Dal “28 giorni” alla vita utile: così cambiano i controlli sul calcestruzzo

Il tema dei controlli sul calcestruzzo sta vivendo una fase di ripensamento profondo, spinta da due fattori convergenti. Da un lato, la filiera sta cambiando: mix design più complessi, nuovi leganti e aggiunte, materie prime con variabilità più marcata e una crescente pressione per ridurre l’impronta ambientale senza perdere prestazioni. Dall’altro lato, cresce la consapevolezza che la qualità di un’opera non si misura solo con la resistenza a 28 giorni, ma soprattutto con la sua durabilità reale: la capacità di resistere nel tempo a cloruri, carbonatazione, gelo-disgelo, cicli termo-igrometrici e ambienti aggressivi, mantenendo le prestazioni previste.

In questo contesto, i controlli devono evolvere: non solo più prove, ma prove più mirate, una gestione più rigorosa della variabilità e un collegamento più stretto tra prescrizioni di progetto, controlli di produzione e controlli in opera. E c’è un punto spesso sottovalutato: la qualità dei controlli dipende anche dalla competenza delle persone che li progettano, li eseguono e li interpretano. Per questo la formazione dei professionisti – progettisti, DL, laboratori, tecnici di cantiere – diventa parte integrante della “nuova” cultura del controllo.

Ne parliamo con Matteo Felitti, ingegnere, esperto di controlli, docente dell’Università Federico II di Napoli e membro della Commissione del Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici sul calcestruzzo fibrorinforzato (FRC).

 

Dal controllo “di resistenza” al controllo “di durabilità”

Andrea Dari:
Se dovesse sintetizzare in una frase la direzione corretta: come sta cambiando – o dovrebbe cambiare – il senso stesso dei controlli sul calcestruzzo oggi?

Matteo Felitti:

In una semplice frase: resistenza e durabilità!

Per troppi anni sono stati trascurati i controlli sulla durabilità delle opere in calcestruzzo armato. Infatti, il progettista, giustamente, si preoccupa di far rientrare le verifiche di resistenza allo stato limite di esercizio e allo stato limite ultimo entro i parametri dettati dalla normativa vigente. Di conseguenza prescrive alcune prestazioni lato resistenza dei materiali. Nulla – senza generalizzare - prescrive lato durabilità in funzione della classe di esposizione prescelta. Pertanto, risulta necessario avviare un processo formativo e divulgativo, specifico, per alzare il livello di consapevolezza sulla durabilità delle opere.

 

Durabilità: perché è il vero tema per le opere che devono durare

Andrea Dari:
Quando parliamo di durabilità, spesso restiamo sul generico. Quali sono, secondo lei, i meccanismi di degrado che oggi dovrebbero guidare davvero prescrizioni e controlli (cloruri, carbonatazione, gelo-disgelo, attacchi chimici, reazioni alcali-aggregati…), e perché?

Matteo Felitti:

I meccanismi di degrado che affliggono, in particolare, le opere in calcestruzzo armato, sono molteplici e spesso producono danni – nel tempo – in maniera combinata.

Prima di tutto, le varie figure professionali coinvolte nella progettazione e realizzazione delle opere in c.a., devono conoscere tali meccanismi di degrado al fine di prescrivere (Progettista) e controllare (Direttore lavori e Responsabile di cantiere) correttamente le relative prestazioni lato durabilità.

Attualmente la letteratura scientifica mette a disposizione un quantitativo enorme di informazioni e concetti sugli aspetti legati alla perdita di performance nel tempo delle strutture in c.a.

 

 

Dalle ispezioni eseguite negli ultimi anni sulle strutture esistenti, si evince che i danni sono prevalentemente legati ai seguenti fattori:

• Scarsa resistenza a compressione del calcestruzzo;
• Porosità accentuata dagli elevati rapporti a/c;
• Copriferri insufficienti;
• Quadri fessurativi diffusi;
• Elevate profondità di carbonatazione;
• Elevati spessori contaminati da cloruri;
• Contaminazione da solfati.

Le conseguenze sono state:

• Corrosione delle barre di armatura (promossa dall’anidride carbonica e dai cloruri);
• Fessurazione del calcestruzzo (splitting e spalling per effetto della corrosione delle barre di armatura);
• Espansione e fessurazione del calcestruzzo (per azione dei solfati).

 

 

Che cosa manca oggi nei controlli “ordinari”

Nella pratica di cantiere, dove vede i punti deboli più ricorrenti che portano a opere potenzialmente meno durabili: scelta dei materiali, rapporto a/c effettivo, curing, fessurazione, compattazione, trasporto, stagionatura dei provini, controlli troppo “formali”…?

Per quella che è la mia esperienza, nei cantieri “ordinari” gli errori più ricorrenti sono:

• Diametro massimo aggregato non correlato all’interferro: questo provoca una cattiva distribuzione del calcestruzzo in corrispondenza – ad esempio – dei nodi trave-pilastro con conseguenti formazioni di “vuoti” tali da pregiudicare le prestazioni in termini di resistenza meccanica e di garanzia della vita utile di progetto;

 

 

• Totale assenza di maturazione umida dei getti: questo provoca – inevitabilmente – fessurazione del calcestruzzo dovuto alla sua fisiologica instabilità volumetrica. Tali quadri fessurativi, essenzialmente da ritiro plastico/igrometrico, rappresentano delle “strade” preferenziali all’ingresso degli agenti aggressivi;

 

 

• Non adeguato copriferro in relazione alla classe di esposizione: questo provoca una notevole riduzione della vita utile di progetto in quanto riduce i tempi relativi al processo di penetrazione degli agenti aggressivi come ad esempio l’anidride carbonica, i cloruri e i solfati.

