Pavimenti industriali in calcestruzzo soggetti ad aggressione chimica.

20/04/2018
pavimento-corrosione

Il calcestruzzo con cui vengono realizzati i pavimenti industriali (e tutte le altre opere), a seguito del processo di idratazione del cemento e formazione di idrossido di calcio, forma una materia dal PH estremamente alcalino, pari a circa 12,5/13.
Successivamente, a causa della perdita di anidride carbonica, il contenuto di idrossido di calcio si riduce, modificando l’alcalinità del materiale. Un calcestruzzo completamente carbonatato presenta un ph degli strati corticali (quelli che a noi interessano) pari a circa 8,5.
In funzione della propria natura alcalina, il calcestruzzo si comporta ottimamente a contatto con aggressivi chimici dal PH elevato, ma reagisce in modo pessimo alle aggressioni acide.
In realtà occorre precisare che non è il calcestruzzo nel suo “complesso” a degradarsi, bensì la pasta di cemento che lo compone e che ha funzione legante per gli inerti, i quali, a seguito di corrosione acida si troveranno esposti e con tendenza ad essere asportati dalla massa.

Le acque acide

Quando si parla di corrosione acida, si è portati a pensare che il ph dell’aggressivo chimico sia molto basso. In realtà, avendo il calcestruzzo un ph molto elevato, subisce una aggressione da tutto ciò che ha un PH inferiore a 12,5.
Difficile a credersi, ma la semplice acqua potabile dal ph neutro (circa 7) risulta quindi aggressiva verso un calcestruzzo giovane con ph 12,5/13!
Tuttavia, salvo particolari applicazioni, nella pratica quotidiana occorre tenere in particolare considerazione soli gli aggressivi che presentano un valore di ph inferiore a 6,5.
Pertanto, tutte le pavimentazioni che sono costantemente o saltuariamente a contatto con acqua o liquidi a ph acido, dovrebbero prevedere specifiche attenzioni in fase progettuale.

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Fermentazione organica e corrosione del calcestruzzo.

Gli aggressivi acidi presenti sulle pavimentazioni in calcestruzzo derivano principalmente dalla decomposizione organica del settore allevamento, agricoltura e biogas.
Le deiezioni animali, i cereali od il trinciato (materiali già tendenzialmente acidi), si decompongono producendo vari acidi, tra cui acido solforico, acido acetico, butirico, etc., i quali si disciolgono insieme alle acque piovane formando liquami che possono raggiungere ph 4,5.
L’azione corrosiva delle acque acide dilava la pasta di cemento che compone il calcestruzzo, esponendo gli aggregati i quali, non più legati dal cemento, di disgregheranno dalla massa di cls.
Dalla fermentazione organica si formano inoltre ammonio ed anidride carbonica.
L’ammonio reagisce con la pasta di cemento generando sali di calcio i quali, essendo facilmente solubili in acqua, verranno anch’essi dilavati ed asportati dal calcestruzzo.
L’eccesso di anidride carbonica libera, disciolta nelle acque forma acido carbonico il quale, come l’ammonio, reagisce con l’idrossido di calcio presente nel cemento, formando composti facilmente solubili e dilavabili.
L’azione corrosiva di questi liquami è talmente intensiva che, superfici di calcestruzzo non protette possono essere corrose sino a 5-8 millimetri all’anno.
Tale situazione interessa quindi tutte le pavimentazioni nel settore allevamento, i silos orizzontali (trincee) e depositi di cerali, stalle e mangiatoie, le aree complementari ai fermentatori Biogas, oltre che le aree ecologiche e depositi rifiuti.

