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L. Coppola – Concretum –Durabilità: carbonatazione
DURABILITÀ DEL CALCESTRUZZO
“ LA CARBONATAZIONE E LA CORROSIONE DEI FERRI DI
ARMATURA ”
Prof. Ing. Luigi Coppola
UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI BERGAMO
FACOLTA ’ DI INGEGNERIA
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CLASSI D’ESPOSIZIONE AMBIENTALE
classe ambiente/agenti di degrado
X0 assenza di rischio di corrosione delle armature o di attacco del cls
XC corrosione delle armature indotta da carbonatazione
XD corrosione delle armature indotta da cloruri esclusi quell i provenientidall ’acqua di mare
XS corrosione da cloruri presenti nell’acqua di mare
XF degrado del cls provocato da cicli di gelo/disgelo con o senz a salidisgelanti
XA attacco chimico del calcestruzzo
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ANIDRIDE CARBONICA
• STRUTTURE AEREE• NO strutture interrate• NO strutture idrauliche
STRUTTURE IDRAULICHE
DEGRADOferro d ’armatura
successivamente il cls
DEGRADO conglomerato cementizio
DISCIOLTA IN ACQUA GAS
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CONCENTRAZIONE
L’aria è costituita prevalentemente da ossigenoed anidride carbonica. La concentrazione di CO 2nell ’aria è fondamentalmente influenzata daiprocessi di combustione dei carburanti diorigine fossile e da una generale riduzionedella vegetazione che interessa ormaiindistintamente tutte le aree del pianeta. Laconcentrazione media di CO 2 nell ’aria ècompresa tra 350 e 380 ppm (0.035÷0.038%che equivale a 0.00057 ÷0.00062 Kg CO2/m3)
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CO2 GASSOSA: CARBONATAZIONE
CO2 in forma gassosa nell ’aria
CONCENTRAZIONE CO2 (in volume)
LUOGHI
0.035% ÷ 0.038% AMBIENTI RURALI
0.1% AMBIENTI CHIUSI
0.3 ÷ 1.0%
CENTRI URBANI E ATMOSFERE DI AMBIENTI INQUINATI:Tunnel; Silos grano; Cantine vinicole (fermentazione)
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AZIONE NEI CONFRONTI DEL CALCESTRUZZO
L ’ anidride carbonica gassosa è inerte neiconfronti delle strutture in calcestruzzo , ma inpresenza di umidità può reagire con i prodottidell ’ idratazione del cemento . Alcuni ricercatorihanno evidenziato che l ’anidride carbonica è in gradodi combinarsi con tutti i prodotti di idratazione delcemento in quanto la pressione di equilibrio dellereazioni che coinvolgono la CO 2 sono più basse dellepressione della CO 2 atmosferica
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CARBONATAZIONE/NEUTRALIZZAZIONE
L’interazione più importante della CO 2 con icostituenti della pasta di cemento è quella checoinvolge L ’ IDROSSIDO DI CALCIOproveniente dall ’ idratazione dei silicati delclinker di cemento Portland :
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EFFETTI
AUMENTO DEL VOLUME A SEGUITO DELLA FORMAZIONEDI CARBONATO DI CALCIO
PRESTAZIONI MECCANICHE
POROSITÁ
CARBONATAZIONE
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EFFETTI
RIDUZIONE DELLA BASICITA’ DELLA FASE ACQUOSA PRESENTE NEI PORI CAPILLARI DELLA MATRICE CEMENTIZIA
pH
CARBONATAZIONE
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RIDUZIONE pH
Tuttavia, il fenomeno più interessante, dalpunto di vista della durabilità, connesso conl’ingresso della CO 2 nel calcestruzzo è legatoalla diminuzione del pH dellasoluzione acquosa presente nei poricapillari della matrice cementizia
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EFFETTI
RIDUZIONE DELLA BASICITA’ DELLA FASE ACQUOSA PRESENTE NEI PORI CAPILLARI DELLA MATRICE CEMENTIZIA
pH= 12.7-13.5NO
CARBONATAZIONE
pH= 8.3-11.5SI
CARBONATAZIONE
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Tipo di cemento pH Tipo di cemento pH
Portland (tipo I) 13.51Portland (tipo I)
13.41
Altoforno (tipo III/A) 13.42Portland + 10% fumo di silice
12.98
Pozzolanico (tipo IV/A) 13.12Portland + 20% fumo di silice
12.68
- -Portland + 10% fly ash
13.05
- -Portland + 20% fly ash
13.19
pH della fase acquosa dei pori capillari di paste confezionate con diversi tipi di cemento e di aggiun te
minerali ad attività pozzolanica.
