- - -. TECNOLOGIE PIETRO PEDEFERRI LUCA BERTOLINI "" LA DURABILITA DEL CALCESTRUZZO ARMATO con CD-ROM.. McGraw-Hill
l. f, IUAV - VENEZIA AREA SERV. BIBLIOGRAFICI E DOCUMENTALI H 9311 BIBLIOTECA CENTRALE
PIETRO PEDEFERRI LUCA BERTOLINI LA DURABILITÀ DEL CALCESTRUZZO ARMATO., 'yt)\./. 'ì)l v i \. \J,..,:A. ~/ /\;.) ISTITUTO UNIVERSITARIO ARCHITETTURA ---VENEZIA-- AREA SERVIZI BIBLIOGRAFICI E DOCUMENTALI BIBLIOTECA CENTRALE INV 6 $ L 0l#. t McGraw-Hill Libri Italia srl Milano "' New York St. Louis San Francisco Auckland Bogotà Caracas Lisboa London Madrid Mexico City Montreal New Delhi San Juan Singapore Sydney Tokyo Toronto I ~~- 1' -7
Indice Premessa 1. Struttura e proprietà del calcestruzzo 1 1.1 Idratazione del cemento portland 1 1.2 Porosità del calcestruzzo 2 1.2.1 Porosità capillare 3 1.2.2 Distribuzione dimensionale dei pori capillari 5 1.3 Cementi con aggiunte minerali 7 1.3.1 Materiali pozzolanici 7 1.3.2 Loppa d'altoforno granulata 8 1.3.3 Caratteristiche che interessano la durabilità 10 1.4 Norme sui cementi 10 1.5 Cemento alluminoso 12 1.6 Altri costituenti 12 1.6.1 Aggregati 13 1.6.2 Acqua d'ìmpasto 13 1.6.3 Additivi 14 1.7 Proprietà del calcestruzzo fresco 14 1. 7.1- Fattori che influiscono sulla lavorabililà 14 1.7.2 Misura della lavorabilità 15 1.8 Pròprietà del calcestruzzo indurito 15 1.8. t'~ Resistenza a compressione 16 1.8.2 Deformazione del calcestruzzo 20 2. Processi di trasporto nel calcestruzzo 23 ; 2.1 L'acqua nella pasta cementizia 24 r 2.1.1 Contenuto d'acqua e processi di trasporto 26 2.2 Diffusione 27 XI
VI Indice ~, 2.2.1 Condizioni stazionarie 27 2.2.2 Condizioni non stazionarie 28 2.2.3 Diffusione e consumo della specie che diffonde 1 29 2.3 Assorbimento capillare ' 30 2.4 Permeazione 31 2.4.1 Coefficief\te di permeabilità all'acqua 32 2.4.2 Coefficiente di permeabilità ai gas 33 2.5 Trasporto elettroforetico 33 2.5.1 Numero di trasporto 34 2.6 Meccanismi e grandezze rilevanti 35 2.6.1 Correlazioni 36 2.6.2 Presenza di più meccanismi di trasporto 38 3. Degrado del calcestruzzo 4l 3.1 Attacco da gelo-disgelo 42 3.1.1 Meccanismo 43 3.1.2 Fattori che influenzano la resistenza al gelo 44 3.1.3 Calcestruzzo aerato 44 3.2 Attacco acido e dilavamento 45 3.2.1 Attacco acido 45 3.2.2 Dilavamento 46 3.3 Attacco solfatico 46 3.3.1 Meccanismo 47 3.4 Reazione alcali aggregati 48 3.4.1 Contenuto di alcali nel cemento e nel calcestruzzo 48 3.4.2 Reazioni alcali-silica amorfa (ASR) 50 3.5 Acqua di mare 5f 4. Aspetti generali della corrosione 55 4.1 Innesco e propagazione 55 4.2 Morfologia 56 4.3 Conseguenze 59 4.4 Meccanismo elettrochimico 59 4.5 Velocità di corrosione 62 4.6 Comportamento di altri materiali metallici 63 5. Corrosione da carbonatazione 65 5.1 Carbonatazione del calcestruzzo 65 5.1.1 Avanzamento della carbonatazione 66 5.1.2 Fattori che influenzano la carbonatazione 66 5.2 Tempo di innesco 71 5.2.1 Formula parabolica 71 5.2.2 Altre formule 72 5.3 Velocità di propagazione 74 5.3.1 Presenza di cloruri 76
