Prova penetrazione cloruri sul calcestruzzo indurito: in inchiesta pubblica la norma UNI

UNI1603925 “Prove sul calcestruzzo indurito - Determinazione della profondità di penetrazione degli ioni cloruro”

E' il progetto di norma di competenza del GL 13 “Metodi di prova del calcestruzzo” della Commissione Cemento, malte, calcestruzzi e cemento armato entrato il 18/1 nella fase dell’inchiesta pubblica finale.

Il documento specifica le modalità per il rilievo della profondità di penetrazione degli ioni cloruro liberi in un provino di calcestruzzo; tale metodo può essere applicato su provini prodotti in laboratorio o prelevati in situ, mentre non può essere applicato a calcestruzzi trattati in superficie (per esempio con silani).

Il metodo non è alternativo a quello descritto nella UNI EN 12390-11. (*)

I cloruri, un pericolo per il calcestruzzo armato

Nel calcestruzzo le armature di acciaio sono protette contro la corrosione per effetto dell’elevata alcalinità della soluzione nei pori (pH> 13); in tali condizioni si forma un sottile film di ossidi di ferro (strato di passivazione) che è in grado di inibire il processo di corrosione.

L’innesco della corrosione può tuttavia avere luogo se lo strato di passivazione è danneggiato. Ciò accade quando, a causa della carbonatazione, il pH nel calcestruzzo è ridotto oltre un valore limite, oppure quando la concentrazione di ioni cloruro supera un valore alla superficie delle barre di armatura.

In molti casi, quali per esempio le strutture esposte in ambienti marini (per esempio strutture sommerse o zone esposte a maree) la corrosione può essere considerata come un processo sostanzialmente indotto dagli ioni cloruro.

La stabilità del film di ossido protettivo presente sulla superficie delle armature può essere infatti compromessa se in prossimità delle barre di acciaio si realizzano concentrazioni critiche di cloruro sufficienti ad innescare il processo di corrosione. Sul testo CONCRETUM di Luigi Coppola si afferma che "Nella pratica, nelle strutture aeree LA CONCENTRAZIONE CRITICA di CLORURI è all’incirca tra 0.05 e 0.15 % rispetto alla massa del calcestruzzo (circa 0.3-1.0 % sulla massa del cemento). Nelle strutture completamente immerse la concentrazione critica è circa 30-10 volte maggiore."

I cloruri possono aggredire anche il calcestruzzo

I cloruri, oltre ad aggredire le barre di armatura, possono aggredire anche il calcestruzzo. Il tal caso il danneggiamento può aversi per effetto principalmente di un sale utilizzato come disgelante, il Cloruro di calcio (CaCl₂), che aggredisce la pasta cementizia, che avvolge gli aggregati, e la disintegra. La reazione che sta alla base di tale meccanismo di danneggiamento è la seguente:

3CaCl + Ca (OH)₂ + 14H₂O → 3CaO ∙ CaCl₂ ∙ 15H₂O

In sostanza, il cloruro di calcio (CaCl₂), penetrando nel calcestruzzo, reagisce con la calce libera sotto forma di idrossido di calcio (Ca (OH)₂), sviluppata durante la reazione dell’acqua con il cemento, con conseguente formazione dell’ossicloruro di calcio idrato (3CaO∙CaCl₂∙15H₂O).

Meno pericoloso per il calcestruzzo è il Cloruro di sodio (NaCl). In questo caso la sua azione è dannosa perchè può innescare la cosiddetta “reazione alcali-aggregato” tra sodio e potassio, presenti nel cemento, e la silice amorfa, Se è presente negli aggregati.

Cloruri e calcestruzzo: un problema da affrontare

Ecco perchè la conoscenza della profondità di penetrazione degli ioni cloruro (liberi) nel copriferro può risultare utile ai fini della valutazione del rischio di innesco della corrosione delle armature.

Ricordiamo che profondità di penetrazione degli ioni cloruro si intende la distanza fra la superficie esposta agli ioni cloruro e la linea di demarcazione fra la zona penetrata e quella non ancora contaminata dagli ioni cloruro. 

Il principio seguito per la determinazione della capacità di un calcestruzzo di resistere alla penetrazione degli ioni cloruro è quello di porre un provino di calcestruzzo a contatto con una soluzione di cloruro di sodio (ovviamente con una concentrazione standardizzata). Dopo un periodi prefissato di tempo il provino viene rotto longitudinalmente e si individua con un indicatore colorimetrico il livello di penetrazione dei cloruri. 

Chiunque fosse interessato può scaricare il documento e inviare eventuali commenti dalla pagina "UNI: inchiesta pubblica finale" entro il 16 marzo 2019.

