MANUALE IMPERMEABILIZZAZIONE PONTI CON GUAINA IN OPERA POLIURETANICA

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1 MANUALE IMPERMEABILIZZAZIONE PONTI CON GUAINA IN OPERA POLIURETANICA 1. PREMESSA Gli impalcati stradali sono chiamati a rispondere a molteplici aggressioni chimico fisiche provenienti dall ambiente in cui si trovano; in ambiente montano le sollecitazioni aumentano notevolmente sia a causa dell uso di sali disgelanti (garantire una sicura viabilità invernale), che a causa dei frequenti ed ampi cicli gelo disgelo. Vanno sfatati possibili equivoci: - la presenza dello strato di asfalto rallenta il passaggio di acqua inquinata verso la sottostante soletta in calcestruzzo armato, ma non lo elimina, per cui non svolge sufficiente funzione impermeabilizzante per la soletta; - l utilizzo per gli impalcati di calcestruzzi XF4, non può sostituire l utilizzo dell impermeabilizzazione, in quanto un impalcato in calcestruzzo armato, a differenza del cubetto portato in laboratorio, è soggetto a fessurazione di varia origine (fluage, dilatazioni termiche, oscillazioni da carico mobile); - l allungamento richiesto all impermeabilizzazione, che è dell ordine del 20-50%, non deve essere paragonato a quello massimo che avrà l intero impalcato (1,2mm/m/100 C), come invece avviene per i giunti. Infatt i un ponte di 50m gettato in inverno subirà una dilatazione per cause climatiche di ca. 50mm, che corrisponde ad allungamenti inferiori all 0,1%, ma ciò non significa che basta impermeabilizzarlo con materiali di poco superiori a tale valore; - il calcestruzzo è un materiale poroso per cui va impermeabilizzato al fine di ridurre la velocità di penetrazione degli agenti inquinanti, ma va fatta una netta distinzione tra impermeabilizzazioni su strutture che non si fessurano (struttura rigida in appoggio appoggio) o che si fessurano (praticamente tutte le altre). Nel primo caso l impermeabilizzazione deve riuscire a coprire la fessura, mentre nel secondo caso deve soltanto seguire le normali dilatazioni fisiologiche del calcestruzzo, e quindi possono essere utilizzate impermeabilizzazioni con un modulo elastico sufficientemente basso e comunque inferiore a quello del supporto. Fondamentale è affrontare il concetto di impermeabilizzazioni fessura-coprente. Se si immagina la nascita di una fessura dopo la posa di un impermeabilizzazione perfettamente aderente, localmente la deformazione dell impermeabilizzazione dovrebbe essere infinita, caratteristica che nessun materiale possiede. Una fessura nel supporto rimane coperta dall impermeabilizzazione, soltanto facendo lavorare quest ultima lungo il proprio spessore: le fibre si rompono progressivamente fino a quando, ad una certa distanza dal supporto, una fibra riesce ad allungarsi sfruttando la deformazione angolare delle fibre lacerate (inclinazione dello spessore delle fibre lacerate e loro plasticizzazione); maggiori sono lo spessore (nr. di fibre) e la resistenza a trazione (soprattutto dello strato più esterno), e minori sono i moduli elastici (a trazione e taglio), meglio funziona il meccanismo sopra descritto. L impermeabilizzazione deve essere opportunamente studiata in modo particolare per quelle strutture che comportano la nascita di fessure certe e durature : zone tese delle strutture iperstatiche, estradossi degli sbalzi, parti di strutture soggette a ritiro termico o dilatazione contrastata. A differenza delle strutture di edilizia civile, le impermeabilizzazioni per ponti dovranno avere anche le seguenti caratteristiche: - adesione sufficiente per evitare scivolamenti durante le frenate dei mezzi (forza tangenziale di frenamento da min. 20% fino max 60% peso della ruota) - sufficiente resistenza alle temperature di posa dell asfalto (170 C) - sufficiente resistenza al punzonamento durante la posa del manto stradale (mezzi pesanti, finitrici) - mantenere le caratteristiche per temperature che possono scendere abbondantemente sotto 0 C - aggressione da svariati agenti chimici, quali cloruri (Sali disgelanti), solfati (gas di scarico e olii vari) Spesso è richiesto che la posa dell impermeabilizzazione avvenga il più presto possibile dopo il getto, al fine di ridare la viabilità e di conseguenza ridurre il disagio all utenza (forte pressione sulla Direzione dei lavori per ridurre i tempi di maturazione del supporto), con il deleterio rischio di posa su supporto troppo umido. 1

