Pavimenti Industriali in cls

No, non é un cimitero indiano né un sito archeologico.
Semplicemente é un sottofondo "pronto" per ricevere un nuovo pavimento in calcestruzzo, questo almeno secondo l'impresa appaltante.
La "massicciata" (se così si può definire) poggia su vecchi fusti industriali i quali, corrodendosi, hanno rilasciato nel terreno i liquidi che contenevano. Lo stesso vale anche per i muri perimetrali, che poggiano anch'essi su quel che rimane dei fusti.

Questo accade nel 2018.

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In breve, Il “pop-out” è un fenomeno di degrado del calcestruzzo, provocato da una reazione alcali-aggregati. Tale reazione chimica, porta alla formazione di un silicato gelatinoso in grado di espandersi e creare distacchi della parte corticale del calcestruzzo (da qui il nome pop-out).
Tale fenomeno si manifesta generalmente dopo alcuni mesi dalla messa in opera del pavimento e può proseguire anche per anni. Sulla superficie della pavimentazione si presenteranno distacchi di parti di calcestruzzo, di forma tendenzialmente conica e di larghezza generalmente pari a 1,5 - 4 cm.
 

Perché avviene?
Per far si che la reazione avvenga, é necessaria la presenza contemporanea di 3 fattori:
• presenza di aggregati silicei reattivi criptocristallini-amorfi all'interno dell'impasto di calcestruzzo (generalmente opale e calcedonio).
• concentrazione di alcali (potassio e sodio) nel cemento.
• Umidità.
L'interazione di tali fattori, porta alla formazione di silicato sodico in forma gelatinosa, la cui espansione porta al distacco di parti di calcestruzzo o del solo strato d'usura. Tale reazione può essere accentuata in concomitanza all'uso di sali disgelanti od il lavaggio con detergenti contenenti candeggina o varechina.
Come accertare le cause?
Un esperto di settore può riconoscere facilmente il fenomeno di pop-out in una pavimentazione industriale solamente esaminando visivamente le parti in distacco. Tuttavia, per avere un riscontro oggettivo é possibile effettuare un test colorimetrico, al fine di accertare che il gel espansivo si tratti effettivamente di silicato sodico.
Come ripristinare?
Il recupero di un pavimento industriale soggetto a fenomeno di pop-out non è semplice, ne tantomeno economico. Occorrerà valutare, caso per caso, le tempistiche e le modalità di rivestimento con un sistema resinoso.
 

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La planarità è lo stato di una superficie piana che non presenta irregolarità, sia convesse che concave. La planarità è indipendente dalla pendenza e dall’orizzontalità. Il grado di planarità di una pavimentazione deve essere definito contrattualmente, anche ai fini della scelta del metodo costruttivo. Il valore che, da normativa UNI 11146, viene richiesto ad una pavimentazione in calcestruzzo é pari a +/- 4 millimetri su 1 metro, +/-5 millimetri su 2 metri e +/-6 millimetri su 3 metri.
Per tolleranze più restrittive, come ad esempio per le corsie superflat delle logistiche, non esiste un riferimento UNI ma si riconduce alla normativa DIN18202 (la quale tuttavia non avrebbe alcun valore legale sul mercato italiano).
In alternativa é possibile stabilire contrattualmente delle tolleranze diverse da quelle riportate, purché esse siano effettivamente realizzabili e vengano accettate dall'impresa appaltatrice.

Il metodo per verificare la planarità.

La misurazione della planarità dovrà essere effettuata madiante rilevazioni a campione con staggia di lunghezza pari alla misurazione richiesta (1, 2 o 3 metri). Agli estremi del regolo dovranno essere applicati degli spessori/tasselli aventi base 50x50 mm ed altezza pari alla tolleranza prevista.  Un terzo tassello, di pari dimensioni, verrà utilizzato quale unità di misura della tolleranza prevista.
Esistono in commercio specifici strumenti computerizzati per "mappare" la planarità di un pavimento, i quali tuttavia sono ad appannaggio di pochi professionisti a causa del costo particolarmente elevato.

Dove, come, quando.

Le misurazioni a campione dovranno essere effettuate ad almeno 50 cm di distanza da pozzetti, soglie, pilastri, giunti e da ogni spiccato in elevazione; questo a causa della naturale tendenza del calcestruzzo ad imbarcarsi in prossimità degli stessi.
La misurazione della planarità deve tassativamente essere effettuata entro e non oltre 72 ore dal termine dei getti del pavimento, onde evitare che la perdita di acqua (di cui il calcestruzzo é ricco) infici negativamente sulle rilevazioni a causa dell'effetto Curling. Controlli di planarità eseguite a settimane, se non mesi di distanza dai getti, sono del tutto prive di significato e, generalmente, puramente pretestuose.

Criteri di accettazione.

Per essere accettata, sulla pavimentazione si devono presentare due condizioni:
• almeno il 90% delle misurazioni preventivamente concordate deve essere conforme ai valori di riferimento.
• il 10% delle misurazioni preventivamente concordate non può comunque superare il valore di riferimento aumentato del 25% in ogni singola rilevazione.

Interventi di ripristino.

Qualora siano necessari interventi di ripristino della planarità, é possibile intervenire localmente con sistemi che dovranno essere concordati singolarmente con la D.L.
Tuttavia, é bene evidenziare che ogni intervento porterà sicuramente a difformità estetiche, le quali non possono essere considerate discriminanti per la buona riuscita dell'opera.

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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.

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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Lo spunto per la realizzazione di questo breve articolo mi viene dato da una richiesta che mi è stata posta pochi giorni fa, ovvero la preventivazione di un pavimento in calcestruzzo per un’area esterna di 670 mq con pendenza di 2-3 millimetri al metro (0,2/0,3%), in cui si dovrà GARANTIRE il deflusso delle acque meteoriche verso i pozzetti di raccolta e l’assenza di ristagni d’acqua.
Personalmente posso garantire il contrario, ovvero che con una pendenza di 2 o 3 millimetri/metro (sempre che essa sia realizzabile in un manufatto posato manualmente) ci saranno sicuramente dei ristagni d’acqua.
La norma UNI 11146 “Criteri per la progettazione, la costruzione ed il collaudo di pavimenti in calcestruzzo” indica che per evitare ristagni di acqua le pavimentazioni esterne devono essere realizzate con una pendenza di ALMENO 15 mm/m.
Qualcuno definisce questa pendenza come “esagerata”, in quanto l’acqua può defluire correttamente anche con pendenze decisamente inferiori.
In realtà la UNI 11146 non sbaglia, in quanto:

  • L’acqua non ha le ruote (mi si perdoni il sarcasmo). Immaginate il parabrezza della vostra auto quando piove. Alcuni veicoli tipo furgoni o camion hanno parabrezza praticamente verticali, eppure quando piove occorre utilizzare i tergicristalli per asportare il velo di acqua che aderisce alla superficie.
  • Il margine di errore umano. I pavimenti in calcestruzzo sono manufatti che vengono realizzati a mano, pertanto un margine di errore millimetrico non può essere contemplato.
  • Ultimo ma più importante: l’imbarcamento delle piastre di calcestruzzo! Il calcestruzzo è un materiale che, allo stato semi-fluido contiene una elevata quantità di acqua. A seguito delle fasi di posa tale acqua evapora, ma in modo differenziale tra lo stato corticale esposto all’aria e lo strato di fondo. La perdita di volume differenziata tra strato superficiale ed inferiore crea deformazioni tali da imbarcare le piastre. Se l’imbarcamento è superiore alla pendenza del pavimento, risulta ovvio che le piastre di cls tratterranno l’acqua piovana.
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