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RIDUZIONE ALCALINIT Á
1. pH della fase acquosa < 11.5;2. pH della fase acquosa ≈ 8.3.
DIFFUSIONE della CO 2 nella matrice cementizia
NEUTRALIZZAZIONE DELLA CALCE
oltre alla calce di idrolisi nel processo sono coinvolti anc he gliidrossidi alcalini (sodio e potassio) presenti nella fase a cquosadei pori capillari che, neutralizzati dall ’ ingresso della CO 2,aumenterebbero la solubilità della calce di idrolisi; si me tte inevidenza come gli alcali riducano la diminuzione del pH che i nloro assenza risulterebbe molto più marcata.
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PREMESSE PER LA CORROSIONE
“CREA LE PREMESSE” per la corrosionedelle barre di armatura purché inprossimità dell ’ interfaccia acciaio -calcestruzzo ci sia sufficiente OSSIGENOed ACQUA per alimentare il processo .
RIDUZIONE DEL PH
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PASSIVITÁ
In assenza di macrodifetti legati ad errori nella posa inopera e nella compattazione dei getti (vespai e nidi dighiaia), di fessurazioni dovute a fenomeni termo-igrometrici o di carattere strutturale e in assenza diCO2 l’acciaio d’armatura nelle strutture aeree(GRAZIE ALL ’ELEVATO pH) è caratterizzato dacondizioni di passività contraddistinte davelocità di corrosione (< 0.1 µm/anno) che dalpunto di vista ingegneristico e, quindi, di durabilità,possono ritenersi PRATICAMENTE NULLE (sidice che l’acciaio si trova in CONDIZIONE DIPASSIVITA’)
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INSTABILIT Á
La stabilità del film può essere compromessanelle strutture aeree proprio dalla riduzionedell ’alcalinità della matrice cementiziadeterminata dall ’ingressodell ’anidride carbonica.
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PENETRAZIONE
Relativamente alla penetrazione della CO 2 nel calcestruzzo, inassenza di fessure, il fronte di carbonatazione può essere
descritto dalla prima legge di Fick . Inoltre, come giàaccennato, in corrispondenza del fronte di carbonatazione la CO2può reagire con gli alcali della fase acquosa dei poricapillari .
La massa di CO 2 (dm ) richiesta per carbonatarecompletamente lo spessore di calcestruzzo ( dx )penetrato dipende dalle capacità dei prodotti diidratazione ( a) di legare il fluido diffondente:
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CAPACITÁ LEGANTE
Integrando la precedente espressione nella ipotesi che né i lcoefficiente di diffusione, né la capacità legante, nè la di fferenza diconcentrazione risultino funzioni del tempo e dello spesso re, si ha:
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CAPACITÁ LEGANTE
RISOLVENDO RISPETTO AD x
KCO2
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EQUAZIONE
x [mm] = spessore di calcestruzzocarbonatato mm);
t* [anni] = tempo di effettiva esposizione allaCO2 (anni) ;
KCO2 [mm/anni 1/2] = costante di diffusionedella CO 2
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VALIDITÁ
In realtà il processo di diffusione nelle STRUTTURE REALI èrappresentato in maniera sufficientemente preciso dall ’equazione soltanto per quelle strutture che:
1. esposte ad atmosfere U.R. ≈ 50 ÷ 70% ;2. NON ESPOSTE direttamente all ’azione dell ’acqua piovana;3. NON INTERESSATE dal RUSCELLAMENTO DELL ’ACQUA
durante le fasi di smaltimento della stessa.
