Impiego dell’additivo cristallizzante MICRO-PROOF per ridurre la permeabilità del calcestruzzo e sviluppare adeguata capacità di self-healing delle fessurazioni

L’aumento della Sostenibilità del settore delle costruzioni passa per l’incremento della durabilità delle Strutture. Allungando la loro Vita Nominale è possibile, a parità di risorse investite, fruire maggiormente delle Opere, riducendone nel contempo il numero ed il costo degli interventi di manutenzione straordinaria. A sua volta, la durabilità delle strutture in calcestruzzo armato è strettamente dipendente dalla qualità e dalla compattezza del calcestruzzo, in particolare di quello costituente il copriferro. In tale contesto, gli additivi cristallizzanti, quali il MICRO-PROOF di General Admixtures, possono svolgere un ruolo fondamentale nella riduzione della porosità e la permeabilità (all’acqua e alle sostanze aggressive) dei calcestruzzi. Inoltre, la loro presenza nella matrice cementizia conferisce al conglomerato la cosiddetta capacità di self-healing, ovvero la capacità di “auto-riparare” piccole cavillature e fessurazioni senza interventi dall’esterno. Nel presente articolo si vogliono presentare alcuni primi risultati sperimentali ottenuti studiando miscele di calcestruzzo additivate con l’additivo cristallizzante MICRO-PROOF. In particolare lo studio ha voluto evidenziare il contributo di tale additivo al raggiungimento dei seguenti obiettivi:

• Riduzione dell’assorbimento di acqua a pressione atmosferica;
• Riduzione della penetrazione dell’acqua in pressione;
• Incremento della capacità di self-healing (capacità di autoriparazione delle fessure).

Durabilità e sostenibilità delle strutture

Da diversi anni a questa parte la Normativa che regolamenta il Settore delle Costruzioni ha riservato alla durabilità strutturale un ruolo via via crescente, fino a portarla, con le attuali NTC 2018, sullo stesso piano di importanza di altre “prestazioni” quali la Sicurezza e la Robustezza strutturale.

Una adeguata, efficace e prolungata durabilità permette, infatti, a tutte le strutture di conservare, nell’arco della vita nominale di progetto, i livelli prestazionali per i quali è stata progetta, senza il ricorso a costosi e poco sostenibili interventi di manutenzione straordinaria.

Anche la sostenibilità, nelle sue diverse accezioni (ambientale, energetica, economica) ha assunto, negli ultimi anni, un ruolo di primo piano, tanto che, tutte le scelte progettuali devono, oggi, fare i conti con questo requisito.

La stretta correlazione tra durabilità e sostenibilità è evidente:

I costi di realizzazione di una struttura durevole non sono sostanzialmente diversi da quelli di una struttura fortemente sensibile alle aggressioni ambientali. In generale, infatti, la differenza non è data tanto dall’impiego di componenti o materiali più performanti e quindi costosi (poco sostenibili), ma semplicemente dalla corretta applicazione del know-how oggi disponibile;

Una struttura durevole presenta una Vita Utile sensibilmente maggiore rispetto a quella di una struttura più predisposta al degrado. In questo maggiore lasso di tempo la struttura “durevole” potrà fornire maggiori servizi alla comunità (benefici) a parità di Costo di costruzione, inteso questo come somma di:

• Risorse materiali: estrazione di componenti “vergini” e loro lavorazione (con relativi dispendi di energia);
• Risorse energetiche per la effettiva realizzazione delle strutture, dal loro concepimento alla loro posa in opera;
• Emissioni in atmosfera, legate inevitabilmente a tutte le attività di cui ai punti precedenti.

Una struttura durevole comporta costi di manutenzione, e quindi un impegno di nuove risorse, sensibilmente inferiori rispetto a quelli di una struttura facile al degrado. Si pensi, banalmente, ai costi di intervento per il ripristino (materiali, mano d’opera, disagio per l’Utenza, perdita di Utile per chiusure temporanee, ecc…).

Non a caso, proprio nelle prime pagine delle attuali NTC 2018 (par. 2.1. Principi fondamentali) si legge:

“Le opere e le componenti strutturali devono essere progettate, eseguite, collaudate e soggette a manutenzione in modo tale da consentire la prevista utilizzazione, in forma economicamente sostenibile e con il livello di sicurezza previsto dalle presenti norme”.

Per le strutture in calcestruzzo armato (ordinario e precompresso) il conseguimento di una adeguata durabilità si riconduce all’adozione di appropriati provvedimenti, tra cui:

• Corretta valutazione delle condizioni ambientali di esercizio (“classi di esposizione”);
• Corretta assunzione degli spessori di copriferro;
• Adeguata gestione delle fasi di posa in opera e stagionatura delle strutture;
• Riduzione della porosità e permeabilità del calcestruzzo;
• Impiego di sostanze (additivi, aggiunte) specifiche o ricoprimenti protettivi;
• Pianificazione ed implementazione di una opportuna e manutenzione ordinaria.

