a fondamentale applicazione della “prevenzione catodica” delle armature nel cal-cestruzzo è stata ideata e sviluppata dal Professor Pietro Pedeferri. Venne appli-cata con successo fin dal 1989 in Italia nel Viadotto San Nicola I della Roma -L’Aquila - Teramo e nel 1996 nella passerella occidentale della Sidney OperaHouse. Negli ultimi 20 anni si è diffusa nel mondo ed in particolare in NordEuropa, Medio Oriente ed Australia venendo riconosciuta come la più affidabile

tecnica di lotta alla corrosione per nuove costruzioni e infrastrutture in calcestruzzo arma-to esposte a possibile contaminazione da cloruri. Questa memoria è una rassegna di alcunidei più significativi casi industriali riportati nella letteratura internazionale.Durrat Al Bahrain ed il cantiere navale di NAKILAT in Qatar sono due recenti opere rea-lizzate in Medio Oriente. La Prevenzione Catodica del Swanson Dock West a Melbourne èstato il più grosso progetto completato in Australia nell’ultimo decennio.Altre significative esperienze in Cina e Nord Africa sono un segno di vitalità di questa tec-nica nei paesi emergenti.

INTRODUZIONELa “prevenzione catodica” è stata ideata dal Prof. Pietro Pedeferri nel corso degli anni ’80ed ha costituito una fondamentale novità per la protezione delle armature di acciaio al car-bonio nel calcestruzzo [1]. Mentre Stratfull, pioniere dell’applicazione della protezione cato-dica alle armature del calcestruzzo armato negli anni ‘50, portava l’acciaio in condizioni diimmunità termodinamica e Marcel Pourbaix nel 1972 introdusse il concetto di “protezioneper passività perfetta” [2,3], Pedeferri realizzò che si poteva portare e mantenere il mate-riale passivo ad operare nella zona della “passività imperfetta” già definita dallo stessoPourbaix. L’acciaio al carbonio nel calcestruzzo in ambiente a pH superiore a 11 si trova in condizionidi passività. Le cause che possono portare a corrosione sono l’abbassamento del pH pereffetto della carbonatazione o la presenza di cloruri liberi in tenori superiori mediamentea 600 ppm che distrugge il film di passività e causa condizioni favorevoli all’innesco di cor-rosione per pitting. Le condizioni di corrosione e protezione sono riassunte in Figura 1, ilcelebre “Diagramma Pedeferri” che prende il nome dal suo inventore [4]. Se le condizioni di potenziale e contenuto di cloruri ricadono nella zona (A) si ha innescoe propagazione di pitting (se è possibile il processo catodico di riduzione dell’ossigeno); laprotezione è possibile nella zona (B) se il pitting non è iniziato e in quella (C) per bloccareil pitting già innescato. La corrosione non si innesca finché il potenziale, E, è mantenuto al di sotto di Epitt che è lasoglia di potenziale oltre la quale il pitting si innesca. Mediante la circolazione di una piccolacorrente catodica, la prevenzione catodica (PrevC) mantiene il potenziale delle armaturepassive al di sotto di Epitt e quindi impedisce l’innesco della corrosione anche per alti tenoridi cloruri.

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Q u e s t a m em o r i a è s t a t a p r e s e n t a t a a l c o n v e g n o :P i e t r o P e d e f e r r i e l a s c u o l a d i c o r r o s i o n e e p r o t e -z i o n e d e i m a t e r i a l i a l P o l i t e c n i c o d i M i l a n oM i l a n o , 2 6 - 2 7 s e t t em b r e 2 0 1 3

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Prevenzione catodicadelle armature nel cal-cestruzzo: il panorama internazionale

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S. TremoladaIndustrie De Nora S.p.A.20134 Milano

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Nella PrevC le armature passive sono pola-rizzate catodicamente fin dalla loro messa inopera di modo che la struttura risulti pro-tetta anche se i cloruri raggiungono concen-trazioni elevate alla superficie delle armatu-re nel corso della vita della struttura.Questo può accadere ad esempio sullesolette dei ponti dove sono sparsi sali anti-gelo o nella zona degli spruzzi di una strut-tura marina. La PrevC consente di applicare una piccolaquantità di corrente catodica e risulta esse-re la soluzione più ecocompatibile per lamanutenzione preventiva di strutture nuovein calcestruzzo armato soggette a potenzia-le contaminazione da cloruri. Infatti il quan-titativo di energia utilizzato, 0,04 GJ/m2 perl’installazione e 0,002 GJ/m2 all’anno per l’a-limentazione, è superiore a quello di uncomune coating cementizio o acrilico(rispettivamente 0,015 GJ/m2 e 0,025 GJ/m2),che hanno però ha una durata molto infe-riore e richiedono periodici lavori di manu-tenzione [5].Dal 2000 è disponibile uno standard euro-peo che nel 2012 è stato revisionato e pub-blicato come norma ISO 12696:2012 [6]valida a livello mondiale, nel cui ANNEX A“Principles of cathodic protection and itsapplication to steel in concrete” si fa ampioriferimento ai lavori del Prof. Pedeferri ed alconcetto di prevenzione catodica.