Umidità relative maggiori di quelle sopramenzionate e sopr attuttoimbibizioni delle strutture per effetto della pioggiadeterminano una riduzione del fronte di avanzamentodell ’ anidride carbonica a causa del maggior grado disaturazione dei pori capillari
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Andamento del processo di carbonatazione nel tempo per strutture esposte in ambiente interno (U.R. 65% ) o
all’esterno non protette dalla pioggia
NOTA : I periodi t 1, t2, t3 e t4 coincidono con le giornate di pioggia caratterizzat e da valori delle precipitazioni maggiori di 2.5 mm c he convenzionalmente individuano i periodi di momentaneo arresto del pro cesso di carbonatazione a seguito dell ’impossibilità per la CO 2 di diffondere attraverso i pori capillari saturi d ’acqua
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MISURAZIONE STRATO CARBONATATO
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TEST CON FENOLFTALEINA
SPESSORE DI CALCESTRUZZO CARBONATATO
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0
5
10
15
20
25
30
35
40
0.3 0.5 0.7 0.9 1.1 1.3Rapporto a /c
Pro
fon
dità
di c
arb
on
ataz
ion
e (m
m)
Condizioni di maturazione prima dell'esposizione a 20°C e 50% UR
1 giorno nel cassero+ 27 giorni in acqua
6 anni
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COSTANTE DI DIFFUSIONE KCO2 (mm/anni 1/2)
Rck(N/mm2)
Ambienti interni (U.R.= 65%)
Esterno protette dalla pioggia
Esterno esposte alla pioggia
15 8.26 6.19 4.1320 7.23 5.42 3.6125 5.78 4.33 2.8430 4.90 3.68 2.3235 4.13 2.97 1.8040 2.84 2.04 1.0345 1.81 1.44 0.85
COSTANTE DIFFUSIONE ANIDRIDE CARBONICA K CO2 – M.U. 7gg
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0
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15
20
25
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0.3 0.5 0.7 0.9 1.1 1.3Rapporto a /c
Pro
fon
dità
di c
arb
on
ataz
ion
e (m
m)
Condizioni di maturazione prima dell'esposizione a 20°C e 50% UR
1 giorno nel cassero+ 27 giorni in acqua1 giorno nel cassero
6 anni
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STAGIONATURA
Il processo di diffusione della CO2 èinfluenzato da:
1. porosità della matrice cementizia ;
2. rapporto a/c;
3. resistenza meccanica a compressione ;
4. processo di maturazione
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CARBONATAZIONE / MATURAZIONE UMIDA
LA VELOCITÀ DI AVANZAMENTO DEL FRONTE DI CARBONATAZ IONE È FORTEMENTE DIPENDENTE, NELLE STRUTTURE REALI, ANCHE DAL PROCES SO DI MATURAZIONE A CUI LE STESSE SONO SOTTOPOSTE SUBITO DOPO IL GETTO DEL CONGLOMERATO
STAGIONATURA UMIDA
MAGGIOR GRADO DI IDRATAZIONE NELLE
ZONE “CORTECCIALI”
POROSITA’
VELOCITÀ DI DIFFUSIONE CO2
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Durata Maturazione umida 1 g 7gg 28 ggRck
20 1.75 1.00 0.75
25 1.70 1.00 0.75
30 1.60 1.00 0.80
35 1.50 1.00 0.80
40 1.40 1.00 0.85
45 1.35 1.00 0.90
Coefficienti di correzione della costante K CO2 in funzione della R ck e della durata della stagionatura umida
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L. Coppola – Concretum –Durabilità: carbonatazione
M.U. 1 g 7 gg 28 gg
Rck
x (mm)
KCO2(mm/anno 1/2)
x(mm)
KCO2(mm/anno 1/2)
x(mm)
KCO2(mm/anno
1/2)
20 33.6 6.14 19.8 3.61 14.8 2.70
30 20.3 3.71 12.7 2.32 10.2 1.86
40 7.9 1.44 5.6 1.03 4.8 0.88
Spessore di calcestruzzo carbonatato (x) in una strut tura esposta all ’esterno non protetta dalla pioggia per 30 anni
in funzione della R ck e della durata della maturazione umida (1, 7 o 28 gg).
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CORROSIONE
Quando il fronte di carbonatazione raggiungele armature il film di passività diventa instabilee può essere parzialmente distrutto ; in questasituazione ed in presenza di acqua ed ossigenoil ferro d’armatura può corrodersi con velocitàingegneristicamente significative e tali dadeterminare una drastica riduzione della vita diservizio delle strutture.