Indice VII 6. Corrosione da cloruri 79 6.1 Meccanismo 79 6.1.1 Contenuto critico di cloruri 80 6.2 Tempo di innesco 83 6.2.1 Penetrazione dei cloruri e innesco della corrosione 83 6.2.2 Contenuto superficiale 85 6.2.3 Coefficiente di diffusione effettivo 86 6.3 Velocità di propagazione 86 7. Aspetti elettrochimici 89 7.1 Calcestruzzo non carbonatato e senza cloruri 90 7.1.1 Caratteristica anodica 90 7.1.2 Caratteristica catodica 92 7.1.3 Condizioni di corrosione 93 7.2 Calcestruzzo carbonatato 94 7.3 Calcestruzzo contenente cloruri 96 7.3.1 Innesco e potenziale di pitting 96 7.3.2 Propagazione 97 7.3.3 Ripassivazione 98 7.4 Strutture polarizzate catodicamente o anodicamente 100 8. Corrosione da macrocoppie 103 8.1 Opere esposte all'atmosfera 103 8.2 Opere interrate o immerse 105 8.3 Aspetti elettrochimici 107 9. Corrosione da correnti disperse 113 9.1 Interferenza elettrica da corrente continua 113 9.1.1 Il caso delle tubazioni interrate 113 9.1.2 Interferenza nelle opere in e.a. e c.a.p. 116 9.1.3 Calcestruzzo non carbonatato e non inquinato da cloruri 116 9.1.4 Strutture che non si corrodono, ma inquinate da cloruri 120 9.1.5 Strutture che già si corrodono 121 9.1.6 Sviluppo di idrogeno 122 9.2 Interferenza da corrente alternata 122 9.2.1 Meccanismo di corrosione 123 9.2.2' Densità di corrente 123 9.3 Diagnosi e monitoraggio dell'interferenza 124 9.4 ProteJÌone dalle correnti disperse 125 10. Infragili~~nto da idrogeno 127 10.1 Corrosione sotto sforzo 128 10.2 Cedimento in servizio degli acciai ad alta resistenza 129.; 10.2.1 Innesco della cricca r 129 10.2.2 Propagazione della cricca 130
VIII Indice ~, 10.2.3 Rottura di schianto 132 10.2.4 Condizioni critiche 133 10.2.5 Morfologia della frattura l 134 10.3 Condizioni metallurgiche, meccaniche e di carico ' 135 10.3.1 Suscettibilità alla corrosione sotto sforzo (prova FIP) 136 1 O.4 Condizioni ambi~ntali 136 10.4.1 Intervalli critici di potenziale e ph 137 10.5 Idrogeno generato durante l'esercizio 138 10.5.1 Calcestruzzo non carbonatato e non contenente cloruri 139 10.5.2 Calcestruzzo carbonatato 139 10.5.3 Calcestruzzo contenente cloruri 139 10.5.4 Armature protette catodicamente 139 10.6 Idrogeno generato prima del riempimento delle guaine 141 11. Principali fattori 143 11.1 Analisi dei casi di corrosione 143 11.2 Rapporto aie e stagionatura 147 11.3 Spessore di copriferro 147 11.4 Fessure 149 11.5 Condizioni di aggressività 153 12. Prevenzione 159 12.l Qualità del calcestruzzo 160 12.2 Prevenzione secondo le norme 163 12.3 Valutazione della vita di servizio 167 12.3.1 Opere carbonatate 168 12.3.2 Strutture marine 172 12.4 Misure di protezione aggiuntiva 175 13. Interventi sul calcestruzzo 179 13.1 Proporzionamento della miscela (mix design) 179 13.2 Additivi fluidificanti 183 13.3 Aggiunte minerali 184 13.3.1 Scoria granulata d'altoforno e ceneri volanti 184 13.3.2 Fumo di silice 185 13.4 Trattamenti superficiali 186 13.4.1 Rivestimenti organici 187 13.4.2 Trattamenti idrorepellenti 187 13.4.3 Trattamenti che portano alla chiusura dei pori 190 13.4.4 Rivestimenti cementizi 190 13.4.5 Efficienza 191 13.4.6 Effetti negativi 192 13.5 Inibitori di corrosione 193