2 Un impermeabilizzazione mal posata evidenzia il difetto dopo alcuni anni, quando i lavori sono abbondantemente conclusi, purchè ci sia vigilanza; in edilizia la vigilanza è continua fin dal primo giorno ed un tetto che perde viene notato fin dalle prime gocce. 2. FASI PER LA POSA IN OPERA L impermeabilizzazione mediante sistemi elastomerici poliuretanici consiste nell applicazione a spruzzo di un rivestimento elastomerico poliuretanico per lo piú di natura bicomponente. Il sistema trova la sua naturale applicazione sia nell impermeabilizzazione di opere in cemento armato, che eventualmente di opere in acciaio. L impermeabilizzazione viene posata in 5 fasi successive: - Preparazione del supporto - Stesa del primer - Posa del rivestimento impermeabilizzante con elastomero poliuretanico bicomponente - Posa di mano d aggancio promotore di attivante di adesione degli strati bituminosi - Spolvero con sabbia quarzifera 3. PREPARAZIONE DEL SUPPORTO Occorre distinguere tra la posa su supporto appena gettato o su supporto esistente (messo a nudo a seguito di demolizione asfalto). Oltre ai diversi contenuti di umidità residua, i due supporti differenziano anche per la diversità apparenza superficiale. Supporto dopo un getto (sia che si tratti del getto della soletta o di un ripristino con betoncino a ritiro compensato): - superficie molto più liscia ed omogenea, priva di residui di precedenti impermeabilizzazioni, con possibile presenza in superficie del lattime di cemento - sabbiatura con il solo fine di eliminare il lattime di cemento - ripristino planarità o rugosità mediante opportune resine/malte epossidiche o malte cementizie - soffiatura dell intera superficie Supporto esistente dopo la demolizione dell asfalto (tramite fresatura o demolizione): - superficie scalinata, porzioni di cls distaccate o frantumate causa ristagni di acque inquinate, estradossi di alcuni ferri in vista, avvallamenti riempiti della precedente impermeabilizzazione o con asfalto - bocciardatura o pallinatura del supporto - ripristino planarità o rugosità mediante opportune resine/malte epossidiche o malte cementizie - soffiatura dell intera superficie I ripristini di avvallamenti estesi (ripristini delle livellette di progetto o compensazione di errori di getto) vanno realizzati utilizzando prodotti appropriati e preparando come da schede tecniche il supporto; per ripristini localizzati (impronte di scarpe, scanalature) meglio utilizzare resine epossidiche, eventualmente caricate con sabbia calibrata. Tutti gli spigoli, i rilievi o eventuali marciapiedi dovranno essere arrotondati con gusce di malta epossidica. Va evitato di procedere alla preparazione del piano di posa in condizioni ambientali non ottimali quali forte umidità, pioggia, gelo. In generale il supporto, prima della posa del primer deve risultare privo di polvere o grassi. La Direzione dei lavori deve eseguire le seguenti prove/procedure per la sua accettazione: Criteri di accettazione del piano di posa (obbligatoria): Prova Periodicitá/lotti di prova Esecuzione prova Requisiti Pendenza longitudinale e trasversale Valutato visivamente nei luoghi dove occorre Committente e appaltatore in contraddittorio Pendenza longitudinale e trasversale 2% Rugositá Valutato visivamente nei luoghi dove occorre Committente e appaltatore in contraddittorio < 3,0 mm Prove a discrezione Direzione lavori, per i casi dubbi: Resistenza allo Indicazioni DL Attestazione da laboratorio strappo accreditato Valore medio 1,5 N/mm² 2