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L. Coppola – Concretum –Durabilità: carbonatazione
CO2ANIDRIDE CARBONICA
CONDIZIONE NECESSARIA PER LA
CORROSIONE DEI FERRI DI ARMATURA
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L. Coppola – Concretum –Durabilità: carbonatazione
Il processo di corrosione è unmeccanismo elettrochimico risultanteda due processi parziali. Pertanto, lecondizioni in cui esso si manifestadipendono dalla cinetica con cuiquesti si manifestano .
PROCESSO DI CORROSIONE
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MECCANISMO DI CORROSIONE
I: PROCESSO ANODICO DI OSSIDAZIONE DEL METALLOCON LIBERAZIONE DI ELETTRONI
II: PASSAGGIO DI ELETTRONI DAL SITO ANODICO AQUELLO CATODICO
III: PROCESSO CATODICO DI RIDUZIONE DELL’OSSIGENO EDELL’ACQUA PERVENUTI SULL ’ARMATURA
IV: CHIUSURA DEL CIRCUITO ATTRAVERSO IL COPRIFERRO
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ZONA ANODICA
ZONA ANODICA dove avviene il processo diossidazione del metallo
(Fe = Fe2+ + 2e-)
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ZONA CATODICA
ZONA CATODICA dove in PRESENZA DIACQUA si ha il processo di riduzionedell ’ossigeno che consuma gli elettroni messia disposizione nella zona anodica dal processodi ossidazione del metallo
(O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-);
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CIRCOLAZIONE DI CORRENTE
perché i processi anodici e catodici possanomanifestarsi è necessario che ci sia unacircolazione della corrente tra il sito anodico equello catodico . Questa circolazione di correnteavviene sia attraverso la barra di armatura (C), ove glielettroni prodotti dalla reazione anodica vengono residisponibili nella zona catodica, che attraverso ilcalcestruzzo (D) ove la circolazione di corrente per lachiusura del circuito è affidata prevalentemente agliioni disciolti nella fase acquosa dei pori capillari.
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DENSITÁ DI CORRENTE ANODICA E CATODICA
Questi processi sono complementari nel senso che lavelocità con cui essi avvengono deve essere la stessa.Il che equivale a dire che gli elettroni resi disponibilidalla reazione anodica debbono eguagliare quelliconsumati nella reazione catodica e che la correntecircolante all ’interno della barra d ’armatura tra zonaanodica e catodica deve risultare uguale a quella checircola nel calcestruzzo tra la zona catodica e quellaanodica. La velocità con cui avviene il processo dicorrosione verrà, quindi, controllata dal processo piùlento tra quelli sopra descritti.
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MECCANISMO ELETTROCHIMICO
PROCESSO ANODICOFe → Fe2+ + 2e-
PROCESSO CATODICOO2 + 2H2O + 4e- → 4OH-
Trasporto di corrente nel
metallo
Trasporto dicorrente nelcalcestruzzo
Ia
IclsIc
Im
Ia = Icls = Ic = Im = Icorr
OH- Na+,K+,Fe2+,... e-
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CONTROLLO CINETICO DI PASSIVIT Á
In una struttura aerea in assenza di CO 2 ilprocesso è controllato dalla passività dellearmature, quindi, dal fatto che la densità dicorrente scambiata in senso anodico èingegneristicamente non apprezzabile edequivalente a qualche mA/m 2 cui corrispondeuna velocità di corrosione di qualche decimo dimicron all ’ anno (si parla di CONTROLLOCINETICO DI PASSIVITÀ).
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STRUTTURE IDRAULICHE O INTERRATE
La velocità di corrosione risulta nonsignificativa in una struttura idraulicapermanentemente immersa o interrata inquanto, a causa dell ’ elevato grado disaturazione dei pori capillari, il processo didiffusione della CO 2 e dell ’ossigeno vengonofortemente rallentati (di circa 4 ordini digrandezza rispetto alla diffusione in aria in unastruttura asciutta) e, quindi, per il permaneredelle condizioni di passività dell ’ acciaio ilprocesso è ancora controllato dalla corrente dipassività scambiata in senso anodico .
