Corrosione del Calcestruzzo Armato in Ambiente Marino: un nuovo approccio per la Modellazione

Uno dei temi più importanti nella progettazione e manutenzione delle strutture offshore è rappresentato dalla corrosione del calcestruzzo armato, particolarmente critica in ambiente marino.

Recentemente, una ricerca pubblicata su ScienceDirect, dal titolo “An integrated framework for modelling time-dependent corrosion propagation in offshore concrete structures”, ha proposto un approccio innovativo per affrontare questa sfida.

Firmata da Yuguo Yu, Wei Gao, Arnaud Castel, Xiaojun Chen e Airong Liu, questa ricerca presenta un framework integrato che promette di migliorare significativamente la previsione della propagazione della corrosione nel tempo. Vogliamo quindi diffondere i punti salienti di questo lavoro per supportare la comunità ingegneristica nell’adozione di strumenti avanzati per la progettazione e la gestione delle infrastrutture offshore.

Centri di ricerca coinvolti:
- Centre for Infrastructure Engineering and Safety, School of Civil and Environmental Engineering, The University of New South Wales, Sydney, NSW 2052, Australia
- School of Civil & Environmental Engineering, University of Technology Sydney, Sydney, NSW 2007, Australia
- Guangzhou University-Tamkang University Joint Research Centre for Engineering Structure Disaster Prevention and Control, Guangzhou University, Guangzhou 510006, China

Il problema della Corrosione del Calcestruzzo Armato:

Un processo complesso e dipendente dal tempo

La corrosione dell’armatura è un problema di durabilità di primaria importanza per le strutture in calcestruzzo esposte ad ambienti marini.

Questo fenomeno si sviluppa in due fasi principali:

1. Inizio della corrosione (initiation phase): Durante questa fase, agenti aggressivi come cloruri, anidride carbonica o specie microbiologiche penetrano nel copriferro, causando la depassivazione delle armature.

2. Propagazione della corrosione (propagation phase): Una volta iniziata, la corrosione si diffonde, influenzata da fattori come la resistività del calcestruzzo, la disponibilità di ossigeno e il livello di depassivazione dell’acciaio.

Queste due fasi sono strettamente interconnesse, ma fino ad oggi, la modellazione numerica ha spesso trattato la propagazione come un processo indipendente dall’inizio.

Questo approccio semplificato non tiene conto della complessità del degrado continuo del calcestruzzo e della sua interazione con la corrosione elettrochimica.

Il Nuovo Framework Integrato

La ricerca propone un framework numerico integrato che combina modellazioni chemo-fisico-meccaniche (CPM) ed elettrochimiche (EC), affrontando le lacune dei metodi tradizionali.

Questo approccio consente di:

• Modellare con precisione il degrado del calcestruzzo nella fase iniziale.
• Integrare tale degrado con la fase di propagazione della corrosione, offrendo previsioni più robuste.
• Considerare sia corrosioni localizzate (microcell) sia distribuite (macrocell).

La validazione del framework è stata condotta attraverso esperimenti a lungo termine e studi numerici, dimostrando la sua efficacia nel rappresentare i meccanismi di corrosione sotto diverse condizioni ambientali.

Vantaggi per l’Ingegneria Offshore

Tra gli aspetti tecnici di maggiore interesse per gli ingegneri, il nuovo framework:

• Permette di analizzare l’impatto di agenti aggressivi come cloruri e carbonati sulla durabilità delle strutture.
• Integra l’effetto delle fessurazioni da ruggine sull’accelerazione del tasso di corrosione, migliorando la comprensione dei fenomeni di degrado avanzato.
• Utilizza il metodo degli elementi finiti (FEM) per modellare scenari complessi, dimostrando versatilità sia nelle fasi iniziali sia dopo l’insorgenza di fessurazioni.

Questo approccio rappresenta un passo avanti nella capacità di progettare strutture più durevoli in ambienti marini, dove le condizioni estreme richiedono soluzioni avanzate.

Prospettive Future

La ricerca identifica ulteriori aree di sviluppo, come l’inclusione degli effetti a lungo termine delle fessurazioni da ruggine, per ampliare il modello proposto. Inoltre, l’applicazione del framework su scala industriale potrebbe favorire l’ottimizzazione dei costi di manutenzione e il miglioramento della sostenibilità delle infrastrutture offshore.

In conclusione, questo studio segna un progresso significativo nella modellazione della corrosione del calcestruzzo armato, offrendo strumenti indispensabili per affrontare le sfide ingegneristiche dei prossimi decenni.