3 Valore singolo 1,3 N/mm² Umidità del calcestruzzo Una prova nella zona più sfavorevole Attestazione da laboratorio accreditato Nessuna prova se età calcestruzzo 21 giorni; per età inferiori 1 prova umidità eseguita ad una profondità di 2cm, con accettazione in caso di umidità 4%-in funzione della massa Prova a strappo del supporto (la normativa di riferimento è la UNI EN (che però è standardizzata per provini realizzati in laboratorio, ma dalla quale possono venire estrapolate le procedure) - pulizia locale del supporto mediante spazzolatura - incisione con carotatrice ø50mm fino profondità nel supporto pari a 15mm - incollaggio disco ø50mm - velocità di estrazione: 0,05 MPa/sec Prova umidità del supporto Tutte le schede tecniche prevedono la posa dell impermeabilizzazione con umidità del supporto inferiore al 4% in funzione della massa, e tali informazioni si ottengono soltanto con il metodo del carburo di calcio. Tali prove si possono eseguire agevolmente in campo prelevando della polvere di cemento mediante trapanatura (profondità ca. 2cm), che viene pesata con una bilancia di precisione e poi inserito in un apposito contenitore; l'umidità libera presente nel campione reagisce con il carburo di calcio contenuto nel reagente, producendo un gas di Acetilene. L'aumento della pressione all'interno del contenitore è direttamente proporzionale alla quantità d'acqua contenuta e viene misurata da un manometro precalibrato in scala. Viene quindi visualizzata la percentuale d'umidità presente nel campione. Tutta l attrezzatura per la prova è contenuta in una piccola borsa tipo 24ore. Come indagine preliminare per individuare la zona del supporto più umida, si possono utilizzare dei semplici igrometri elettrici che, appoggiando semplicemente gli elettrodi sul supporto, forniscono indicazioni dell umidità superficiale rapportata alla scala WME, che rappresenta la scala di calibrazione per il legno. Lo strumento è paragonabile per dimensioni ad uno sclerometro. NB: tale tipologia d impermeabilizzazione è molto sensibile all umidità del supporto, formando bolle e successivamente rottura della guaina e distacco dell asfalto. Si consiglia quindi la DL ad accertarsi che l umidità sia inferiore ai limiti richiesti oppure attendere almeno 21giorni. 4. STESA DEL PRIMER Il primer è un bicomponente poliuretanico, senza solventi e compatibile per fondi umidi. Viene posato a pennello o rullo e non va trattato con sabbia. I consumi indicativi sono di 100/200 g/mq, mentre i tempi di attesa vanno da 1 a 4 ore in funzione della temperatura; all atto della posa della successiva guaina, il primer deve risultare ancora appiccicoso al tatto. 5. POSA DELLA GUAINA IN OPERA La guaina elastomerica poliuretanica bicomponente va posata a spruzzo con attrezzatura air-less bi-mixed ad alta pressione e controllata da strumentazione elettrica/elettronica; i serbatoi dei due componenti devono essere riscaldati, come pure i tubi fino all ugello. Il prodotto finale deve essere privo di solventi, plastificanti, inerti di carica,e materiali bituminosi, con poli-isocianato in quantitá maggiore al 43% in peso sul residuo secco. Lo spessore del rivestimento impermeabilizzante sarà di 3 mm, così da essere in grado di garantire una elevata protezione all azione delle acque meteoriche, degli agenti aggressivi solidi e dei raggi U.V.; dovrá inoltre resistere all abrasione e punzonamento.il rivestimento dovrà inoltre essere perfettamente impermeabile all'acqua ma permeabile ai gas ed ai vapori acquei, resistente ai sali antigelo, agli idrocarburi, agli alcali diluiti, all'idrolisi e ai microorganismi. Il prodotto non deve subire rammollimenti a temperature fino a 180. Il rivestimento dovrà essere continuo; la posa dovrà essere effettuata in modo da raccordare scarichi, rialzi, strutture metalliche, elementi geometricamente complessi senza soluzione di continuità. È richiesta una polimerizzazione rapida (non superiore a 15 secondi); la membrana dovrá essere pedonabile dopo 5 minuti e dovrà inoltre sopportare un eventuale normale traffico dopo 30 minuti dalla posa e, dopo circa 3 minuti dalla catalisi, il prodotto di reazione non dovrà subire alterazioni per effetto di pioggia. 3