PRIME APPLICAZIONIIN ITALIA

Viadotto San Nicola IQuesta tecnica fu applicata per la primavolta in Italia nel 1989. Il sistema fu installatosulla carreggiata sinistra del viadotto SanNicola I sull’autostrada Roma – L’Aquila –Teramo (A24) [7]. Dal momento che sitrova nelle vicinanze della catena montuosadel Gran Sasso è soggetto a contaminazioneda cloruri per le grandi quantità di sali anti-gelo utilizzate.Il viadotto è una struttura continua compo-sta da 11 campate per una lunghezza totaledi 447,2 m. L’ampiezza della carreggiata sini-stra è di 12,5 metri. La superficie totale dicemento da proteggere era di 5600 m2. Lasoletta del ponte è composta di segmenti dicemento prefabbricato post-tensionato concavi di acciaio ad alta resistenza. La presenzadi acciaio ad alta resistenza, suscettibile adinfragilimento da idrogeno, ha reso necessa-rio particolari cautele per la realizzazionedella prevenzione catodica. Il potenzialedell’acciaio non doveva essere in nessunpunto più negativo di -900 mV (SCE) dal

momento che in ambienti alcalini (pH > 12)l’evoluzione di idrogeno può avvenire solo apotenziali più negativi di -950 mV (SCE).Questo ha reso la progettazione ed il moni-toraggio molto importanti e strettamentedipendenti dalla struttura al fine di otteneree verificare una distribuzione di corrente ilpiù possibile uniforme.

In particolare sono stati adottati alcuniaccorgimenti:a) la determinazione della quantità di rete

di titanio attivata con ossidi di metallimisti usata come anodo fu basata sullanecessità di proteggere le armature aduna profondità di 40 cm assumendo unadensità di corrente di protezione richie-sta di 10 mA/m2. Dal momento che ladistribuzione delle armature nel cemen-to non è in genere omogenea vennerousate combinazioni di rete singola, dop-pia e tripla per adattare l’erogazione dicorrente anodica alla densità delle arma-ture.

b) le zone anodiche sono state definite diridotte dimensioni (circa 100 m2) percontrollare la corrente su piccole areedella struttura. La rete anodica in ognizona è stata saldata con 4 distributori dicorrente (solitamente se ne usano 2)per ridurre la caduta ohmica nell’anodoa meno di 50 mV e favorire uniformità dierogazione di corrente anodica.

c) Sono state installate celle di riferimentoaffidabili e stabili, titanio attivato e argen-to/cloruro d’argento, vicino ai cavi diacciaio e alle armature con la distribu-zione di corrente più critica.

d) È stato installato un sistema di controlloremoto in grado di regolare la correntee di registrare i dati operativi.

Il sistema fu energizzato nel luglio del 1990con una densità di corrente media di6 mA/m2. Il voltaggio del trasformatore fu

Figura 1 - Il primo “Diagramma Pedeferri” cherappresenta le condizioni di corrosione delle

armature del calcestruzzo in funzione del poten-ziale e del contenuto di cloruri.

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circa 0,7/0,8 Volt dopo 24 ore. Le caduteohmiche in ogni zona non superarono i 50mV alla massima corrente di progetto conuna polarizzazione media di 200 mV. I cavitensionati avevano potenziali molto piùpositivi di -900 mV (SCE).

Viadotti A32Torino-Bardonecchia-Frejus

Nei primi anni ’90 la prevenzione catodicafu applicata su entrambe le carreggiate diotto viadotti post-tensionati dell’autostradaA32 Torino-Bardonecchia-Frejus per untotale di 100000 m2 di superficie [8].L’autostrada si trova sul versante italianodelle Alpi Occidentali ed in quest’area i saliantigelo vengono usati copiosamente duran-te la stagione invernale. La prevenzionecatodica fu installata per prevenire corrosio-ne indotta da cloruri sui ponti e sugli sparti-traffico “New Jersey”.I principi fondamentali della progettazionefurono fissati come segue:

• Prevenire la corrosione delle armaturedel ponte fino ad una profondità massi-ma di 400 mm;

• Evitare la sovra protezione dei tirantiin acciaio ad alta resistenza;

• Ottenere una vita di progetto di 50anni.