 

• Errata classe di consistenza del calcestruzzo: questa ha delle conseguenze devastanti sulla miscela in quanto, se è inferiore a quella richiesta (S3 invece di S5 per getto, ad esempio, di una soletta di solaio), generalmente, viene aggiunta acqua in betoniera per portare la miscela in consistenza con una “catena di conseguenze negative”:

1. Incremento del rapporto a/c;
2. Incremento della porosità;
3. Riduzione drastica delle prestazioni meccaniche;
4. Riduzione drastica della durabilità delle opere.

 

 

 

• Errati tempi di mantenimento della lavorabilità: anche in questo caso le conseguenze sono devastanti in quanto, in cantiere, “risolvono” introducendo acqua in betoniera con tutte le conseguenze di cui al punto precedente.

 

 

Un set minimo di verifiche di durabilità: cosa è realistico

Andrea Dari:
Se dovessimo introdurre, almeno per alcune classi di esposizione o opere rilevanti, un set minimo di controlli prestazionali legati alla durabilità: quali prove considera più robuste e quali più praticabili, e con quale logica di frequenza/campionamento?

Matteo Felitti:

Come accennato nella risposta alla domanda 2, lato durabilità, introdurrei obbligatoriamente i seguenti controlli/prove:

• Controllo copriferri: su tutti gli elementi strutturali casserati, secondo la UNI EN 1992-1-1: 2024;
• Test di penetrazione all’acqua sotto pressione: n. 3 campioni ogni 100 mc di miscela omogenea, secondo la UNI EN 12390-8: 2019;
• Contenuto di aria: ogni giorno di getto, secondo la UNI EN 12350-7: 2022;
• Verifica della instabilità volumetrica della miscela attraverso la costruzione della curva ritiro/espansione ogni 100 mc di miscela omogenea (vedi anche la UNI EN 12390-16:2019);
• Verifica di una adeguata maturazione umida dei getti su tutti gli elementi strutturali ed in particolare sugli elementi a forte rapporto superficie/volume, secondo le “Linee guida per la messa in opera del calcestruzzo strutturale” del CSLLPP.

Infine, per cantieri importanti, sarebbe opportuno introdurre un sistema di monitoraggio – installando speciali sonde – per la registrazione dei dati in real-time di alcuni parametri come il pH e la resistività elettrica del calcestruzzo, il potenziale di corrosione delle armature, la CO2, i cloruri ecc. per meglio comprendere l’evoluzione dei fenomeni di degrado nel tempo.

 

  

 

Progetto, specifiche e piano dei controlli: dove si gioca la partita

Andrea Dari:
Quanto conta la qualità delle specifiche di progetto e del capitolato nel determinare la durabilità? E come dovrebbe essere impostato un Piano dei Controlli che non sia un allegato “standard”, ma uno strumento coerente con esposizioni ambientali, vita utile e criticità dell’opera?

Matteo Felitti:

Molto importante da parte del progettista prescrivere i parametri prestazionali e redigere un capitolato specificatamente per la durabilità delle opere. Ma ancora più importante sono i controlli – di cui sopra – che deve eseguire il Direttore dei lavori.
Il Piano dei controlli o meglio il Piano di manutenzione della parte strutturale dell’opera – reso obbligatorio dalle NTC 2008 – prevede che il progettista deve farsi carico, per tutte le opere pubbliche e private, di redigere questo ulteriore elaborato.

La struttura ed i contenuti dell’elaborato sono meglio definiti nella Circolare Esplicativa 2 febbraio 2009, 617 in cui il Piano di Manutenzione è definito “il documento complementare al progetto strutturale che ne prevede, pianifica e programma, tenendo conto degli elaborati progettuali esecutivi dell’intera opera, l’attività di manutenzione dell’intervento al fine di mantenerne nel tempo la funzionalità, le caratteristiche di qualità, l’efficienza ed il valore economico.”

Quindi il documento, obbligatorio, esiste, ma a cui, purtroppo, non viene data la giusta collocazione nell’ambito della progettazione strutturale.
Pertanto sarebbe auspicabile una maggiore consapevolezza, da parte dei progettisti, dell’importanza di tale documento al fine di garantire la durabilità delle opere!

 

Controlli di processo e controlli in opera: il curing come punto di svolta

Andrea Dari:
Molte criticità di durabilità nascono in opera, non in laboratorio. Che ruolo attribuisce ai controlli di processo (consistenza, aria, temperatura, tempi, acqua efficace) e soprattutto al controllo del curing e delle condizioni reali di maturazione?

Matteo Felitti:

Come accennato precedentemente, la maturazione dei getti dev’essere assolutamente prescritta dal progettista in quanto trattasi di una prestazione!

Su tale prestazione, poi, il Direttore lavori deve eseguire accurati controlli al fine di evitare la formazione di quadri fessurativi per instabilità volumetrica contrastata del calcestruzzo.
Un utile documento, per tali aspetti, sono certamente le “Linee guida per la messa in opera del calcestruzzo strutturale” del CSLLPP, che ciascun progettista dovrebbe conoscere approfonditamente.
Infine, i controlli di processo ben vengano, se ben concepiti in fase progettuale e soprattutto se verificati in cantiere.

 

...Continua a leggere l'intervista a Matteo Felitti nel PDF in allegato.