4 L impermeabilizzazione di regola non potrá essere eseguita in giornate di pioggia o neve o quando la temperatura atmosferica sará inferiore a 5 c, e fino a che le superfici non saranno perfettamente asciutte. La D.L si riserva la facoltá di verificare lo spessore o con spessimetro ad applicazione ultimata o con ritagli del prodotto in fase di applicazione, ritagli che dovranno essere ricolmati prima della fine dell intervento. Caratteristiche tecniche dei materiali: - Resistenza a trazione: 10 Mpa UNI 8202/8 - Allungamento a rottura: 300 +/- 20 % - UNI 8202/8 - Modulo di elasticità (secante) al 100%: > 4,4 Mpa UNI 8202/8 - Modulo di elasticità (secante) al 200%: > 3,15 Mpa UNI 8202/8 - Densità: 1,0 +/- 0,1 gr/cm 3 UNI 7092/A - Durezza Shore A: 78 gradi A UNI EN ISO Abrasione: < 155 mm 3 UNI Adesione al supporto in cls: 2,5 Mpa - UNI 8272/6 - Residuo secco: 100% - Resistenza alla propagazione della lacerazione: 26 N/mm - UNI 8202/9 - Temperatura limite di fragilitá < - 40 C nessuna lacerazione o fessurazione UNI 7320/B - Resistenza al punzonamento dinamico: nessuna perdita di impermeabilitá con urto di 5Nm - UNI Stabilizzato ai raggi ultravioletti, nessuna screpolatura Criteri di accettazione dopo la messa in opera dello strato (obbligatoria): Resistenza a strappo (3 valori): almeno 1 volta e comunque almeno una prova (3 valori) ogni 200mq La normativa di riferimento è UNI EN 24624): - pulizia locale del supporto mediante spazzolatura - incisione con carotatrice ø50mm fino al supporto - incollaggio disco ø50mm - velocità di estrazione: 0,05 MPa/sec Resistenza allo strappo: Media 0,2 N/mm² Valore singolo 0,15 N/mm² Il tassello va ripristinato mediante stesso prodotto. Verifica dello spessore (3 valori): almeno 1 volta e comunque almeno una prova (3 valori) ogni 200mq La verifica va condotta prima della completa catalizzazione del prodotto, per mezzo di spessimetro o calibro. 6. POSA DEL PRIME D ATTACCO E DELLA SABBIA Dopo la posa della guaina, l intera superficie che andrà a contatto con l asfalto, dovrà essere trattata con un primer di aggancio (250g/mq) trattato uniformemente con sabbia al quarzo curata a fuoco diretto e avente granulometria da 0,2 a 0,8mm, in modo da creare una superficie ruvida. Bisogna evitare accumulazioni di sabbia al quarzo in esubero non aderente; questa deve essere eliminata dopo l indurimento del primer. Tale procedura risulta indispensabile per garantire un sufficiente aggrappo della pavimentazione bituminosa. 7. CONSIGLI DI NATURA GENERALE È sconsigliabile, applicare un rivestimento a base poliuretanica in condizioni ambientali di pioggia (anche se la pavimentazione è al coperto) perché la superficie da ricoprire si troverà in condizioni di forte umidità superficiale e quindi non idonea a ricevere il trattamento, chiedere a produttore range di applicazione consentito: Condizioni di applicazione ed ordini di grandezza di natura generale: Il sottofondo ed il prodotto devono essere ad una temperatura di almeno 3 C sopra il punto di rugiada per ridurre il rischio di condensa o di sbollamento (blistering) della membrana dopo la posa. 4