I sistemi anodici selezionati per questo pro-getto furono le reti e i nastri di rete in tita-nio attivato. Gli anodi furono installati prin-cipalmente in cantiere durante la costruzio-ne dei segmenti prefabbricati e parzialmentesulla soletta del ponte dopo la costruzione.Il sistema di alimentazione venne progettatoper fornire una densità di corrente di prote-zione massima di circa 10 mA/m2, riferita allasuperficie dell’acciaio. La massima densità dicorrente di progetto ammessa nel cementoè 110 mA/m2.In coincidenza con l’apertura al trafficoautostradale il sistema di prevenzione cato-dica fu energizzato nella primavera del 1993con una densità di corrente di protezioneiniziale di 2 mA/m2. L’efficacia della preven-zione catodica è stata verificata con il crite-rio della depolarizzazione catodica di 100mV in 4 h (mentre per ottenere la completadepolarizzazione in caso di protezione cato-dica sono necessarie 24 ore). In realtà trat-tandosi di strutture nuove sono state ottenu-te depolarizzazioni superiori ai 150 mV in 4h. Il potenziale misurato con le sonde argen-to/cloruro d’argento è sempre stato rileva-to di 500 mV superiore alla soglia critica perl’evoluzione di idrogeno. In fase di progettole cadute ohmiche nelle reti di titanio sonostate mantenute sotto i 100 mV alla massi-ma corrente di alimentazione per evitarelocali condizioni di sovra protezione.

PROGETTI IN AUSTRALIAIn Australia la prevenzione catodica è statautilizzata principalmente per proteggeredalla corrosione elementi strutturali diponti e infrastrutture localizzati nella zonadelle maree o in quella degli spruzzi.

Sydney Opera HouseIl più celebre di questi progetti di preven-zione catodica riguarda la passerella occi-dentale della Sydney Opera House [9]. Lacorrosione delle armature indotta da cloru-ri aveva causato problemi di deterioramen-to di alcuni elementi della sottostruttura.Nell’ambito di un ambizioso programma diristrutturazione nel 1996 fu installato ilprimo sistema di prevenzione catodica nelterritorio australiano per bloccare la corro-sione degli elementi strutturali (moli e intra-dosso) e per migliorare la resistenza allacorrosione delle armature dei nuovi ele-menti in cemento prefabbricato che avreb-bero potuto essere interessati da futuracontaminazione da cloruri.La struttura fu suddivisa in 68 zone separateelettricamente sulla base della geometriadegli elementi e delle diverse condizioniambientali di esposizione: zona delle maree,sommersa e atmosferica. Questa minuziosasuddivisione si rese necessaria per garantireuniforme distribuzione di corrente, evitarecorrenti vaganti e assicurare che eventualicorto circuiti potessero essere facilmenteindividuati ed eliminati durante la fase dicostruzione. Il materiale anodico più appro-priato fu ritenuto il LIDA®1 GRID per laflessibilità che consente nella progettazioneed installazione con spaziature differenti persoddisfare le diverse densità di corrente diprotezione richieste nella struttura. Per laprotezione degli elementi sommersi furonoutilizzati tondi di titanio attivati con ossidi dimetalli misti immersi in acqua.L’area totale di applicazione della prevenzio-ne catodica (elementi in cemento prefabbri-cato) fu di 742 m2 per una corrente di pro-getto di 10 A adottando una densità di cor-rente di progetto di 10 mA/m2. Le armaturefurono saldate per assicurare continuitàelettrica e l’assieme di anodo e distanziatoriin cemento fu fissato alla gabbia delle arma-ture usando delle fascette di plastica conuna spaziatura di 250 mm. Per ogni elemen-to di cemento prefabbricato i distributori dicorrente in titanio furono saldati a punti aglianodi e vennero realizzate le connessionidei cavi alle armature. Gli elettrodi di riferi-mento furono fissati alle armature permezzo di fasce di plastica. Furono condotteprove di continuità sulle armature e testper accertare l’assenza di corto circuitiprima, durante e dopo la colata di cemento.Il sistema di monitoraggio conteneva un tota-le di 80 elettrodi di riferimento:

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itLa preven-zione cato-dica dellaarmaturenel calce-struzzo –tecnicainventata emessa apunto daPietroPedeferri –fu applicataper laprima voltain Italia nel1989 sulviadottoSan NicolaI sull’auto-strada A24Roma –L’Aquila –Teramo

1 - LIDA® è un marchio registrato di Industrie De Nora.