Come limitare la corrosione ed il calcestruzzo classe XA

La corrosione del cls sottoposto a costanti aggressioni acide con ph >4,5 può essere totalmente eliminata solo con specifici rivestimenti anticorrosivi a base di resine epossidiche,poliuretaniche, etc..
Tuttavia l’applicazione di rivestimenti anticorrosivi risulta essere economicamente dispendiosa e, nel caso delle pavimentazioni, potrebbe essere controproducente se sopra le stesse c’è una attività intensiva (come nel caso dei silos orizzontali) in quanto il rivestimento potrebbe essere asportato dall’azione delle benne di carico.
La tecnologia e la conoscenza della materia calcestruzzo viene tuttavia in aiuto, con soluzioni in grado di limitare drasticamente i fenomeni di corrosione.
In primis occorre ricordare le classi XA, ovvero calcestruzzo soggetto ad attacco chimico da parte di acque del terreno e acque fluenti (p.to 4.1 prospetto 2 UNI EN 206-1):

XA1 - ambiente chimicamente debolmente aggressivo: a/cmax = 0,55; dosaggio minimo di cemento (kg/m3) = 320(300); minima classe di resistenza: C28/35(C30/37)
XA2 - ambiente chimicamente moderatamente aggressivo: a/cmax = 0,50; dosaggio minimo di cemento (kg/m3) = 340(320); minima classe di resistenza: C32/40(C30/37)
XA3 - ambiente chimicamente fortemente aggressivo: a/cmax = 0,45; dosaggio minimo di cemento (kg/m3) = 360; minima classe di resistenza: C35/45.


Il calcestruzzo in classi XA2 ed XA3 prevede un rapporto acqua/cemento molto basso, in modo da ottenere un calcestruzzo poco permeabile ai liquidi. La fluidità del cls (S4, S5 o SCC) dovrà essere ottenuta con additivi iperfluidificanti ed il cemento utilizzato dovrà essere resistente ai solfati ARS od AARS in accordo con la UNI9156.

Strato di usura.

Lo strato di usura (corazzante) a base di cemento e sabbia di quarzo, utilizzato normalmente in tutti i pavimenti in calcestruzzo, deve necessariamente essere eliminato. Ciò si rende necessario in quanto l’applicazione di un rivestimento corazzante con caratteristiche non analoghe a quelle previste dalle classi di esposizione XA vanificherebbe le prestazioni anticorrosive dello stesso.
Per offrire resistenza superficiale all’usura, risulta consigliabile effettuare un trattamento mediante applicazione di silicati di litio o silicati di sodio in dispersione acquosa.
Il trattamento a base di silicati di litio o sodio offre un duplice vantaggio:

  1. Formazione di cristalli di silicato all’interno delle porosità del calcestruzzo i quali, avendo una elevata durezza su scala di Mohs, sostituiscono eccellentemente il corazzante a base di quarzo.
  2. Netta riduzione della porosità superficiale del calcestruzzo. Diminuendo la porosità, diminuisce la permeabilità ai liquidi aggressivi e, di conseguenza, aumenta ulteriormente la resistenza agli acidi

Si, ma in pratica….

La realtà di cantiere deve talvolta mettere giustamente i “bastoni fra le ruote” alle teorie di cui sopra.  Occorre infatti considerare che il calcestruzzo XA non é di facile reperibilità in quanto deve essere realizzato con un cemento che non viene generalmente utilizzato negli impianti di betonaggio, i quali saranno ovviamente disposti a munirsene solo se il quantitativo di produzione di cls sarà proporzionato all’impegno.
Va inoltre aggiunto che il calcestruzzo XA3 non presenta caratteristiche propriamente consone alla realizzazione di pavimentazioni, a causa del bassissimo rapporto acqua/cemento oltre che alla vulnerabilità dello stesso nel periodo compreso tra la fine del getto ed il taglio dei giunti (periodo di vulnerabilità), in quanto il comportamento del cls può essere difficilmente prevedibile dal pavimentista.  Risulta di più facile applicazione un calcestruzzo C30/35 XC3, trattato superficialmente con rivestimenti anticorrosivi o con silicati  di litio/sodio.
Ciò non vuole "sbugiardare" quanto precedentemente scritto ma solamente riportare una visione più riconducibile alla gestione di un cantiere di piccole-medie dimensioni.

 

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