La tecnologia cristallizzante come impermeabilizzazione e protezione delle opere in calcestruzzo

 “L'impermeabilizzazione è una delle opere fondamentali nella costruzione degli edifici atta a rendere una superficie impermeabile sovrapponendo uno o più strati di materiali diversi adatti allo scopo per proteggere elementi costruttivi di vario genere….”   Wikipedia

Ma cosa succede se la pelle si deteriora?
I risultati sono ben noti a tutti:in una interessante ricerca“ASSIMP Italia”, (associazione degli impermeabilizzatori italiani) ha rilevato che in edilizia le impermeabilizzazioni che influiscono solo per il  2-4% sul costo dell’intera costruzione, causano però oltre il 50% delle vertenze legali.

Foto 1-2 I ben noti danni e guasti delle strutture…….

Serve quindi ripensare sia il problema sia le soluzioni…….

A partire dal 1969, Xypex Corporation Company ha modificato in modo fondamentale l’approccio all’impermeabilizzazione e protezione del calcestruzzo introducendo il concetto di “impermeabilizzazione integrale del calcestruzzo per cristallizzazione”.

Sostanzialmente viene abolita l’idea dell’impermeabilizzazione come strato ulteriore ed aggiuntivo alla struttura in quanto essa stessa diviene impermeabile.

La base dello sviluppo di della tecnologia cristallizzante Xypex è stata la conoscenza approfondita della natura chimica e fisica della composizione del calcestruzzo e dei suoi punti deboli. 

Il calcestruzzo è poroso e l’acqua può penetrare attraverso i suoi pori e le eventuali micro fessure esistenti, sia per assorbimento capillare, sia per effetto della pressione idrostatica.

 
Foto 3-4 Porosità e microlesioni della matrice cementizia.

Nel primo caso il movimento dell’acqua attraverso le micro porosità del materiale avviene in assenza di qualsiasi gradiente di pressione, quale risultato dell’interazione tra l’acqua e le pareti dei pori. Nel secondo caso, ossia in presenza di un gradiente idraulico, il meccanismo che governa l’ingresso ed il trasporto dell’acqua attraverso il calcestruzzo viene definito permeabilità.

E’ ben noto che la struttura porosa del conglomerato è responsabile dei fenomeni di degrado del materiale: pur essendo generalmente accettato che il calcestruzzo la cui composizione sia stata adeguatamente progettata, con rapporto acqua /cemento limitato, e per la cui maturazione siano state posti in essere tutti gli accorgimenti necessari, possa essere caratterizzato da una buona durabilità, è altrettanto evidente che nessun calcestruzzo sia completamente impermeabile.

I ricercatori Xypex hanno elaborato un trattamento chimico che satura questi capillari evitando la penetrazione dei vari agenti liquidi. 

Il compound reattivo Xypex utilizza l'acqua come mezzo per migrare all’interno dei pori capillari e diffondersi nella sezione del calcestruzzo.Questo fenomeno permette l’innesco della reazione chimica tra Xypex, l’umidità ed i sottoprodotti chimici naturali del processo d’idratazione del cemento, come idrossido di calcio e vari ossidi minerali, e dalle particelle di cemento.

Il risultato di tale reazione è la formazione di miliardi di cristalli aghiformi non solubili che riempiono i pori capillari, i vuoti e le micro fessure del calcestruzzo. Una volta ostruiti tutti i pori e i tratticapillari, la loro struttura diventa discontinua e riesce a fermare il passaggio di acqua in tutte le direzioni.