argento/argento cloruro e elettrodi di titanioattivato nel cemento; elettrodi di zinco nel-l’acqua di mare. Per le zone atmosferica edegli spruzzi fu utilizzato come criterio diprotezione il criterio dei 100 mV: “le armatu-re immerse nel calcestruzzo sono da ritenereprotette se il loro potenziale subisce unavariazione nelle prime 24 h di almeno 100 mV,a partire dal valore misurato nell’istante del-l’interruzione di corrente” (come descrittonello standard ISO [6]).Per gli anodi immersi in acqua fu utilizzato ilcriterio di un potenziale con corrente appli-cata dell’acciaio più negativo di -900 mV esuperiore ai -1100 mV (rispetto aAg/AgCl/0,5M KCl) secondo lo standardAS2832.5 [10].Il sistema computerizzato di controllo era ingrado di limitare la corrente ed il voltaggiomassimi per ogni zona e di regolarli in con-tinuo per ottenere il potenziale off istanta-neo desiderato. Il sistema di prevenzione catodica fu attivatonel maggio del 1996. I dati di funzionamentodopo 30 mesi dimostrarono che il sistemafunzionava molto efficacemente mantenen-do tutte le strutture in condizioni di prote-zione e con potenziali molto lontani dallecondizioni di sovra protezione nei telai aforma di A (dove era installato dell’acciaiopost-tensionato). Nel 2004-2005 fu effettua-ta un’accurata ispezione del sistema a quasi10 anni dall’installazione [11] incrociando idati registrati ogni 6 mesi dal sistema dimonitoraggio con rilevazioni manuali conuna sonda portatile Cu/CuSO4. Non è statoriscontrato deterioramento visibile delsistema, scheggiatura o delaminazione delcemento negli elementi dove la prevenzionecatodica è installata. Le letture con la sondaportatile hanno confermato che ogni ele-mento prefabbricato riceveva corrente diprotezione. Tutti i componenti del sistemaerano ancora in buono stato e funzionantiinclusi i trasformatori che hanno richiesto lasostituzione di alcune schede elettroniche.Solo il 17% delle celle di riferimento, soprat-tutto Ag/AgCl, sono state trovate instabili esono state escluse dai test futuri. I potenzialioff istantanei rilevati erano al di sotto dellivello a cui può avvenire l’evoluzione diidrogeno. Gli alimentatori sono sempre statiutilizzati a voltaggio costante. Questa è lamodalità più sicura per utilizzare la preven-zione catodica con strutture contenentiacciaio pre-tensionato in quanto è possibilelimitare il voltaggio operativo massimo. La densità di corrente operativa effettiva èrisultata essere compresa tra 2 e 5 mA/m2.

Swanson Dock West MelbourneSwanson dock è il principale porto contai-ner di Melbourne con due banchine, East eWest, ciascuna lunga circa 1 km [12].Swanson Dock West fu costruito in diversistadi tra il 1974 e il 1988 con posti d’anco-

raggio molto differenti fra loro per il tipo dicostruzione e le condizioni ambientali. A Swanson Dock Melbourne sono statiinstallati tre principali sistemi di protezionecatodica nel 2008-2009:• Travi trasversali nella zona delle mareenei punti di ancoraggio 3 e 4, utilizzandoanodi interni in zone che proteggono lasezione della trave esposta alla marea eall’atmosfera;

• Sezioni delle travi del nuovo sistemaparabordo nei punti di ancoraggio 1 e 2utilizzando come anodi nastro di rete dititanio attivato con ossidi di metallimisti;

• Sistema da 3500 A con anodi immersi inacqua per proteggere le travi in cementonella zona delle maree e le palificazioniin acciaio sommerse.

La tecnica della prevenzione catodica è stataapplicata nel secondo sistema dove è statoapprontato un impianto pilota al fine di vali-dare o modificare il progetto prima dell’in-stallazione su larga scala. Le sezioni delletravi del parabordo nei punti di ancoraggio1 e 2, lungo circa 500 m, erano pesantemen-te contaminate da cloruri con molti feno-meni di fessurazione e scheggiatura. Il para-bordo è collocato circa mezzo metro al di

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Figura 2 - Swanson Dock West ha 4 posti diancoraggio ed è lungo circa 1 km.

Figura 3 - Le due banchine West (a sinistra) eEast (a destra) del porto container di Melbourne.

sopra del livello dell’alta marea. Era necessa-rio installare un nuovo sistema parabordoper le navi e per questa ragione era neces-sario rinforzare le travi per sopportare irelativi carichi. Nel procedere ad un’operadi ricostruzione delle travi si decise di incor-porare un sistema di prevenzione catodica.A causa dei limitati stanziamenti economicisi decise di procedere alla ricostruzione soloin 30 punti, ciascuno di una lunghezza di 3,5m, proteggendo fino ad un’altezza di 0,5 mdalla base della trave.Il progetto preliminare prevedeva di utilizzarecome anodi nastri di titanio attivato con ossi-di di metalli misti installati su distanziatoriisolanti, le cui quantità sono state calcolateassumendo conservativamente una densità dicorrente di protezione di 20 mA/m2 diacciaio. Gli anodi sono stati installati per tuttala lunghezza della sezione (3,5 m), due anodisu ogni lato e tre sulla base per proteggere latrave dalla base ad un’altezza di 0,5 m. Ilprimo dei 30 punti è stato usato comeimpianto pilota (Figure 4 e 5).