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STRUTTURE ASCIUTTE
In una struttura aerea caratterizzata da uncalcestruzzo di scadente qualità per l ’elevato volume dipori capillari o interessato da macrodifetti e dafessurazioni interessato dall ’ ingresso di CO 2 lacorrosione risulta non significativa se l ’ elementostrutturale è protetto dall ’azione dell ’acquapiovana e si trova in un ambiente con umiditàrelativa inferiore al 70%. In questa situazione,infatti, il processo corrosivo è controllato dallacircolazione di corrente dalle zone catodiche a quelleanodiche attraverso il calcestruzzo ed è, quindi,governato dalla resistività elettrica del conglomerato
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L. Coppola – Concretum –Durabilità: carbonatazione
CONTROLLO DI TIPO OHMICO
In un calcestruzzo asciutto non esposto alla pioggia oad atmosfere sature di umidità la resistività elettricapuò risultare maggiore di 60 Ωm e, conseguentemente,ridurre drasticamente la circolazione di corrente. Ilprocesso di corrosione in queste situazioni è aCONTROLLO DI TIPO OHMICO e la densità dicorrente di corrosione, sebbene superiore a quella cheindividua le condizioni di passività, è all ’incirca di 1mA/m 2 e, quindi, ingegneristicamente non significativa.
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L. Coppola – Concretum –Durabilità: carbonatazione
Umidità relativa (%)
Vel
ocità
di c
orro
sion
e (
µm/a
nno)
0.1
1
10
40 50 60 70 80 90 100
0%Cl
VELOCITÁ DI CORROSIONE E U.R.
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L. Coppola – Concretum –Durabilità: carbonatazione
CORROSIONE
1. Il film di passività deve diventare instabile odeve essere distrutto dall ’abbassamento dialcalinità prodotto dalla carbonatazione;
2. Produzione del processo anodico didissoluzione del metallo con apprezzabilevelocità;
3. Apporto di ossigeno nelle regioni catodiche4. Circolazione di corrente dai siti catodici a
quelli anodici
PROCESSO DI CORROSIONE
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L. Coppola – Concretum –Durabilità: carbonatazione
CORROSIONE
Nelle strutture reali le condizioni sussistonosoltanto in quegli ELEMENTI STRUTTURALIDIRETTAMENTE ESPOSTI ALL ’ AZIONEDELL ’ ACQUA PIOVANA o interessati dalruscellamento dell ’ acqua per errori nel suosmaltimento (dove quindi la resistività elettricadel calcestruzzo è bassa) e che sono realizzaticon CALCESTRUZZI SCADENTI di elevataporosità o che presentano difetti per errori dicompattazione o fessure e, quindi laddove ilfronte di avanzamento della carbonatazione puòraggiungere le armature.
PROCESSO DI CORROSIONE
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L. Coppola – Concretum –Durabilità: carbonatazione
CORROSIONE
CORROSIONE DEI FERRI DI ARMATURA:2Fe+2H2O+O2 → 2Fe(OH)2
DEPASSIVAZIONE
DELL'ACCIAIO
INTERMITTENTE
PRESENZA DI
ACQUA
OSSIGENO
CORROSIONE
Permeabilità del calcestruzzo e quindi
penetrazione di:
· CO2 (dall'aria): riduzione del pH (<11) della
matrice cementizia
· dall'aria
· esposizione discontinua
all'acqua o aria umida
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L. Coppola – Concretum –Durabilità: carbonatazione
Rischio di corrosione negli elementi strutturali di un complesso residenziale.
ZONA Penetrazione CO2
Penetrazione O2
Resistività Controllo cinetico
Velocità dicorrosione
(1) Elevata Elevata Elevata Ohmico NULLA
(2) Nulla Nulla Media Passività NULLA
(3) Elevata Elevata Elevata Ohmico NULLA
(4) Medio-alta Medio-alta Medio-alta Ohmico NULLA
(5) Medio-bassa Medio-bassa Bassa Anodico SIGNIFICATIVA (>10mm/a)
(6) Nulla Nulla Molto bassa Passività NULLA
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EFFETTI MACROSCOPICI DELLA CORROSIONE
Ruggine si forma con un aumento di volume(mediamente 4 volte il volume iniziale) – espulsionecopriferro
Microfessure esistenti Macrofessure
Diminuzione sezione barra
Riduzione aderenza acciaio-cls
PERMEABILITÀ
RIGIDEZZA
RESISTENZA
A TRAZIONE
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L. Coppola – Concretum –Durabilità: carbonatazione
NORMA EN 206
In base alle considerazioni esposte ai precedentiparagrafi emerge che al fine di garantire la durabilitàdelle strutture esposte al degrado promossodall ’anidride carbonica gassosa è necessario adottaredei provvedimenti tanti più stringenti quanto maggioreè il rischio a cui le stesse sono esposte. Questoapproccio è quello adottato dalla norma europea EN206-1 e dalla norma italiana UNI 11104.
