Quali conseguenze ha la corrosione dei ferri nel calcestruzzo armato? | Ingegneri.info

Quali conseguenze ha la corrosione dei ferri nel calcestruzzo armato?

La corrosione dei ferri delle armature nel calcestruzzo armato comporta conseguenze strutturali. L'esperto fa il punto

Delaminazione del copriferro in elementi in calcestruzzo armato
Delaminazione del copriferro in elementi in calcestruzzo armato
image_pdf

La corrosione da carbonatazione dei ferri delle armature nel calcestruzzo armato distrugge completamente il film passivo; gli ioni cloruro ne provocano, invece, una “rottura” localizzata (corrosione per pitting), a meno che non siano presenti in tenori molto elevati; le correnti disperse (o vaganti) lo distruggono laddove lasciano le armature per entrare nel calcestruzzo. Pertanto, è possibile affermare che:

  • la corrosione da carbonatazione si presenta uniformemente distribuita sulla superficie dell’armatura. È facilmente individuabile anche dall’esterno, in quanto sulla superficie del copriferro si notano macchie di ossido di colore brunastro, tipiche del fenomeno di corrosione dell’acciaio;
  • la corrosione da cloruri risulta, in generale, di tipo localizzato con attacchi penetranti, ciascuno di limitata estensione longitudinale, che si configurano come veri e propri crateri (pits), circondati da zone non corrose; solo nel caso di elevati tenori di cloruri (soprattutto al diminuire del pH) il film può essere distrutto su ampie zone dei ferri per cui la corrosione si sviluppa in modo generalizzato.

Su armature ad alta resistenza per strutture in cemento armato precompresso, in condizioni ambientali molto specifiche, è possibile che si sviluppino cricche di corrosione sotto sforzo indotte dall’idrogeno, in grado di portare a rottura fragile il materiale. I fenomeni corrosivi sono spesso segnalati dalla comparsa sulla superficie esterna del calcestruzzo di macchie di ruggine oppure da danneggiamenti del copriferro provocati dall’azione espansiva dei prodotti di corrosione. Questi occupano, infatti, un volume maggiore (circa 2÷6 volte in relazione al tipo di ossido che si produce) rispetto a quello del ferro da cui provengono. Tuttavia, nei casi di attacco corrosivo localizzato, il calcestruzzo può presentare anche una superficie esterna integra e senza macchie di ossido. Tale tipologia di attacco risulta, quindi, essere più pericolosa di quella generalizzata. L’assenza di sintomi esterni e la concentrazione della zona di “consumo” della barra possono, infatti, portare a non accorgersi del fenomeno e, contemporaneamente, a un indebolimento locale dell’armatura o della staffa, riducendone la sezione in modo significativo o interrompendo del tutto la continuità stessa della sezione.
Tipologie di danneggiamento tipiche dei processi di corrosione
In condizioni di corrosione, le barre localizzate al centro di una sezione, solitamente, generano cricche, quelle di angolo lo spalling del copriferro, mentre in stadi avanzati del processo si assiste a fenomeni di delaminazione di tutta la sezione di copriferro (vedi la figura principale dell’articolo).

 

Spalling del copriferro in elementi in calcestruzzo armato

Spalling del copriferro in elementi in calcestruzzo armato

Sempre nell’immagine principale è riportata una fotografia di un prototipo di pilastro utilizzato in laboratorio durante una ricerca sperimentale che ha subito un processo di corrosione accelerato fino al raggiungimento della rottura per delaminazione. In questo caso, la tipologia di attacco è da ioni cloruro con una soluzione acquosa al 3,5% in peso di ioni cloruro, simulante acqua di mare, e tale da generare corrosione generalizzata, con copiosa fuoriuscita di ossido.
Sebbene i fenomeni corrosivi sulle armature siano spesso confinati a ridotte porzioni delle strutture (si verificano con minore frequenza su elementi strutturali interni alle strutture), le loro conseguenze sono notevoli e riguardano non soltanto gli aspetti funzionali o l’aspetto estetico delle opere interessate dal processo, ma anche gli aspetti strutturali e, quindi, le condizioni di sicurezza delle strutture stesse e dei suoi fruitori.
Infatti, iniziato il processo di corrosione, se non si eseguono interventi di ripristino strutturale volti a eliminarne le cause e a ristabilire le condizioni iniziali di passività delle armature, le conseguenze strutturali dell’attacco corrosivo possono arrivare a compromettere del tutto la struttura.
La riduzione della sezione delle armature implica, infatti, una diminuzione della resistenza a rottura, delle proprietà di deformazione, della resistenza a fatica, della resistenza flessionale e a taglio. Inoltre, a causa dell’espansione dell’ossido, il calcestruzzo circostante si fessura (fino ad arrivare progressivamente alla rottura e all’espulsione del copriferro) esponendo maggiormente le armature agli agenti aggressivi, con conseguente aumento della velocità di corrosione. La riduzione di sezione, inoltre, può provocare la riduzione di aderenza delle armature, e addirittura condurre al disancoraggio delle stesse, sia a causa del mancato effetto di confinamento che il copriferro offre sia a causa del disingaggio delle nervature delle barre dall’alloggiamento con il calcestruzzo formatosi nella fase di getto.

 

Copyright © - Riproduzione riservata
L'autore
Quali conseguenze ha la corrosione dei ferri nel calcestruzzo armato? Ingegneri.info