La sezione è stata riparata con gunite appli-cata con aria compressa ed il cemento hasubito una maturazione di 28 giorni primadell’ avviamento del sistema di prevenzionecatodica. Il monitoraggio è stato completatoimpiantando nel cemento due celle di riferi-

mento, una posta al livello di 0,5 m dallabase. È stata anche eseguita una mappaturadi potenziale con una sonda esterna neipunti di una griglia di lato 250 mm.Dopo aver energizzato il sistema per tregiorni alla massima corrente di progetto di132 mA è stato eseguito un test di depola-rizzazione per 24 ore. L’impianto pilota nonha raggiunto il criterio dei 100 mV con unadepolarizzazione media di circa 55 mV econ depolarizzazioni di 35 mV e 64 mVrispettivamente per i due elettrodi di riferi-mento incorporati nel calcestruzzo. Essendoi risultati chiaramente insoddisfacenti l’im-pianto è stato nuovamente energizzato perun periodo di 10 giorni con i risultatiseguenti:• In 24 ore solo il 40% dei punti della gri-glia ha raggiunto i 100 mV di depolariz-zazione con il 58% dei punti che hannorealizzato più di 90 mV.

• La variazione di potenziale negativa dalpotenziale naturale risultava esseremolto soddisfacente con più del 97% deipunti che avevano una variazione supe-riore ai 150 mV.

• Approssimativamente il 50% dei puntidella griglia ha raggiungo il criterio dipotenziale assoluto ( inferiore a -720 mVAg/AgCl/ 0,5 M KCl come previsto dallostandard ISO [6]). Alle estremità dellazona da proteggere non è stato soddi-sfatto questo criterio.

• Dopo una polarizzazione di 72 ore il90% dei punti della griglia aveva raggiun-to una depolarizzazione di 100 mV ma ingenerale non alle estremità della zona daproteggere. Questo criterio esteso èprevisto dallo standard australiano per laprotezione catodica dell’acciaio nel cal-cestruzzo AS 2832.5 2008 [10]

Risultò chiaro che la velocità di depolarizza-zione era molto lenta nella trave di cementoricostruita, probabilmente a causa dellagunite densa e secca e del fatto che ilcemento era stato applicato da meno di duemesi. Tuttavia anche considerando il perio-do di depolarizzazione esteso a 72 h, circa il10% dei punti della griglia e uno degli elet-trodi di riferimento incorporati nel calce-struzzo non hanno soddisfatto il criterio dei100 mV di depolarizzazione. Si è inoltrenotato che le aree non protette erano alleestremità della zona, alla fine della travelunga 3,5 m e nella parte più alta (a 0,5 m diquota dalla base).Fu pertanto deciso di modificare il progettoaggiungendo anodi addizionali. Fu aggiuntoun nastro di titanio attivato a base di ossididi metalli misti per ogni lato della trave, a500 mm dalla base ed un anodo trasversalead ogni estremità della sezione lunga 3,5 m.

Con questo nuovo progetto vennero instal-lati gli anodi in tutte e 30 le aree da rico-struire. Le aree furono raggruppate in zone

Figura 4 - Il progetto iniziale prevedeva due anodi installati lon-gitudinalmente per ogni lato della trave.

Figura 5 - La parte finale della sezione da 3,5 m con un elet-trodo di riferimento impiantato a 0,5 m dalla base

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a gruppi di cinque, per un totale di sei zone.La capacità totale risultò essere di 30 A e fuprevista una possibile espansione del siste-ma ad altre sezioni. Il sistema di prevenzionecatodica fu messo in funzione nel 2009 consufficiente polarizzazione delle armature esoddisfacendo pienamente il criterio dellapolarizzazione dei 100 mV.

PROGETTIIN MEDIO ORIENTE

Durrat Al BahrainDurrat Al Bahrain, la Perla Nascente, è unalussuosa città costruita su tredici isole arti-ficiali nel mare prospiciente la costa meri-dionale del Bahrain (Figura 6). Sulle isolesono in costruzione più di 2000 ville, 3000appartamenti, hotel di lusso e ristoranti. Leisole sono collegate fra loro da 13 ponti peruna lunghezza totale di 3,5 km. I ponti furo-no progettati in origine con armature inacciaio inossidabile, ma per motivi economi-ci si è preferito optare per normale acciaioal carbonio, utilizzando la prevenzione cato-dica come tecnica per aumentare la durabi-lità delle strutture [13]. Infatti a causa dell’al-ta temperatura, dell’umidità e dei cloruritrasportati dall’aria il clima del Bahraincostituisce uno degli ambienti più corrosividel pianeta per le armature del calcestruzzo.I ponti sono stati costruiti solo 2 m al disopra delle acque calde ed estremamentesaline (37-39 g/L) del Golfo Persico con unavita di progetto di 50 anni. Per raggiungerequesto traguardo sia l’acciaio inossidabileche l’uso di armature convenzionali con l’ap-plicazione della prevenzione catodica sonoconsiderati adeguati, ma la seconda soluzio-

ne ha portato ad una notevole riduzione deicosti, in quanto il costo dell’intero sistemadi prevenzione catodica è stato stimato in2130000 USD, contro un incremento dicosti previsto per l’utilizzo di acciaio inossi-dabile pari a oltre 22 Milioni di dollari ame-ricani.I parametri di progetto del sistema di pre-venzione catodica sono riportati in Tabella 1.