Note dell'Editore Andrea Dari:

Sulla prova di determinazione della resistenza alla penetrazione dei cloruri nei calcestruzzi vi è ora una certa confusione:

• Nel catalogo UNI Ricordiamo che ad oggi la prova di penetrazione agli ioni cloruri viene effettuata secondo la norma UNI UNI 9944:1992 "Corrosione e protezione dell'armatura del calcestruzzo. Determinazione della profondità di carbonatazione e del profilo di penetrazione degli ioni cloruro nel calcestruzzo.". La norme è ancora in vigore, seppur del 1992 e Ha lo scopo di determinare le caratteristiche in sede di indagine sullo stato di conservazione delle armature mediante il prelievo e l'analisi di campioni di calcestruzzo. In particolare, la norma si riferisce alla determinazione della profondita' di carbonatazione ed al rilevamento del profilo di penetrazione degli ioni cloruro. Le determinazioni possono essere eseguite sia per indagare sulle cause di un fenomeno di corrosione gia' avvenuto sia per ricavare elementi di giudizio sul comportamento nel tempo dell'armatura. Prelievo dei campioni, apparecchiatura e reagenti, procedimento, esito della prova, resoconto di prova.
• Nel 2005 è stata pubblicata la UNI EN 13295:2005 "Prodotti e sistemi per la protezione e la riparazione delle strutture di calcestruzzo - Metodi di prova - Determinazione della resistenza alla carbonatazione" che è la versione ufficiale della norma europea EN 13295 (edizione maggio 2004). La norma specifica un metodo accelerato di laboratorio per misurare la resistenza alla penetrazione del diossido di carbonio attraverso i prodotti e i sistemi di riparazione. Andrebbe quindi in parte a sostituire la UNI 9944:1992
• Nel 2015 è stata pubblicata la UNI EN 12390-11:2015Titolo : Prove sul calcestruzzo indurito - Parte 11: Determinazione della resistenza ai cloruri del calcestruzzo, diffusione unidirezionale. La norma è un metodo per determinare la resistenza del calcestruzzo alla penetrazione dei cloruri.
• Ora l'UNI nel suo sito in relazione alla inchiesta di questa nuova norma riferisce che (*) il metodo non è alternativo a quello descritto nella UNI EN 12390-11.

Le LINEE GUIDA PER LA VALUTAZIONE DELLE CARATTERISTICHE DEL CALCESTRUZZO IN OPERA peraltro dicono molto poco di questo argomento, seppur molto delicato. 

Servirà un chiarimento. 

Infine, si ricorda che sempre sul tema dei cloruri nel calcestruzzo:

• nel 2007 è stata pubblicata la norma UNI EN 14629:2007 dal titolo "Prodotti e sistemi per la protezione e la riparazione delle strutture di calcestruzzo - Metodi di prova - Determinazione del contenuto di cloruri nel calcestruzzo indurito", che è la versione ufficiale della norma europea EN 14629 (edizione marzo 2007). La norma descrive due metodi per la determinazione del contenuto totale di cloruri solubili in acido (liberi e legati) nel calcestruzzo o nella malta induriti, al fine di utilizzare quest'informazione per stimare il rischio di corrosione delle armature di acciaio, indotta dai cloruri.
• nel 2009 è stata pubblciata la norma UNI EN 480-10:2009 dal titolo "Additivi per calcestruzzo, malta e malta per iniezione - Metodi di prova - Parte 10: Determinazione del tenore di cloruri solubili in acqua", che è la versione ufficiale della norma europea EN 480-10 (edizione luglio 2009). La norma descrive un metodo per la determinazione del tenore di alogenuri solubili in acqua (ad eccezione dei fluoruri) negli additivi. Il tenore totale di alogenuri solubili in acqua viene espresso come tenore di cloruri.
• nel 2016 è stata pubblicata la norma UNI EN 14038-1:2016 dal Titolo "Rialcalinizzazione elettrochimica ed estrazioni dei cloruri nel calcestruzzo armato - Parte 1: Rialcalinizzazione". Sommario : La norma descrive la procedura per l‘esecuzione del trattamento di rialcalinizzazione del calcestruzzo armato carbonatato. Il trattamento è applicabile alle parti delle strutture esistenti in calcestruzzo armato esposte all’atmosfera con armature di rinforzo in acciaio con basse caratteristiche meccaniche.  La rialcalinizzazione di strutture in calcestruzzo armato ripristina le condizioni di protezione delle armature in calcestruzzo che ha subito il processo di carbonatazione.  La norma non si applica al calcestruzzo contenente acciaio precompresso suscettibile di infragilimento da idrogeno durante la rialcalnizzazione, o al calcestruzzo contenente armature rivestite con resine epossidiche o armature zincate. Inoltre la norma non può essere applicata in presenza di calcestruzzo inquinato da cloruri se la corrosione delle armature è già in corso.

Sul tema della corrosione da cloruri INGENIO ha pubblicato un articolo dal titolo "Strutture sommerse in calcestruzzo: corrosione armature indotta dai cloruri da acqua di mare" scritto da  Renato Iovino - Straordinario di Architettura Tecnica, Università Telematica Pegaso, Flavia Fascia - Ordinario di Architettura Tecnica, Università degli Studi di Napoli Federico II, Francesco Colella - Phd student “Ingegneria delle Costruzioni”, Università degli Studi di Napoli Federico II.

Un altro articolo interessante pubblicato da INGENIO sul tema è "Capacità di auto-riparazione delle fessure in malte cementizie con additivi cristallini" scritto da Liberato Ferrara - Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale, Politecnico di Milano, Enrico Maria Gastaldo Brac - Penetron Italia.

Infine, un altro articolo sul tema è quello dal titolo "Protezione dalle penetrazioni del Cloruro: NitCal come Inibitore di Corrosione"