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L. Coppola – Concretum –Durabilità: carbonatazione
CLASSI D’ESPOSIZIONE AMBIENTALE ITALIA
classe ambiente/agenti di degrado
XC corrosione delle armature indotta da carbonatazione
XD corrosione delle armature indotta da cloruri esclusi quell i provenientidall ’acqua di mare
XS corrosione da cloruri presenti nell’acqua di mare
XF degrado del cls provocato da cicli di gelo/disgelo con o senz a salidisgelanti
XA attacco chimico del calcestruzzo
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L. Coppola – Concretum –Durabilità: carbonatazione
XC1: Ambienti caratterizzati da bassa U.R. ( < 70% ). ( interni diedifici )
XC2: Ambienti bagnati, raramente asciutti ( strutture idrauliche ),muri contro terra, fondazioni e strutture interrate;
XC3: Ambienti moderatamente umidi. Calcestruzzo espostoall’esterno protetto dalla pioggia o interni con percentuali di U.R. damoderate ad alte.
XC4: Ambienti ciclicamente bagnati ed asciutti. (es.pavimentazioni esterne, balconi e terrazze non coperti, su perficifaccia a vista in ambienti urbani ed extraurbani).
CLASSE XCDEGRADO DA CARBONATAZIONE
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L. Coppola – Concretum –Durabilità: carbonatazione
CLASSE XC DEGRADO DA CARBONATAZIONE
CLASSE DI ESPOSIZIONE
DESCRIZIONE DELLA STRUTTURA E DELL’AMBIENTE (a/c)max C(x/y)min
cmin(Kg/m 3)
cf,NOM(mm)
XC1Strutture in ambienti interni asciutticon U.R.< 70% 0.60 C25/30 300 20/30
XC2Strutture idrauliche o di fondazionepermanentemente bagnate
0.60 C25/30 300 30/40
XC3Strutture esterne protette dallapioggia 0.55 C28/35 320 30/40
XC4Strutture esterne esposte allapioggia o che alternano periodi diimmersione e di emersione 0.50 C32/40 340 35/45
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L. Coppola – Concretum –Durabilità: carbonatazione
ESEMPIO
CLASSE DI RESISTENZA PRE-DIMENSIONAMENTO STRUTTURALE
C25/30
SOLETTA DI COPERTURA IN CALCESTRUZZO
ARMATO DI UNA PENSILINA SITUATA IN UNA CITTA’ DAL
CLIMA CONTINENTALE TEMPERATO (BERGAMO)
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L. Coppola – Concretum –Durabilità: carbonatazione
CLASSE XC DEGRADO DA CARBONATAZIONE
CLASSE DI ESPOSIZIONE
DESCRIZIONE DELLA STRUTTURA E DELL’AMBIENTE (a/c)max C(x/y)min
cmin(Kg/m 3)
cf,NOM(mm)
XC1Strutture in ambienti interni asciutticon U.R.< 70% 0.60 C25/30 300 20/30
XC2Strutture idrauliche o di fondazionepermanentemente bagnate
0.60 C25/30 300 30/40
XC3Strutture esterne protette dallapioggia 0.55 C28/35 320 30/40
XC4Strutture esterne esposte allapioggia o che alternano periodi diimmersione e di emersione 0.50 C32/40 340 35/45
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L. Coppola – Concretum –Durabilità: carbonatazione
PRODUTTORE DI CALCESTRUZZO
FORNITORE IGNOTO : sn = 5 N/mm2
(Rcm28)p-ST = Rck,p-ST + 1.48 . sn
(Rcm28)p-ST = 30 + 1.48 . 5 = 37.4 N/mm2
CEMENTO: CEM II/A-L 42.5R
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L. Coppola – Concretum –Durabilità: carbonatazione
NUMERO DEL DIAGRAMMA DA CONSULTARE IN FUNZIONE DEL
TIPO/CLASSE DI CEMENTO PRESCELTO .