Il sistema di prevenzione catodica fu basatosu nastri di titanio attivati con ossidi dimetalli misti installati nella gabbia d’armatu-ra prima della colata di cemento. I ponti cheandavano protetti sono riportati in Tabella 2.Per ogni ponte sono state considerate perla protezione le aree seguenti: le armature

all’interno della soletta del ponte che sonoesposte all’acqua o all’atmosfera; le sezioni

Figura 6 - Durrat Al Bahrain

Tabella 2

Nome Lunghezza Totale N°

Atoll Bridges 162 m 6

Hotel Bridge 680 m 1

Ring bridges 518 m 2

Ring bridges 210 m 4

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Vita attesa di progetto 50 anni

Tipo di anodo Nastro di titanio attivato MMO

Densità di corrente catodica 5 mA/m2

Densità di corrente anodica Max 110 mA/m2

Criterio Protezione Depolarizzazione 100 mV o -720 mV vs. Ag/AgCl

Max dimensione zona 3°

Sistema di controllo Completamente sorvegliato e controllato da remoto

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delle spalle esposte all’atmosfera; l’areaesposta dei piloni che si estende tra le fon-dazioni in acciaio e la travatura. Le gabbie di armatura costituiscono la partenegativa, catodica del circuito del sistema diprevenzione catodica a corrente impressainstallato, i nastri di rete di titanio attivato laparte positiva, anodica. Le connessioni alnegativo sono state fatte mediante saldaturamentre gli anodi sono stati saldati ad unconduttore di titanio piatto a sua volta sal-dato ad un filo di titanio. Gli elettrodi di rife-rimento sono di due tipi: Argento/ArgentoCloruro e filo di titanio attivato con ossididi metalli misti annegato nel cemento.Considerando i parametri di progetto e ladensità dell’ acciaio è stata definita una spa-ziatura massima fra gli anodi pari a 300 mm. Ogni zona da 3 A è stata alimentata e con-trollata autonomamente. La zona è statadefinita considerando il limite di correntecombinando elementi strutturali attigui. Irequisiti di corrente di protezione per ognielemento strutturale erano quelli riportatiin Tabella 3.

La maggior parte delle zone era costituitada 4 solette prefabbricate e da 4 o 6 piloni.Solo alle estremità del ponte le zone eranocostituire da 1 spalla, 2 piloni e 2 o 4 soletteprefabbricate.Durante la prefabbricazione delle gabbie diarmatura per realizzare il sistema di preven-zione catodica sono stati installati insequenza:1. Spaziatori in cemento2.Barre sul fondo3. Fermagli di plastica4. Lavorazione delle armature5.Anodi e distributore di corrente saldatia punti

6.Cavi di alimentazione7.Connessioni al negativo saldate ad arco

Durante l’installazione dei vari componentidel sistema nelle gabbie d’armatura (Figura7) e prima della colata del cemento sonostati eseguiti costantemente controlli sullacorrettezza dell’installazione ponendo par-ticolare attenzione ad evitare cortocircuititra gli anodi e le armature e verificando ilposizionamento dei componenti in confor-mità ai disegni di progetto. Durante la cola-ta del cemento il sistema è stato controlla-to da ingegneri qualificati in protezionecatodica. I pilastri sono stati costruiti colando calce-struzzo in un involucro di acciaio e la pre-

venzione catodica è stata applicata alla testadel pilastro in quanto esposta all’atmosfera.L’anodo è stato installato nella gabbia d’ar-matura della testa del pilastro con il distri-butore di corrente posto perpendicolar-mente all’anodo. I cavi di alimentazione sonostati installati in canalette appositamentepredisposte nella soletta del ponte al fine diridurre al minimo l’impatto del sistema diprevenzione catodica sull’estetica dei ponti(Figure 8 e 9).

Non è stato possibile effettuare la messa infunzione del sistema di prevenzione catodi-ca di Durrat Al Bahrain successivamenteall’installazione in quanto non vi era ancoradisponibilità di alimentazione da rete a cor-rente alternata. Tuttavia al fine di verificarneil funzionamento è stata usata temporanea-

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Elemento Corrente di protezioneSoletta prefabbricata 662 mA

Sezione delle spalle 287 mA

Piloni (zona esposta) 31 mA

Tabella 3

Figura 7 - Gabbia d’armatura con prevenzionecatodica installata prima della colata in cantiere.

