Attacco solfatico ed effetti strutturali

Aspetti chimico-fisici dei solfati

Nei terreni e in diverse rocce sono presenti sali solubili in concentrazioni più o meno significative. Tra questi risultano comunemente presenti i solfati, come ad esempio il solfato sodico (Na₂SO₄), sotto forma di sali idrati e il solfato di calcio sotto forma di gesso (CaSO₄∙2H₂O).

A contatto con acqua questi sali – in funzione della loro solubilità – si sciolgono. Per questo motivo, sia nelle acque che permeano i terreni, sia nei corsi d’acqua e nel mare sono presenti gli ioni solfato (SO₄--). Questi ultimi, se a contatto con il calcestruzzo, sono in grado reagire con alcuni composti presenti nella pasta cementizia provocandone una alterazione chimica a livello di materiale (espansione e fessurazione) con conseguente danneggiamento della sezione fino a coinvolgere l’intero elemento strutturale (Figg.1-4).

Aspetti strutturali

In merito alle conseguenze strutturali dell’azione espansiva e dirompente dei solfati a contatto con il calcestruzzo, di seguito si descrive un caso studio che mette in evidenza tale problematica. L’obiettivo dello studio è stato quello di accoppiare – teoricamente - la parte chimica con quella meccanica. Inoltre, sono state eseguite prove sperimentali su elementi strutturali - in scala – con e senza reazione solfatica, allo scopo di tarare le analisi numeriche.

Si riportano, pertanto, alcune immagini commentate tratte dal seguente articolo (al quale si rimanda per ulteriori approfondimenti):

La valutazione della capacità residua in un rivestimento in c.a. di una galleria è stata eseguita su un prototipo sperimentale in scala 1:10 in ambiente a temperatura ed umidità controllata. Il terreno a contatto con il calcestruzzo è stato contaminato con una soluzione al 5% di solfato di sodio. La curva di capacità è stata tracciata a partire da un carico di 160 kN.

Dalla figura 9 si nota una notevole differenza di comportamento sotto carico della struttura soggetta ad attacco solfatico (curva grigia) rispetto alla struttura integra (curva nera): al passo di carico pari a 290 kN, ad esempio, la struttura degradata presenta spostamenti di gran lunga maggiori rispetto alla struttura integra. Inoltre è evidente un drastico calo delle resistenze globali nella struttura danneggiata dai solfati (curva grigia).

I solfati causano una riduzione della capacità portante alle strutture

In questo breve articolo si è voluto mettere in evidenza una possibile correlazione tra gli aspetti più propriamente chimico-fisici, legati all’azione dei solfati sulla pasta cementizia, con gli aspetti meccanici che coinvolgono – di conseguenza - la sezione e l’elemento strutturale in c.a. Si è visto, infatti, che le strutture danneggiate dai solfati presentano una riduzione della capacità portante rispetto alle strutture integre a pari condizioni.

Visitando la pagina dedicata è possibile visualizzare un articolo di approfondimento sul tema (in lingua inglese)