La crescita dei cristalli impermeabilizzanti è un processo graduale, generalmente la sigillatura delle lesioni e dei pori di minor ampiezza avviene entro le prime 72 ore, mentre la completa chiusura di tutte le discontinuità necessita di tempi più lunghi di maturazione (circa due o  o tre settimane o più in base all’ampiezza della lesione/poro/capillare da chiudere)

Foto 5: le diverse fasi di trattamento del cls A) non trattato B) penetrazione dei reattivi Xypex  C) iniziodella reazione d) occlusione de ipori con Xypex

Questo fenomeno è permanente, non necessita di manutenzione ed è in grado di rigenerarsi nel tempo.
Infatti, dato che il calcestruzzo ha enormi quantità di particelle di cemento non idratato, nel caso l’acqua si ripresentasse (per aumento della pressione idrostatica, micro-cracking oppure altre cause), la natura del processo catalitico cristallino consente di riprendere il processo di cristallizzazione e quindi di impermeabilizzazione fino ad un nuovo esaurimento dell’acqua di reazione. 

IMMAGINI AL MICROSCOPIO ELETTRONICO A SCANSIONE
Foto 6: cls non trattato                                                                                                        Foto 7: cls trattato con tecnologia Xypex

L’effetto impermeabilizzante può conseguirsi sia mescolando l’additivo in polvere direttamente alla miscela dei componenti del calcestruzzo, sia utilizzando l’additivo stesso per il confezionamento di una “boiacca”, da applicarsi quindi agli elementi in calcestruzzo, come un “convenzionale” trattamento idrorepellente con caratteristiche di ottima adesione e fusione con il proprio supporto.

Foto 7: Aggiunta dell’additivo  Xypex ADMIX C-1000  NF in betoniera                Foto 8: Applicazione della boiacca Xypex CONCENTRATE a spruzzo

Dal punto di vista prestazionale, l’utilizzo della tecnologia cristallizzante Xypex apporta numerosi vantaggi:

• Il prodotto, sia come rivestimento che come additivo diventa parte integrante del substrato sul quale è applicato;
• Non può essere perforato o danneggiato come una membrana o un rivestimento di superficie - è durevole quanto la vita del calcestruzzo
• Dato che l’azione cristallizzante agisce all’interno della massa del calcestruzzo può essere applicato per trattare strutture soggette sia a spinte positive, che a spinte negative elevate (testato fino a 122mt di battente idraulico.) 
• L’impermeabilizzazione cristallina è altamente resistente agli agenti chimici (pH 3,0 - 11,0 in contatto costante e pH 2,0 - 12,0 in contatto periodico)
• Test internazionali effettuati su provini con differenti mix design hanno dimostrato che la tecnologia cristallizzante Xypex può sigillare fessure con ampiezza fino a 0.4 mm;
• L’impermeabilizzazione cristallina non è influenzata da umidità, luce ultravioletta e livelli di ossigeno / ozono
• Il trattamento cristallizzante permette il passaggio di vapore;
• La chiusura delle porosità aperte del calcestruzzo indotta dall’azione di cristallizzazione riduce gli effetti della corrosione e della carbonatazione; protegge dal danneggiamento dovuto ai cicli gelo-disgelo e all’attacco di cloruri e solfati.
• La cristallizzazione aumenta le resistenze meccaniche del cls a 28 gg.

L’applicazione, sia come additivo che come rivestimento è semplice e veloce e non richiede manodopera altamente specializzata. 
L’additivazione al calcestruzzo, in ragione del 1-1,5% sul peso del cemento (min. 3kg/m3- max. 6 kg/m3)deve avvenire in fase di miscelazione del materiale, l’additivo può essere aggiunto al mix design a secco sul nastro di carico degli aggregati, in centrale di miscelazione, oppure direttamente in betoniera (all’impianto o in cantiere) utilizzando il prodotto pre-confezionato in sacchetti idrosolubili.
E’ possibile utilizzare XypexAdmix per tutti i tipi di cls a prescindere dalla classe di resistenza o di esposizione previste dal capitolato, in quanto completamente compatibile con gli additivi solitamente previsti dal mix-design. Una interessante applicazione è costituita inoltre dalla possibilità di realizzare di betoncini o intonaci impermeabili ad alte prestazioni e costi contenuti miscelando XypexAdmix con sabbia e cemento. 
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