Figura 8 - Testa di un pilastro con sistema diprevenzione catodica installato.

Figura 9 - Il sistema di prevenzione catodica èstato installato con particolare cura per ridurre alminimo l’impatto sull’estetica dei ponti.

mente alimentazione con batterie al piom-bo da 12V (di tipo automobilistico). Perquesto scopo ogni zona è stata regolataper operare alla massima corrente di pro-getto. I potenziali degli elettrodi di riferi-mento sono stati registrati per un periododi tempo da 1 a 24 ore. Sono stati registratii potenziali off istantanei e i potenziali nati-vi per ricavare per differenza la polarizza-zione. E’ stata riscontrata una buona varia-zione di potenziale in un periodo di tempomolto breve (3-4 ore) in ogni zona. I datiraccolti hanno dato buone indicazioni sul-l’assenza di cortocircuiti e sulla bontà del-l’installazione di anodi e componenti. Si èinoltre riscontrata una protezione unifor-me sui diversi elementi protetti nell’ambitodi una singola zona.

NakilatLa società Qatar Gas Transport Co cono-sciuta anche come Nakilat gestisce la piùgrande flotta di navi metaniere del mondoper un totale di 54 imbarcazioni. Per la lororiparazione necessitava di un cantiere che èstato commissionato con un contratto di610 milioni di dollari americani allaDaewoo Engineering & Construction Co.nel 2006-2007. Il cantiere di riparazione èstato costruito nel complesso industriale diRas Laffan nel nord del Qatar dove sonopresenti circa 2 km di moli e banchine(Figura 10). Questi vengono realizzatiinstallando 54 cassoni cellulari di cementoarmato di dimensione 36 m x 16 m x 11 mciascuno del peso di 4000 tonnellate(Figura 11).A causa delle condizioni ambientali estre-me del Golfo Persico si è deciso di proteg-gere le armature dei cassoni con un siste-ma di prevenzione catodica a correnteimpressa per una vita di progetto dellastruttura di 50 anni.Per il sistema a corrente impressa sonostati utilizzati come anodi nastri di titanioattivati con ossidi di metalli misti per pro-teggere la zona degli spruzzi e la zonaatmosferica. L’acciaio immerso in acqua dimare è stato protetto con un sistema diprotezione catodica con anodi tubulari dititanio attivati.Al fine di accertare le prestazioni del siste-ma di prevenzione catodica sono statiincorporati elettrodi di riferimentoAg/AgCl in posizioni rappresentative dellecondizioni a cui è esposta l’intera strutturaed in prossimità delle armature.L’alimentazione è stata fornita mediantetrasformatori/raddrizzatori multicanalecontrollati da remoto e raffreddati ad ariainstallati in sottostazioni all’interno dellebanchine. Le unità all’interno di ogni sotto-stazione sono state collegate via RS485mentre tra le sottostazioni sono state rea-lizzate connessioni a fibra ottica.

PROGETTINEI PAESI EMERGENTI

Porto di Tangeri, MaroccoSituato in Marocco, nella parte meridionaledello stretto di Gibilterra, il porto di Tangerisi trova a 14 km dalla Spagna in una posizio-ne strategica sulla via di passaggio tra Asia,Europa, Nord America e Sud America. A par-tire dal 2004 è stato intrapreso un vastolavoro di costruzioni e ampliamento. Ilnuovo porto Tanger Med ha aperto nelluglio del 2007 il suo primo molo polifunzio-nale in grado di accogliere 3,5 milioni dicontainer all’anno, mentre un secondo ter-minal è stato aperto nel 2008 (Figura 12)Nel corso del 2012 è iniziata la costruzionedi un secondo porto, denominato "TangerMed II", per far fronte alla crescente doman-da di trasporto marittimo di container.Questa espansione include due nuovi termi-nal per container per una lunghezza totaledi 2800 m ed una capacità addizionale nomi-nale di 5 milioni di container all’anno. Entroil 2015 il porto di Tangeri avrà pertanto unacapacità di 8,5 milioni di container all’anno.Sarà il più grande porto del Mediterraneo,solo di poco inferiore al più grande porto

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Figura 10 - Il cantiere per riparazioni navali diNakilat, Qatar.

Figura 11 - Posa in opera dei cassoni cellulariin cemento armato presso il cantiere Nakilat.

