostrada A1 – Lotti 1, 3 , 5, 6

Vari Ponti e Viadotti con luci da 60 m a oltre

100 m.


Cattinara - L = 76 m + 2 x 94 m + 76 m - 2003

Trieste: travi ad altezza variabile montati con

varo frontale.


Rho Pero (Fiera di Milano) – Vari impalcati di luci comprese tra 30 m e 45 m - 2003


Ponte sul Tevere – L = 108 m + 166 m + 70 m – 2005

Sistema misto montato con varo frontale


Stura di Demonte – L = 50 m + 10 x 100 m + 50 m - 2009

Autostrada Asti Cuneo

Viadotto a doppia carreggiata con varo

frontale.


Adda – L (arco) = 82 m - 2006

Autostrada A4

Ponte ad arco a via superiore.


Salerno – Reggio Calabria: Parisio – L = 15 m + 80 m + 15 m – 2008÷2010

Costaviola – L = 68 m + 80 m + 68 m – 2008÷2010


Salerno – Reggio Calabria – Serra – L = 115,5 m + 115,5 m - 2011

Sostituzione delle strutture precedenti a

cassone chiuso verniciato, eccessivamente

ammalorate.


Salerno – Reggio Calabria: Favazzina – L = 110 m + 220 m + 110 m - 2012

Doppio ponte strallato con varo frontale.


Il problema relativo all’acciaio auto-patinabile o COR-TEN è dibattuto sin dagli anni 70.

L’Europa era fortemente interessata, ma al contempo dubbiosa sulla durabilità ed incerta

su come affrontare correttamente il problema. L’impiego del COR-TEN veniva visto come

utilissimo a rendere economicamente più competitivo l’acciaio nei confronti dell’eterno

rivale, il C.A.P..

Ai tempi non c’erano esperienze così datate da potersi analizzare nel tempo al fine di

valutarne effettivamente la durabilità.

Si ricordano Commissioni Europee specifiche per la promozione della costruzione di

ponti in acciaio, in particolare AC3: Advisory Committee 3 – Bridges, nella quale ad ogni

riunione veniva posto all’ordine del giorno l’impiego del COR-TEN, e noi membri italiani

venivamo continuamente interrogati per sapere come affrontavamo il problema, quali

precauzioni prendevamo, visto che impiegavamo il COR-TEN correntemente.

Nessuna norma specifica è però uscita in Italia sull’argomento. Si è sempre utilizzato

l’acciaio COR-TEN senza alcuna limitazione/penalizzazione, basandoci e fidandoci

dell’esperienza Statunitense.

Acciaio patinabile – le ricerche

Nessuna ricerca “scientifica” è stata purtroppo varata in Italia nei circa 50 anni di utilizzo

del COR-TEN. Ognuno “conosce” i risultati delle proprie esperienze, ma non si ha una

linea comune. Ci si basa soprattutto sul fatto che non emergono situazioni critiche su

possibili corrosioni anomale dalle ispezioni/manutenzioni in campo.

Le uniche ricerche significative sono state fatte, a partire dagli anni 80, all’estero. In

particolare si possono citare gli esempi degli USA e della Gran Bretagna (Scozia in

particolare).

Entrambe le ricerche, basate sull’analisi di ponti in COR-TEN già in esercizio da alcune

decine di anni, hanno trovato risultati (positivi) molto simili e sulla base dei risultati

ottenuti sono servite per la redazione di Linee Guida suggerite per la progettazione con

l’acciaio di tipo COR-TEN, come più avanti vedremo.

Facciamo un po’ di Storia.

Il primo utilizzo dell’acciaio tipo COR-TEN è avvenuto nel campo della meccanica, nel

1933, con dei vagoni che trasportavano carbone.

Successivamente, nel 1935, si cominciò ad utilizzarlo, ma solo per poche lamiere,

nei ponti autostradali, nel 1937 nelle navi e nel 1939 negli edifici.

La ricerca negli USA

Nel 1964, sulla base delle esperienze precedenti ancorché limitate, fu progettato il primo

ponte interamente in COR-TEN (sulla New Jersey Turnpike (NJTP)).

Il numero dei ponti in acciaio COR-TEN divenne sempre più elevato, sino a raggiungere,

nel 1980, il 12 % del totale. Nei 10 anni che seguirono si palesarono alcuni dubbi sulla

durabilità del COR-TEN e cominciarono le analisi dei ponti già costruiti. Dubbi che

vedremo non trovarono molti riscontri nella pratica, ma che si basavano soprattutto sulla

mancanza di dati reali a favore.