Tipo/classe di cemento 32.5N 32.5R 42.5N 42.5R 52.5N 52.5R
CE I 1 4 7 10 13 14
CE II/A 1 4 7 10 13 14
CE II/B 2 5 8 11 13 14
CE III 3 6 9 12 13 14
CE IV 2 5 8 11 13 14
CE V 2 5 8 11 13 14
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L. Coppola – Concretum –Durabilità: carbonatazione
DIAGRAMMA
(a/c)p-ST = 0.58
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L. Coppola – Concretum –Durabilità: carbonatazione
DURABILITÁ (a/c)D
Pre-DIMENSIONAMENTO STRUTTURALE
SCEGLIERE IL VALOREMINIMO: (a/c)DEF
(a/c)P-ST
1.RESISTENZA CARATTERISTICA DI PROGETTO: C(x/y)DEF;
(a/c)DEF
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L. Coppola – Concretum –Durabilità: carbonatazione
INCONGRUENZA
REQUISITI STRUTTURALI (a/c) p-ST = 0.58
(a/c)DEF = 0.50
DURABILITA’ : (a/c) D = 0.50
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L. Coppola – Concretum –Durabilità: carbonatazione
DIAGRAMMA
(Rcm28)DEF = 46 N/mm2
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L. Coppola – Concretum –Durabilità: carbonatazione
CLASSE DI RESISTENZA
(Rcm28)DEF = 46 N/mm 2
Rck,DEF = (Rcm28)DEF - 1.48 . sn
Rck,DEF = 46 - 1.48 . 5 = 38.6 N/mm2
C(32/40)
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L. Coppola – Concretum –Durabilità: carbonatazione
CLASSE XC DEGRADO DA CARBONATAZIONE
CLASSE DI ESPOSIZIONE
DESCRIZIONE DELLA STRUTTURA E DELL’AMBIENTE (a/c)max C(x/y)min
cmin(Kg/m 3)
cf,NOM(mm)
XC1Strutture in ambienti interni asciutticon U.R.< 70% 0.60 C25/30 300 20/30
XC2Strutture idrauliche o di fondazionepermanentemente bagnate
0.60 C25/30 300 30/40
XC3Strutture esterne protette dallapioggia 0.55 C28/35 320 30/40
XC4Strutture esterne esposte allapioggia o che alternano periodi diimmersione e di emersione 0.50 C32/40 340 35/45
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L. Coppola – Concretum –Durabilità: carbonatazione
COPRIFERRO
IL COPRIFERRO È LA DISTANZA TRA LA SUPERFICIE ESTERNA
DELL’ARMATURA (INCLUSI STAFFE, COLLEGAMENTI E RINFORZI
SUPERFICIALI, SE PRESENTI) PIÙ PROSSIMA ALLA SUPERFICIE DEL CALCESTRUZZO E LA SUPERFICIE
STESSA DEL CALCESTRUZZO. (RICOPRIMENTO)
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L. Coppola – Concretum –Durabilità: carbonatazione
COPRIFERRO NOMINALE
DA SPECIFICARE SUI DISEGNI E DA UTILIZZARE NEI CALCOLI
cNOM = cMIN + ∆cDEV
COPRIFERRO MINIMO
MARGINE DI PROGETTO PER GLI
SCOSTAMENTI
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L. Coppola – Concretum –Durabilità: carbonatazione
COPRIFERRO NOMINALE
DA SPECIFICARE SUI DISEGNI E DA UTILIZZARE NEI CALCOLI
cNOM = cMIN + ∆cDEV
COPRIFERRO MINIMO
NELLE TABELLE DI CONSULTAZIONE
POSTO PARI A 5 mm
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L. Coppola – Concretum –Durabilità: carbonatazione
COPRIFERRO NOMINALE
cNOM = 35 mm
t = 50 anni
KCO2 = 4,94 mm * anno-1/2
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L. Coppola – Concretum –Durabilità: carbonatazione
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L. Coppola – Concretum –Durabilità: carbonatazione
COPRIFERRO NOMINALE
cNOM = 17,5 mm
t = 12,5 anni
KCO2 = 4,94 mm * anno-1/2
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L. Coppola – Concretum –Durabilità: carbonatazione
Tem
po (t)
