L’articolo analizza il contributo degli additivi cristallizzanti impermeabilizzanti alla durabilità del calcestruzzo armato in ambiente marino, partendo dalla relazione di Guillermo D. Di Pace alla 4th Conference & Expo 2026 di Genova. Il caso delle fondazioni del 4° ponte sul Canale di Panama mostra come la riduzione del coefficiente di migrazione dei cloruri e della permeabilità all’aria possa modificare i parametri di calcolo della service life. INGENIO propone una lettura tecnica dei dati: non una promessa di impermeabilità, ma una valutazione prestazionale basata su prove, modellazione e confronto tra mix design.

Additivi cristallizzanti e vita utile del calcestruzzo armato in ambiente marino: il caso del 4° ponte sul Canale di Panama

La durabilità delle strutture in calcestruzzo armato in ambiente marino resta uno dei campi in cui la progettazione prestazionale mostra con maggiore evidenza il proprio valore. La corrosione delle armature, governata dall’ingresso dei cloruri, dalla permeabilità del copriferro, dalla resistività elettrica e dalla disponibilità di ossigeno, non può essere ricondotta alla sola classe di resistenza del calcestruzzo né a prescrizioni compositive standard.

È su questo terreno che si colloca la relazione di Guillermo D. Di Pace, presentata alla 4th Conference & Expo 2026 – “Driving Innovation into Corrosion Management”, in programma a Genova dal 9 al 12 giugno 2026. Il contributo, intitolato Extending Service Life of Reinforced Concrete Structures in Marine Environments Using Crystalline Waterproofing Admixtures, analizza l’impiego di additivi cristallizzanti impermeabilizzanti nella progettazione della vita utile di strutture in calcestruzzo armato esposte ad ambiente marino, attraverso un caso applicativo riferito alle fondazioni del 4° ponte sul Canale di Panama.  

Service life: dal solo innesco alla combinazione innesco-propagazione

L’impostazione adottata nella relazione considera la vita utile della struttura come somma di due contributi:

Service Life = Corrosion Initiation Period + Corrosion Propagation Period

Il primo termine è legato al tempo necessario affinché i cloruri raggiungano, alla profondità dell’armatura, una concentrazione critica tale da determinare la depassivazione. Il secondo riguarda invece l’evoluzione della corrosione dopo l’innesco, fino alla formazione di una fessura da corrosione nel copriferro.

La distinzione non è secondaria. Considerare la sola fase di innesco come termine della vita utile può produrre valutazioni eccessivamente conservative e condurre a mix design sovradimensionati, con effetti negativi sui costi e sull’impronta ambientale. La relazione richiama l’impostazione del fib Model Code 2020, che consente di ragionare in termini più evoluti sulla progressione del degrado, distinguendo la perdita di passività delle armature dall’effettiva manifestazione del danno.

Nel modello utilizzato, il termine della service life viene associato alla comparsa di una fessura da corrosione di 0,1 mm nel copriferro sopra la barra. Il periodo di propagazione è quindi funzione di parametri meccanici e di trasporto: copriferro, diametro della barra, lunghezza anodica, tenacità a frattura del calcestruzzo, resistività elettrica del copriferro e permeabilità all’aria.  

Il nodo prestazionale: migrazione dei cloruri e permeabilità all’aria

Nel caso delle strutture marine, il periodo di innesco è dominato dalla migrazione dei cloruri, mentre il periodo di propagazione è fortemente influenzato dalla capacità del calcestruzzo di limitare il trasporto di aria e quindi la disponibilità di ossigeno necessaria allo sviluppo della corrosione.

La relazione sottolinea un punto spesso sottovalutato nella pratica corrente: nei calcestruzzi ad alte prestazioni, la permeabilità all’aria può diventare così bassa da ridurre la velocità di corrosione. Nel modello richiamato, ciò avviene quando la permeabilità all’aria scende sotto la soglia di 0,08 × 10⁻¹⁶ m². In questa condizione, la velocità di corrosione non può essere stimata soltanto in funzione della resistività elettrica, ma deve tenere conto anche del limite di trasporto dell’ossigeno.  

Da qui emerge il ruolo potenziale degli additivi cristallizzanti impermeabilizzanti: non come elemento accessorio del mix design, ma come tecnologia in grado di intervenire sui parametri che governano direttamente la vita utile modellata della struttura.

Il caso studio: fondazioni del 4° ponte sul Canale di Panama

Il caso applicativo riguarda le fondazioni iniziali del 4th Bridge over Panama Canal, realizzate in prossimità dell’acqua di mare. Le specifiche di durabilità erano particolarmente severe: ottenere 100 anni considerando il periodo di innesco più il periodo di propagazione, quest’ultimo valutato come contributo aggiuntivo alla vita utile.  

La difficoltà principale era legata alla combinazione tra requisiti prestazionali e disponibilità locale dei materiali. L’impiego di silica fume era limitato dalle specifiche tecniche al 10% del peso del cemento Portland. L’unica aggiunta cementizia supplementare disponibile localmente era una pozzolana naturale ottenuta dalla macinazione fine di aggregati basaltici, conforme ad ASTM C618 ma caratterizzata, secondo la relazione, da attività ridotta e quindi assimilabile più a un filler che a una vera aggiunta reattiva.  

Poiché il periodo di innesco era governato principalmente dalla migrazione dei cloruri e quello di propagazione dalla permeabilità all’aria, è stata valutata l’introduzione di un additivo cristallizzante impermeabilizzante. Dopo prove di laboratorio su diversi prodotti, il miglior risultato è stato ottenuto con Penetron Admix, selezionato per la capacità di ridurre simultaneamente il coefficiente di migrazione dei cloruri e la permeabilità all’aria, senza modificare in modo significativo le altre caratteristiche della miscela.  