Fu così che nel 1987 la percentuale di ponti in acciaio auto-patinabile scese al 10 %.

Dall’1989, grazie all’esito positivo delle ricerche ormai in corso e all’aumento del

prezzo dei prodotti vernicianti, il numero dei ponti in acciaio COR-TEN ricominciò

a crescere stabilizzandosi sul 15 % dei ponti in acciaio.


Nel 1980 l’American Iron and Steel Institute (AISI) ha cominciato una campagna di

ispezione su 52 ponti autostradali i cui primi risultati sono riassunti in un report del 1982.

La ricerca è proseguita con altre due fasi, alla fine delle quali, nel 1995, sono stati

analizzati complessivamente 63 di ponti, aventi dai 18 ai 30 anni di servizio, concepiti

senza alcuna prescrizione particolare e distribuiti in 11 Stati.

I risultati di questa ricerca furono soddisfacenti in quanto solo il 12 % dei ponti

presentava segni evidenti di corrosione. In particolare questi ponti erano tutti

concentrati nella zona industriale di Detroit, dove l’industrializzazione era molto elevata.

La causa della corrosione fu individuata nella presenza di una percentuale troppo elevata

di clorati (la Federal Highway Administration, sulle proprie Linee Guida, sconsiglia

l’utilizzo di COR-TEN con la presenza superiore a 0.5mg di clorati/100cm2/giorno di

media).

In nessun caso, comunque, si ritenne necessario intervenire subito sulle strutture, a

conferma del fatto che le corrosioni riscontrate non erano, in alcun caso,

pericolose.


Isolando il caso di Detroit, gli unici problemi riscontrati erano relativi a dei “micro

ambienti” che si potevano creare all’interno della struttura.

Insomma, la maggior parte dei difetti riscontrati era da

attribuire a cause specifiche piuttosto che ad un’inadeguatezza

della performance del COR-TEN nei confronti della corrosione.

In particolare questi “micro ambienti” possono essere così

identificati:

- giunti di continuità;

- pozzetti per scarico delle acque;

- irrigidenti in prossimità degli apparecchi di appoggio.

Tutte queste zone hanno in comune la possibilità di accumulo

di acqua che, unita all’uso di sali per evitare la formazione del

ghiaccio (de-icing salts) creano un ambiente salmastro,

perennemente umido, che localmente tende a corrodere

l’acciaio.

Attenzione però: questi problemi sono comuni anche negli impalcati da ponte

realizzati in acciaio verniciato, non solo in COR-TEN.


Questi microclimi hanno cioè confermato quando l’uso del COR-TEN non è consigliato,

ovvero in ambienti perennemente umidi o secchi, in quanto la mancanza di alternanza di

queste due condizioni non permette la formazione della “patina” protettiva.

Dal punto di vista più strettamente strutturale non è stato riscontrato alcun problema

dovuto a fenomeni di fatica o nei punti di giunzione, sia che si trattasse di soluzione

saldata sia bullonata.

Per le giunzioni bullonate si è semplicemente riscontrato che è necessario che i piatti di

collegamento non siano troppo flessibili in quanto una loro eccessiva deformabilità

potrebbe causare infiltrazioni di acqua all’interno dei coprigiunti.

Tale concetto è stato “tradotto” introducendo dei limiti massimi di interasse tra i bulloni

e di pinze, che però sono già implicitamente garantiti se si rispettano le Norme NTC

2008.

Nonostante i confortanti risultati delle esperienze americane e scozzesi, comunque in

entrambi i paesi, le Linee Guida relative al COR-TEN sono ad oggi ancora molto

conservative, con limitazioni per l’uso del COR-TEN, ad esempio per ponti sopra corsi

d’acqua, in vicinanza al mare o sovrappassi.Nonostante dalle indagini sperimentali non si siano trovati segni evidenti di

corrosione su applicazioni di quel tipo, ad oggi persistono, benchè non

giustificatamente, queste limitazioni per l’impiego del COR-TEN.


In particolare le Linee Guida consigliano:

-un franco minimo da un corso d’acqua di 2.5 m;

-una distanza minima di 2 km dal mare;

-un sovra spessore variabile da 0.5 mm a 1.5 mm in funzione della categoria

dell’ambiente.

Queste Raccomandazioni, comunque, spinte dalla positività dei rilievi effettuati, sono in

continuo positivo mutamento e qualche restrizione comincia a cadere. Per esempio

nella prima versione era richiesto, per i sovrappassi, un franco minimo di 7.5 m, ora

tornato a 5.5 m ed un sovra spessore di 2 mm.