Europeo di Rotterdam (anche se sarà solocirca un terzo dei grandi porti asiatici diSingapore e Hong Kong). Nell’ambito dellaprima fase di questo grande progetto realiz-zato dal consorzio di costruttori Bouygues-Bymaro-Saipem sono stati realizzati frangi-flutti primari e secondari a protezione delporto [14] (Figura 13). Nella parte dove le acque sono più profon-de di 20 m sono stati realizzati 40 cassoni incemento prefabbricati sulla costa, quindivarati in mare e completati in situ con lesovrastrutture (Figura 14). Ciascun cassoneha una struttura composta da 4 cellule didimensioni 28 m x 28 m x 35 m di altezza,del peso di 7900 tonnellate e comprende550 tonnellate di acciaio e 3000 m3 dicemento. Questi cassoni sono stati protettidalla corrosione indotta da cloruri nellazona delle maree ed in quella degli spruzzicon un sistema di prevenzione catodica. Ilsistema è stato realizzato con il classicoschema a griglia, composta da nastro di retedi titanio attivato con ossidi di metalli mistie distributore di corrente in titanio, installa-to nella zona delle maree e in quella deglispruzzi prima di colare il cemento. Alcunesovrastrutture esposte all’atmosfera nonsono state protette e dopo pochi anni dal-l’installazione presentano preoccupanti

segni di deterioramento. Sono in corsoprove con anodi discreti di titanio attivaticon ossidi di metalli misti per dimensionareun sistema di protezione catodica adeguato.

Hangzhou Bay Bridge, CinaLa prevenzione catodica è stata applicataper la prima volta in Cina nel 2004 alle tretorri principali dell’Hangzhou Bay Bridge. Sitratta nella parte iniziale di un ponte stralla-to che attraversa la baia di Hangzhou inprossimità del delta del fiume Yangtze, nellacosta orientale della Cina. Inaugurato il 14giugno 2007, unisce la città di Shanghai conNingbo nella provincia di Zhejiang. Vanta ilprimato di più lungo ponte oceanico almondo, lungo 36 km (Figure 15 e 16). Ilponte è stato costruito in una zona soggettaa forti fenomeni di erosione con conseguen-te fessurazione e probabile contaminazioneda cloruri. Per questo motivo si è resonecessario installare un sistema di preven-zione catodica nella zona degli spruzzi edelle maree dei copri pali e di alcune sezionidelle colonne.

Xia-Zhang Bridge, CinaNel 2013 sono stati aperti al traffico i pontidi Xia-Zhang, che sono collocati a est dellecittà di Xiamen e Zhangzhou, al di sopra del-

Figura 13 - Frangiflutti del porto di Tangeri.

Figura 12 - Il porto Tanger Med.

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Figura 16 - Torri dello Hangzhou Bay Bridge.

Figura 17 - I ponti di Xia-Zhang in Cina.

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Figura 15 - Hangzhou Bay Bridge.

l’accesso al mare del fiume Jiulong (Figura17). Fra loro il ponte che connette Haichange l’isola di Haimen è chiamato il NorthBranch Bridge ed è lungo 6392,6 m. Questo ponte è composto da 3 parti:• Il ponte principale strallato, costruito inacciaio e cemento della lunghezza di1290 m e con una luce di 720 m di lun-ghezza;

• Il ponte di approccio settentrionalelungo 1130 m;

• Il ponte di approccio meridionale lungo3972,6 m.

La lunghezza della luce del ponte strallato(720 m) lo colloca al sesto posto nel mondonella sua categoria. In fase di progetto si è deciso di proteggerei 4 piloni principali e 4 banchine nella zonadelle maree e degli spruzzi con un sistema diprevenzione catodica al fine di prevenire lacorrosione indotta da cloruri nel calcestruz-zo armato. Il sistema di prevenzione catodi-ca ha interessato un’area di 13100 m2. Il

materiale anodico prescelto è stato il nastrodi rete di titanio attivato con ossidi di metal-li misti applicato sulle armature con spazia-tori di cemento [15] (Figura 18).

CONCLUSIONILa Prevenzione Catodica ideata dal Prof.Pietro Pedeferri si è dimostrata una validatecnica per fermare la corrosione dellearmature di acciaio nel calcestruzzo. Dametodo sperimentale pionieristico nellametà degli anni ’80 si è evoluta nel corso ditrent’anni, diventando una tecnica ben con-solidata per preservare le strutture soggettea corrosione da contaminazione da cloruri.Vari aspetti della prevenzione catodica sonostati recepiti negli standard internazionaliquali ISO 12696:2012 e AS2832.5-2008.La diffusione della tecnica dagli Stati Uniti edEuropa all’Australia, Medio Oriente, Cina eNord Africa dimostra la prolificità di quest’i-dea nell’industria globale delle infrastrutture.

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Figura 18 - Applicazione degli anodi con spaziatori di cemento per realizzare il sistema di preven-zione catodica dei piloni principali dello Xia-Zhang bridge.

Sydney Opera House

La preven-zione cato-dica, appli-cati indiverseparti delMondo, si èdimostratauna tecnicavalida perarrestarela corrosio-ne da cloru-ri delleopere incalcestruz-zo armato.