Indice IX 14. Armature resistenti a corrosione 14.1 Acciai per armature 14.1.1 Acciai per calcestruzzo armato 14.1.2 Acciai per precompressione 14.1.3 Comportamento in calcestruzzo carbonato o con cloruri 14.2 Acciai inossidabili 14.2.1 Proprietà meccaniche 14.2.2 Saldabilità 14.2.3 Coefficiente di dilatazione termica 14.2.4 Costo 14.2.5 Resistenza alla corrosione 14.2.6 Accoppiamento con acciaio al carbonio 14.3 Armature di acciaio zincato 14.3.1 Condizioni di corrosione 14.4 Armature rivestite con resine epossidiche 14.4.1 Caratteristiche del rivestimento 14.4.2 Resistenza alla corrosione 14.4.3 Efficacia 15. Ispezione e diagnosi 15.1 Ispezione 15.2 Analisi sul calcestruzzo 15.3 Tecniche elettrochimiche 15.3.1 Mappatura del potenziale 15.3.2 Polarizzazione lineare 15.3.3 Resistività del calcestruzzo 15.4 Monitoraggio 15.5 Previsione della vita residua 16. Recupero di opere danneggiate dalla corrosione 16.1 Livelli decisionali 16.1.1 Primo livello 16.1.2 Secondo livello 16.2 Principi base 16.3 StrutJure carbonatate 16.3.1 Ripassivazione delle armature 16.3.4 Controllo dell'umidità del calcestruzzo 16.313 Rivestimento delle armature 16.4 Str~tture inquinate da cloruri 16.4.1 Ripassivazione delle armature 16.4.2 Controllo dell'umidità del calcestruzzo e rivestimento delle armature 16.4.3 Inibitori di corrosione 16.5 Durabilità dei ripristini strutturali con FRP 199 199 200 201 203 204 204 205 206 206 207 209 212 213 215 215 215 216 219 219 220 223 223 227 229 231 233 237 239 239 241 241 241 242 245 246 246 248 250 251 251
X Indice #, 17. Tecniche elettrochimiche 253 17.1 Effetti della circolazione di corrente 253 1 17.1.1 Effetti positivi 254 17.1.2 Effetti negativi ' 255 17.1.3 Lavoro motore e resistenza di reazione 256 17.1.4 Come operano le tecniche 257 17.2 Protezione catodica 258 17.2.1 Calcestruzzo contaminato da cloruri 259 17.2.2 Calcestruzzo carbonatato 261 17.2.3 Prevenzione catodica 262 17.204 Potere penetrante 263 17.2.5 Progettazione 264 17.2.6 Monitoraggio 266 17.3 Tecniche temporanee 267 17.3.1 Rimozione elettrochimica dei cloruri 268 17.3.2 Rialcalinizzazione elettrochimica 269 17.3.3 Fenomeni elettroosmotici 270 Appendice sull'uso del CD-Rom 275
TECNOLOGIE Il testo è rivolto al tecnici che si occupano della progettazione, realizzazione, manutenzione, gestione e recupero delle opere in calcestruzzo armato; fornisce le conoscenze e I metodi per affrontare in modo razionale ed efficace il problema della loro durabilità. L'attenzione è prevalentemente rivolta alb corrosione delle armawre, che è la causa di degrado più diffusa e insidiosa. alle tecniche della prevenzione e al recupero delle strutture danneggiate. Il volume è utile per I corsi universitari o di perfezlonament0 o per le scuole di specializzazione che si occupano delle opere in c.alcesuuno annata e dei beni culwrall. " Al volume è allegata un CD-ROM che consente di: - consultare un ipertesto basato sui contenuti del libro e corredato da foto, animazioni 30, video e percorsi guidati; - eseguire esercitazioni relative a problemi di prevenzione, mix design. ripristino In differenti ambienà di corrosione e valutazione economica dei metodi di protezione aggiuntiva.. Pietro Ped eferri è professore ordinario nel settore Scienza e Tecnologia dei Materiali presso il Politecrnco di Milano. dove oene il corso di Corrosione e protezione dei materiah. Luca Bertolini è professore associato nel settore Scienza e Tecnologia del Materiali presso il Politecnico di Milano, dove tiene il corso di Tecnologia del materiali e chimica applicata., l ; '. i.) ISBN 88-386-0845-8 11 1111111 ~1 ~11 1 11111 1 111 11 9 788838 608452 >