L’individuazione delle classi di esposizione, con la conseguente definizione dei calcestruzzi più adeguati e degli spessori di copriferro minimi, sono il punto di partenza per una corretta progettazione della durabilità. L’adeguata posa in opera del materiale (completa compattazione), il rispetto degli spessori di copriferro previsti in progetto e la corretta stagionatura dei getti trasformano poi la “durabilità potenziale” in “durabilità reale” della struttura

La stagionatura, in particolare, è essenziale perché garantisce al materiale un adeguato ambiente (umido) nel quale poter sviluppare le sue prestazioni in opera (in termini di elevata resistenza e ridotta permeabilità). Nello specifico, questa fase così importante serve a tutelare il cosiddetto copriferro, ovvero la parte più periferica delle strutture deputata a proteggere le armature dalla corrosione.

Una corretta stagionatura determina un copriferro compatto, poco poroso e soprattutto esente da fessurazioni. Queste ultime, infatti, laddove abbiano a formarsi, compromettono la capacità protettiva del copriferro, fornendo agli agenti aggressivi una via preferenziale di accesso alle armature.

La riduzione della porosità del copriferro e la riduzione del rischio di una sua fessurazione rappresentano i punti chiave per poter, realmente, garantire una adeguata durabilità alle strutture in calcestruzzo armato. In tale contesto si inseriscono nuovi ed innovativi additivi cristallizzanti, quali il MICRO-PROOF, che introdotti nel calcestruzzo al momento del suo confezionamento, svolgono un duplice ruolo:

• Riducono la porosità del materiale, limitando così la sua permeabilità all’acqua e, in generale, a tutte le sostanze aggressive;
• Tutelano la struttura nei confronti di possibili fessurazioni del copriferro, fornendo al materiale la cosiddetta “capacità autoriparante” (self-healing).

Quest’ultima consiste nella capacità del materiale di sigillare eventuali cavillature o fessurazioni grazie alla formazione di prodotti solidi (in forma di cristalli stabili e non dilavabili) che localizzandosi in corrispondenza della lesione ne riducono l’ampiezza e, in determinate condizioni, la sigillano.

In generale, il calcestruzzo possiede, in forma molto limitata, una intrinseca capacità di sanare piccole cavillature (self-healing autogeno), ma affinchè tale capacità possa essere rilevante è necessario “amplificarla” e “stimolarla” con specifici additivi (o aggiunte) dette appunto cristallizzanti.

Additivo cristallizzante MICRO-PROOF

MICRO-PROOF è un additivo in polvere ad azione cristallizzante che, inserito nel mix-design della miscela cementizia, è capace di reagire con alcuni prodotti derivanti dall’idratazione del cemento per formare cristalli solidi stabili e non dilavabili (Figura 1).

Questi, allocandosi all’interno delle porosità del materiale contribuiscono ad addensarne la struttura, riducendone la porosità e quindi la permeabilità. In caso di formazione di cavillature o micro-fessure, le particelle di cristallizzante distribuite nella matrice cementizia reagiscono con l’acqua che penetra nella cavillatura formando ulteriori cristalli insolubili, che riducono l’ampiezza della fessura e, in determinate condizioni, la sigillano.

MICRO-PROOF è dotato di Marcatura CE secondo la norma UNI EN 934-2 (prospetto T.9). Inoltre, essendo certificato secondo il Disciplinare ReMade in Italy® sulla verifica del contenuto di riciclato, è riconosciuto dalle disposizioni comunitarie in materia di “Economia Circolare”, nel rispetto dei Criteri Ambientali Minimi (CAM).

Generalmente, il suo dosaggio può variare nel range 0,8÷1,5% (sul peso del legante) per la produzione di calcestruzzi a ridotta porosità, impermeabili all’acqua e con proprietà di self-healing (auto-cicatrizzazione delle fessure fino a circa 0,5 mm).

Per le sue peculiarità, l’additivo cristallizzante MICRO-PROOF è particolarmente adeguato al confezionamento di calcestruzzi destinati alla realizzazione di strutture idrauliche in generale (es. opere di contenimento, serbatoi, vasche), di sistemi “vasca bianca” e di strutture esposte a forti aggressioni ambientali (anidride carbonica, cloruri, solfati). In ogni caso, a prescindere dall’esposizione ambientale, la sua presenza nella matrice cementizia riduce fortemente la porosità del calcestruzzo e quindi la sua propensione all’assorbimento di acqua. Questo, associato allo sviluppo della capacità di self-healing, può comportare un sensibile incremento della vita nominale e della sostenibilità delle strutture.

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