Profondità dicarbonatazione
H2O
CO2
cNOM
DEGRADO DA CARBONATAZIONE
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L. Coppola – Concretum –Durabilità: carbonatazione
Tem
po (t)
Profondità dicarbonatazione
cNOM
DEGRADO DA CARBONATAZIONE
H2O
CO2
![Page 80: LA CARBONATAZIONE E LA CORROSIONE DEI … 21...L. Coppola – Concretum – Durabilità: carbonatazione DURABILITÀ DEL CALCESTRUZZO “ LA CARBONATAZIONE E LA CORROSIONE DEI FERRI](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022040210/5e537edad4119549f1765f8e/html5/thumbnails/80.jpg)
L. Coppola – Concretum –Durabilità: carbonatazione
Tem
po (t)
Profondità dicarbonatazione
cNOM
DEGRADO DA CARBONATAZIONE
H2O
CO2
![Page 81: LA CARBONATAZIONE E LA CORROSIONE DEI … 21...L. Coppola – Concretum – Durabilità: carbonatazione DURABILITÀ DEL CALCESTRUZZO “ LA CARBONATAZIONE E LA CORROSIONE DEI FERRI](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022040210/5e537edad4119549f1765f8e/html5/thumbnails/81.jpg)
L. Coppola – Concretum –Durabilità: carbonatazione
Tem
po (
t)
Profondità dicarbonatazione
cNOM
DEGRADO DA CARBONATAZIONE
TEMPO INNESCO CORROSIONE
cNOM
H2O
CO2
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L. Coppola – Concretum –Durabilità: carbonatazione
Tem
po (
t)
Profondità dicarbonatazione
cNOM
DEGRADO DA CARBONATAZIONE
TEMPO INNESCO CORROSIONE
cNOM
H2O
CO2
![Page 83: LA CARBONATAZIONE E LA CORROSIONE DEI … 21...L. Coppola – Concretum – Durabilità: carbonatazione DURABILITÀ DEL CALCESTRUZZO “ LA CARBONATAZIONE E LA CORROSIONE DEI FERRI](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022040210/5e537edad4119549f1765f8e/html5/thumbnails/83.jpg)
L. Coppola – Concretum –Durabilità: carbonatazione
Tem
po (
t)
Profondità dicarbonatazione
cNOM
DEGRADO DA CARBONATAZIONE
TEMPO INNESCO CORROSIONE
cNOM
H2O
CO2
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L. Coppola – Concretum –Durabilità: carbonatazione .
0 4 8 12 16 20 24 Deformazione (%)
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800Rs=1570-1770MPa
Rs=1470-1670MPa
Rs=1420-1570 MPa
Rs=1080-1230 MPa
Rs=835-1030MPa
Rs=500 MPaRs=420MPa
Rs=220-340MPa
Acciai per cemento armato
Sforzo(MPa)
Acciai da precompressione
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L. Coppola – Concretum –Durabilità: carbonatazione
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L. Coppola – Concretum –Durabilità: carbonatazione
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L. Coppola – Concretum –Durabilità: carbonatazione
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L. Coppola – Concretum –Durabilità: carbonatazione
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L. Coppola – Concretum –Durabilità: carbonatazione
CLASSE XC DEGRADO DA CARBONATAZIONE
CLASSE DI ESPOSIZIONE
DESCRIZIONE DELLA STRUTTURA E DELL’AMBIENTE (a/c)max C(x/y)min
cmin(Kg/m 3)
cf,NOM(mm)
XC1Strutture in ambienti interni asciutticon U.R.< 70% 0.60 C25/30 300 20/30
XC2Strutture idrauliche o di fondazionepermanentemente bagnate
0.60 C25/30 300 30/40
XC3Strutture esterne protette dallapioggia 0.55 C28/35 320 30/40
XC4Strutture esterne esposte allapioggia o che alternano periodi diimmersione e di emersione 0.50 C32/40 340 35/45