La ricerca negli USA - Conclusioni

In ogni caso tutte le ricerche hanno concluso che l’utilizzo di acciaio COR-TEN non

verniciato si è confermato come un’ottima alternativa all’acciaio tradizionale verniciato.

Dal punto di vista economico il risparmio non è trascurabile già in fase iniziale; a fronte di

un maggior costo della materia prima (circa 6 %) si risparmia infatti la verniciatura iniziale

e il guadagno netto si aggira intorno al 9 %.

A questo si deve sommare il risparmio dovuto ad ulteriori interventi di protezione

superficiale di cui, dopo circa 30 anni, un ponte in acciaio tradizionale avrebbe

sicuramente avuto bisogno. In ogni caso, infatti, dalle indagini effettuate nei primi 20 –

30 anni circa di servizio dei ponti in COR-TEN, ovunque fossero si è visto che il livello di

corrosione risultava così basso da non rendere ancora necessario nessun intervento di

protezione superficiale.

Per quanto riguarda i “micro ambienti” di cui si è parlato in precedenza, si possono

indicare nel seguito alcuni semplici accorgimenti locali che potrebbero evitare l’insorgere

delle corrosioni riscontrate. Accorgimenti peraltro utilissimi anche per la durata di un

trattamento protettivo superficiale.

Accorgimenti di dettaglio – Giunti di dilatazione

I giunti di dilatazione sono dei punti di discontinuità dei ponti nei quali è facile che si

accumuli del sale utilizzato per evitare la formazione del ghiaccio sul manto stradale e

dell’acqua. Nel caso di giunto usurato o non ben sigillato questa “mistura” salmastra può

entrare a contatto con la struttura e dunque corrodere la zona in prossimità del giunto. E

dunque buona norma diminuire il numero dei giunti di dilatazione sui ponti prediligendo

lo schema statico di trave continua. I giunti devono comunque essere ben sigillati in

maniera tale da essere elementi stagni.

Le Linee Guida americane e inglesi

consigliano di verniciare le travi

per una lunghezza pari ad almeno

una volta e mezza l’altezza delle

travi stesse.

Accorgimenti di dettaglio – Costole su appoggi

Anche in prossimità degli apparecchi di appoggio, in virtù delle pendenze longitudinali

dei ponti, è possibile avere degli accumuli di acqua. E’ pertanto consigliato l’inserimento

di un piatto saldato alla piattabanda inferiore che possa deviare il flusso di acqua.

Accorgimenti di dettaglio – Appoggi e testa pila

Al fine di evitare che la patina del COR-TEN vada

a “colorare” le pile e/o le spalle è consigliabile

l’utilizzo di un piatto in acciaio INOX sotto gli

apparecchi di appoggio messo in maniera tale da

deviare il flusso di acqua oltre le parti in

calcestruzzo.

Accorgimenti di dettaglio – COR-TEN e verniciatura

In conclusione, visti i risultati delle varie ricerche, uniti alle esperienze professionali, non

si capisce il motivo per cui si debba ricorrere all’acciaio COR-TEN verniciato su strutture

nuove. La protezione dalla corrosione diventa infatti in questo caso la verniciatura e non

si capisce dunque la differenza con l’impiego di acciaio tradizionale. Nel caso l’ambiente

sia particolarmente ostile all’acciaio auto-patinabile e si preferisse la verniciatura,

l’acciaio dovrebbe essere di tipo tradizionale.

Nel caso in cui il COR-TEN venisse ricoperto da uno strato di vernice protettiva, infatti,

l’assenza di contatto con l’atmosfera circostante vanificherebbe completamente la

capacità di auto passivazione, rendendo il comportamento del materiale assolutamente

identico ad un comune acciaio al carbonio, protetto dallo stesso ciclo di verniciatura.

Ci sono peraltro teorie secondo le quali tra l’acciaio COR-TEN e la vernice si potrebbe

creare una camera umido – statica che “consumerebbe” la capacità di auto-ossidazione.

Pertanto, se a fine vita del trattamento superficiale, si volesse utilizzare la capacità auto-

passivante, ci potremmo trovare di fronte ad un materiale che non ha più le capacità

auto-passivanti iniziali.

Non avendo prove di questo fenomeno, ma neanche del contrario, si ritiene

quantomeno azzardato l’utilizzo di COR-TEN verniciato.

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