Il miglioramento della durabilità di un agglomerato cementizio

Nei materiali cementizi induriti (calcestruzzo e malte) la presenza di pori capillari consente l’ingresso d’acqua anche senza pressione: quando l’assorbimento capillare è elevato, aumentano gelo-disgelo, penetrazione di cloruri/solfati/CO₂ ed efflorescenze. L’articolo spiega perché ridurre l’assorbimento è una leva diretta di durabilità e inquadra la valutazione prestazionale richiamando UNI EN 934-2 e i controlli di prova correlati. Chiude con un focus sugli additivi DRY, evidenziandone il contributo “accessorio” alla riduzione dell’assorbimento e quando, invece, può servire un’additivazione dedicata.

La durabilità di un prodotto cementizio e l’assorbimento capillare

La durabilità di un prodotto cementizio è strettamente legata al suo comportamento nei confronti dell’acqua e, in particolare, al fenomeno dell’assorbimento capillare. Ma cos'è l'assorbimento capillare?

Questa caratteristica è la capacità di un materiale poroso di assorbire acqua attraverso i suoi pori capillari. Nei materiali cementizi induriti (come calcestruzzo o malta), sono sempre presenti pori che permettono l’ingresso di acqua anche in assenza di pressione esterna.

Un elevato assorbimento capillare significa che il materiale tende ad assorbire molta acqua, il che può compromettere gravemente la sua durabilità per diversi motivi:

1. Cicli di gelo-disgelo: l'acqua assorbita può congelare all'interno dei pori, causando pressioni interne che portano a microfessure o al distacco del materiale;
2. Ingressi di agenti aggressivi: l’acqua è il veicolo attraverso cui cloruri, solfati e anidride carbonica penetrano nel materiale, provocando fenomeni di corrosione dell’eventuale armatura, espansioni incontrollate, decalcificazione o perdita di coesione della pasta cementizia;
3. Efflorescenze: i sali disciolti migrano verso la superficie e cristallizzano, formando depositi bianchi e danneggiando l’estetica e la superficie.

È chiaro quindi che tutte le soluzioni volte a ridurre l’assorbimento capillare sono da promuovere nella formulazione di un prodotto cementizio.

La marcatura CE di un additivo per calcestruzzo

Un riferimento utile per valutare la bontà di un additivo che riduca l’assorbimento d’acqua è la norma UNI EN 934-2. Al punto 3.2.9, viene definito l’additivo resistente all’acqua come quell’additivo che riduce l’assorbimento capillare del calcestruzzo

Al prospetto 9, sono indicate le tre prove ed i valori che un additivo deve apportare per poter essere marcato CE come un riduttore di assorbimento capillare.
Ovviamente, il primo test richiesto è quello dell’assorbimento capillare (EN 480-5) ed ha due livelli di prestazioni richieste. Dopo 7 giorni di maturazione e 7 di immersione in acqua, il provino deve ridurre l’assorbimento di almeno il 50% rispetto alla malta non additivata. Dopo 90 giorni di stagionatura e 28 in acqua, l’assorbimento deve essere ridotto del 60%.
Il secondo test è una prova di resistenza a compressione (EN 12390-3). In calcestruzzo additivato deve avere almeno l’85% di prestazione del riferimento. Il terzo è relativo all’aria occlusa (EN 12350-7) che non deve aumentare più del 2% rispetto al riferimento.

Queste caratteristiche opzionali sono collegate al fatto che la maggior parte degli additivi atti a ridurre l’assorbimento hanno però effetti negativi sullo sviluppo delle prestazioni meccaniche e sulla reologia. Alcuni infatti tendono a fare inglobare aria all’impasto (da cui la necessità di testare e limitare questo effetto negativo).

Gli additivi di Chimica Edile e l’effetto di riduzione dell’assorbimento capillare

Chimica Edile, che conosce bene queste problematiche del calcestruzzo in primis e di tutte i prodotti cementizi, ha valutato i propri additivi anche secondo questa norma per capire se e come vi fosse un effetto migliorativo. Infatti, dal punto di vista teorico, l’effetto espansivo dell’ossido di calcio sinterizzato dovrebbe contribuire alla chiusura dei pori della matrice cementizia ma occorre averne la certezza dal punto di vista sperimentale.