5 Il prodotto può essere applicato anche su cordoli, rialzi, marciapiedi. Con il tempo subisce variazioni cromatiche tendenti al giallo, che possono essere evitate applicando una vernice stabilizzante. Se previsto passaggio pedonale, meglio prevedere la posa di 4cm di asfalto (usura) o almeno il trattamento con mano d aggancio e sabbia. GIUNTI DI DILATAZIONE e PIEDE DEI MONTANTI DEL GUARD-RAIL: Il prodotto spruzzato si presta molto bene anche per la chiusura di piccoli varchi, quali per esempio i giunti di dilatazione di piccoli ponti. Il varco va preventivamente riempito con materiale espansivo (polistirene) con funzione di cassero/supporto. Viste le ottime proprietà di adesione sull acciaio, il prodotto può essere spruzzato anche sui primi 5cm di montante, al fine di rallentare l attacco di ruggine dovuto alla presenza di un perenne ristagno di cloruri in tale zona. POZZETTI In generale la filosofia di base è quella di realizzare uno scarico con due pluviali concentrici, uno per lo scarico delle acque di sottopavimentazione ed il secondo per quelle di pavimentazione. Per il primo caso vanno usati degli elementi detti messicani in acciaio inox AISI316L che non sono altro che dei collari con già saldato il pluviale. Il messicano va incollato alla soletta e se le dimensioni del successivo pozzetto lo richiedessero, la soletta va prevista opportunamente sagomata. L impermeabilizzazione va spruzzata sopra il collare. 8. CONTROLLI DI ACCETTAZIONE DEL PRODOTTO, PRIMA DELLA POSA A differenza di prodotti prefabbricati (tipo la doppia guaina bituminosa) che vengono venduti già certificati, la guaina poliuretanica viene creata in opera mediante assemblaggio di 2 costituenti e con attrezzature non codificate. Per lavori importanti si consiglia la Direzione Lavori, altre alla verifica cartacea della corrispondenza tra scheda tecnica e voce di capitolato, di prevedere l esecuzione di alcune prove preventive (alcune settimane prima della posa vera e propria), mediante lo spruzzo del prodotto su piastre in acciaio e successiva verifica in laboratorio della guaina: Prova di resistenza a rottura e di allungamento a rottura, da effettuarsi su nr 3 provini ricavati da campione tale e quale (secondo UNI ), da eseguire a 7 e 14 giorni, a +80 C ed a -30 C, ed in presenza di una soluzione satura di cloruro di sodio: Tipo prova Variazione % resistenza rottura Variazione % allungamento Dopo 7gg a +80 C: <5% <5% Dopo 14gg a +80 C: <5% <5% Contatto con soluzione satura di cloruro di sodio, <15% <5% dopo 7gg Contatto con soluzione satura di cloruro di sodio, <15% <5% dopo 14gg Dopo 1 ora in frigo a -30 C <40% <40% Il metodo si basa sulla deformazione per trazione, a velocità costante sino a rottura della provetta e sulla misura degli allungamenti e dei carichi corrispondenti nei punti singolari della curva carichi-allungamenti. 5

6 MANUALE IMPERMEABILIZZAZIONE PONTI CON GUAINA IN OPERA POLIURETANICA Scheda I2 rev0 Prova di durezza SHORE A, da effettuarsi su nr 3 provi ni ricavati dal campione tale e quale (secondo UNI EN ISO 868 : 2005) La prova consiste nel determinare l'entità della penetrazione nel materiale in esame, in definite condizioni di carico e temperatura, di un penetratore metallico unificato. La durezza determinata con questo metodo varia in ragione inversa dell'entità della penetrazione e dipende dal modulo di elasticità e dal comportamento viscoelastico del materiale. 9. DOCUMENTAZIONE FOTOGRAFICA Particolare della protezione in PE Cellophane del piantone barriera Posa impermeabilizzazione dopo primer Dettaglio della impermeabilizzazione (si noti luciditá del primer precedentemente posato) Posa primer di aggancio Spolvero graniglia in sabbia di quarzo Distacco guaina causa umidità eccessiva del supporto 10. PREZZO DI STIMA CONSIGLIATO Il prezzo attualmente in uso in Ns. confeme d ordine e per pose di ca mq, esclusa la preparazione del supporto è pari a: 35 /mq +iva Provincia di Bolzano Servizio strade Rip.12.0 Servizio Ponti Provinz Bozen Straßendienst Abt Brückendienst servizio.strade@provincia.bz.it strassendienst@provinz.bz.it 6