Due mix design a confronto

Il confronto è stato condotto su due miscele: una originale e una modificata con additivo cristallizzante. La composizione di base resta sostanzialmente invariata:

• cemento Type II ASTM C150: 330 kg/m³;
• pozzolana: 49,5 kg/m³;
• silica fume: 33 kg/m³;
• materiali cementizi totali: 412,5 kg/m³;
• acqua: 165 l/m³;
• rapporto acqua/materiali cementizi: 0,40;
• aggregati fini e grossi invariati;
• additivo cristallizzante nella miscela modificata: 3,30 kg/m³.  

Il primo risultato significativo riguarda la prova NT Build 492 a 56 giorni, utilizzata per valutare la migrazione non stazionaria dei cloruri. Il coefficiente passa da 1,97 × 10⁻¹² m²/s nella miscela originale a 1,39 × 10⁻¹² m²/s nella miscela con additivo cristallizzante.  

La riduzione è rilevante perché interviene direttamente sul parametro dominante del periodo di innesco. In altri termini, non si osserva soltanto un miglioramento generico della compattezza della matrice, ma una variazione misurabile del parametro utilizzato nel calcolo della vita utile.

Parametri di propagazione: resistività, permeabilità e velocità di corrosione

Il secondo livello di analisi riguarda il periodo di propagazione. I valori riportati nella relazione indicano che la miscela con additivo cristallizzante mantiene sostanzialmente invariati i parametri meccanici principali, ma modifica in modo apprezzabile quelli legati al trasporto e alla corrosione.

La resistenza a compressione passa da 87,8 MPa a 88,1 MPa, il modulo elastico da 38.009 MPa a 38.062 MPa, la resistenza a trazione indiretta da 5,53 MPa a 5,54 MPa. Si tratta di variazioni marginali. Più significativi sono invece gli effetti sulla resistività e sulla permeabilità:

• resistività: da 30,8 kΩ·cm a 42,4 kΩ·cm;
• permeabilità all’aria: da 2,2 × 10⁻¹⁸ m² a 1,2 × 10⁻¹⁸ m²;
• velocità di corrosione stimata: da 6,3 × 10⁻³ mm/anno a 3,9 × 10⁻³ mm/anno.  

La riduzione della permeabilità all’aria è particolarmente importante perché incide sulla disponibilità di ossigeno nel copriferro. Nel modello, questo effetto si traduce in un incremento del tempo necessario alla formazione della fessura critica da corrosione.

Risultati modellati: da 119 a 169 anni

I risultati finali della modellazione mostrano un incremento significativo della vita utile.

Per la miscela originale, il periodo di innesco è pari a 107 anni. Con l’additivo cristallizzante sale a 146 anni. Il periodo di propagazione passa invece da 12 anni a 23 anni. La vita utile totale modellata aumenta quindi da 119 anni a 169 anni.  

La conclusione tecnica riportata nella relazione è sintetica: l’aggiunta dell’1% di additivo cristallizzante rispetto al peso del cemento Portland ha ridotto il coefficiente di migrazione dei cloruri del 30% e la permeabilità all’aria del 45%, con un’estensione della service life pari al 42%.  

Una lettura tecnica per la progettazione della durabilità

Il dato più interessante non è soltanto l’incremento numerico della vita utile, ma il metodo con cui tale incremento viene stimato. La relazione mostra infatti una sequenza coerente: modifica del mix design, prova prestazionale, aggiornamento dei parametri di calcolo, modellazione del periodo di innesco e del periodo di propagazione.

Per le infrastrutture in ambiente marino, questo approccio è più convincente di una semplice dichiarazione di impermeabilità o durabilità. La prestazione viene collegata a grandezze misurabili: coefficiente di migrazione dei cloruri, permeabilità all’aria, resistività, copriferro, geometria dell’armatura, tenacità a frattura e velocità di corrosione stimata.

In questo quadro, gli additivi cristallizzanti impermeabilizzanti non vanno letti come sostituti della progettazione del calcestruzzo, ma come componenti di un sistema prestazionale. La loro efficacia deve essere verificata nel mix specifico, con i materiali disponibili, nelle condizioni ambientali di riferimento e rispetto agli obiettivi di vita utile dell’opera.

Implicazioni per ponti, opere portuali e infrastrutture costiere

Per il contesto italiano, il tema è direttamente pertinente. Ponti in prossimità del mare, viadotti costieri, banchine portuali, opere marittime, fondazioni esposte ad aerosol salino e infrastrutture strategiche richiedono criteri di durabilità sempre più robusti. Non è sufficiente prescrivere un calcestruzzo di alta resistenza o un rapporto acqua/cemento contenuto: occorre verificare che la miscela risponda ai meccanismi di degrado effettivamente attesi.

La relazione presentata a Genova conferma che la durabilità può essere trattata come prestazione ingegneristica modellabile, e non solo come requisito prescrittivo. In questo senso, il contributo degli additivi cristallizzanti diventa interessante quando è associato a un controllo quantitativo dei parametri di trasporto e a una valutazione esplicita della service life.

La vera questione progettuale, quindi, non è stabilire in astratto se un additivo cristallizzante “funzioni”, ma definire in quali condizioni di esposizione, con quali materiali, con quale dosaggio e con quale impatto misurabile sui parametri che governano il degrado.

È questo il passaggio che rende la relazione tecnicamente significativa: la tecnologia viene valutata non per promessa commerciale, ma per la capacità di modificare i dati di input del modello di durabilità. E in un caso studio complesso come quello del quarto ponte sul Canale di Panama, tale modifica porta a un incremento modellato della vita utile da 119 a 169 anni.