Come ben risaputo, tutti gli additivi della gamma DRY tendono a migliorare le prestazioni meccaniche dei prodotti dove sono introdotti e non ne modificano la reologia aumentando l’aria intrappolata nell’impasto. Quindi per il secondo ed il terzo test, i limiti sono ampiamente rispettati.

Per quanto riguarda la riduzione di assorbimento dell’acqua, è giusto ricordare che i DRY sono nati come compensatori di ritiro e non con questo scopo specifico. Dalle prove effettuate, non vengono raggiunti i limiti richiesti (50/60%) anche se è ampiamente riscontrabile la riduzione dell’assorbimento d’acqua. In sostanza, con piccole differenze fra DRY D1 C, NG ed M3 PLUS, gli additivi di Chimica Edile si pongono circa a metà fra i valori di marcatura e l’effetto nullo.

Questo significa che non possono essere marcati CE come additivi che riducono l’assorbimento ma il loro effetto è nettamente evidente. Infatti, una delle caratteristiche che gli utilizzatori degli additivi DRY hanno riscontrato negli anni è che i prodotti in cui li avevano introdotti evidenziavano una durata nel tempo maggiore. Questo è proprio frutto della riduzione dell’assorbimento capillare.

Nel formulare un calcestruzzo o una malta, sarà quindi utile ricordare questa caratteristica “accessoria” degli additivi DRY. Se un prodotto necessità di un bassissimo assorbimento capillare, sarà necessaria una additivazione specifica che, però, sarà sicuramente di entità ridotta avendo una parte di contributo dalla presenza del DRY. Se invece è necessario un più semplice contenimento dell’assorbimento, è assai probabile che il solo uso di DRY nella formulazione permetta l’ottenimento del risultato.

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FAQ tecniche

1) Cos’è l’assorbimento capillare in un materiale cementizio indurito?

È il trasporto di acqua per capillarità all’interno della rete porosa connessa (pori capillari e microcavità), governato da tensione superficiale e bagnabilità delle pareti del poro. Non richiede pressione esterna: dipende soprattutto da dimensione/distribuzione dei pori, continuità della porosità e grado di saturazione iniziale.

2) Perché un alto assorbimento capillare riduce la durabilità?

Perché aumenta velocità e profondità di imbibizione, innalzando il tempo di permanenza dell’acqua nella zona corticale e nei copriferri. Questo amplifica:

• gelo-disgelo (saturazione critica → pressioni interne e microfessurazione),
• ingresso di cloruri e solfati (trasporto per advezione/capillarità + diffusione),
• carbonatazione (varia con UR e porosità, ma la presenza di acqua facilita cicli di bagnato-asciutto e trasporto di specie),
• efflorescenze (migrazione di sali disciolti verso la superficie e cristallizzazione).

3) Qual è il riferimento normativo richiamato per valutare additivi che riducono l’assorbimento?

Il riferimento è la UNI EN 934-2, che definisce famiglie e requisiti degli additivi per calcestruzzo; per i riduttori di assorbimento capillare rimanda alla misura dell’assorbimento secondo EN 480-5 (e ai criteri di confronto tra impasto di riferimento e impasto additivato, con specifiche condizioni di maturazione/stagionatura).

4) Perché insieme all’assorbimento si controllano resistenza e aria occlusa?

Perché la riduzione dell’assorbimento può avvenire anche tramite meccanismi che incidono sulla microstruttura e sulla reologia: alcuni additivi possono aumentare aria inglobata, modificare rapporto a/c efficace, influire su idratazione/compattazione e quindi su densità e resistenza. Per questo si affiancano verifiche su resistenza a compressione (EN 12390-3) e contenuto d’aria nel calcestruzzo fresco (EN 12350-7), per evitare “benefici” apparenti sulla capillarità ottenuti a costo di prestazioni meccaniche o stabilità.

5) Se un additivo non raggiunge le soglie per la marcatura come riduttore di assorbimento, è inutile?

No: può fornire una riduzione parziale ma significativa dell’imbibizione, utile per abbassare la sensibilità ai cicli bagnato-asciutto e ridurre l’apporto d’acqua in esercizio, soprattutto se integrato con corretta scelta del rapporto a/c, compattazione, cura e (se necessario) una strategia dedicata quando servono livelli di barriera più spinti.