La fessurazione nei pavimenti industriali di calcestruzzo è un fenomeno complesso influenzato da diversi fattori, legati al materiale (ritiro, resistenza a trazione, composizione del mix), legati ai fattori ambientali (escursioni termiche, umidità, cicli di gelo e disgelo, vento, aggressività ambientale), ed anche legati a fattori strutturali e geotecnici (sollecitazioni da carichi, cedimenti differenziali del terreno, vibrazioni ed impatti, discontinuita strutturali, assenza di giunti di contrazione).
Questa nota tecnica ha lo scopo di informare sulle cause e sull’importanza della fessurazione per la durabilità dei pavimenti industriali di calcestruzzo.
Le norme cogenti e la letteratura di settore spiegano come la formazione di fessure possa essere influenzata da una varietà di fattori, in particolare le Norme Tecniche per le Costruzioni (NTC) del 2018 affrontano il tema delle fessure nel calcestruzzo strutturale, concentrandosi principalmente sul controllo dell'ampiezza delle fessure (0,3-0,4 mm) per garantire la durabilità delle strutture. Preme in questo contesto ricordare che le NTC 2018 considerano la fessurazione nelle strutture come uno stato limite di esercizio, ovvero una condizione che, se superata, non compromette la sicurezza della struttura, ma ne può pregiudicare la funzionalità. Non solo, ma forniscono indicazioni su come calcolare l'ampiezza delle fessure, tenendo conto di fattori come le proprietà dei materiali, le sollecitazioni agenti e le condizioni ambientali.
Infatti, l’obiettivo principale per il progettista è quello di limitare l'ampiezza delle fessure per prevenire la corrosione delle armature (poco interessante per i pavimenti) e altri fenomeni di degrado che possono coinvolgere la superficie del pavimento. Proprio per quanto precede, le NTC 2018 fanno distinzioni tra elementi le cui armature risultano poco sensibili alla corrosione (come ad esempio i pavimenti e le strutture portanti in ambienti protetti) e armature sensibili (come ad esempio le strutture portanti alla mercè della situazione climatica).
Diviene dunque fondamentale valutare attentamente le fessure nel pavimento di calcestruzzo, per determinarne le cause che le hanno generate e per valutarne il rischio per la durabilità del manufatto stesso. Infatti le fessure possono essere sottili o larghe, superficiali o profonde, lineari o ramificate, così come la loro posizione ed il loro andamento regolare o irregolare possono fornire indicazioni sulle cause che le hanno generate.
La valutazione dello stato fessurativo risulta cruciale per distinguere tra fessure significative e fessure insignificanti per la sicurezza e la durabilità di un pavimento industriale di calcestruzzo.
Le fessure negli elementi in calcestruzzo, sono un fenomeno comune che può essere influenzato dalle variabili geotecniche, ovvero le variabili che riguardano le proprietà del terreno che, giocando un ruolo cruciale nella stabilità delle costruzioni, può causare deformazioni e fessurazioni nelle strutture. Per quanto concerne i pavimenti su massicciata, le fessure da variabili geotecniche sono da escludere in quanto se la massicciata è realizzata correttamente (per coefficiente di Winkler e per palanarità), il loro impatto è ridotto.
La verifica del modulo/coefficiente di Winkler della massicciata deve essere sempre verificato con le prove su piastra.
Anche le variabili strutturali giocano un ruolo significativo per lo stato fessurativo di un pavimento, ovvero per quelle variabili che riguardano le caratteristiche e il comportamento del pavimento stesso sotto l'azione di carichi, e di sollecitazioni, quali vibrazioni e impatti che superano la resistenza del materiale. Ma anche la presenza di discontinuità nel pavimento, (ovvero spiccati in elevazione quali fori, chiusini, muri, aperture e angoli vivi dei pilastri) interagisono con il pavimento per il fatto che, contrastandone i ritiri e le dilatazioni, innescano una concentrazione di tensioni che favoriscono la fessurazione.
Pertanto, le fessure da variabili strutturali sono spesso larghe (circa 1mm) e la causa deve essere ricercata nei cedimenti della massicciata, nei sovraccarichi (o carichi applicati prima del raggiungimento delle resistenze di progetto), nella presenza di disontinuità ed anche in errori di progettazione. Quindi l’indagine potrebbe far comprendere se le fessure sono significanti o insignificanti per la durabilità del pavimento.·
Per quanto concerne i pavimenti lo stato fessurativo derivante dalle variabili strutturali deve essere scientemente analizzato per stabilirne la provenienza e la gravità. Ad esempio:una situazione aggravante sono le fessure da sovraccarico o da carico prematuro (tipiche da punzonamento), mentre fessure innescate dagli spigoli di chiusini, caditoie, angoli vivi dei pilastri e dei muri sono insignificanti e non riducono la portata del pavimento perché derivanti da spiccati che contrastano il ritiro e le dilatazioni del calcestruzzo/pavimento.
Per ridurre lo stato fessurativo nei pavimenti non si deve sottovalutare il ruolo di una progettazione completa, comprensiva di:una relazione di calcolo che considera i carichi d’esercizio, il dimensionamento delle armature ed il loro posizionamento e la qualità del calcestruzzo.
un elaborato costruttivo che comprende una serie di informazioni dettagliate per garantire la corretta realizzazione e la durabilità della pavimentazione tra le quali: la descrizione stratigrafica del sistema pavimento; le caratteristiche del calcestruzzo senza ignorare di prescrivere la fattibile riduzione dei ritiri del mix; le caratteristiche prestazionali dei diversi prodotti (barriera al vapore o strato di scorrimento, materiale comprimibile per isolamenti, caratteristiche e posizionamento dell’armatura, indurente superficiale, stagionante chimico, caratteristiche dei giunti e loro materiali di riempimento o sigillatrura, eventuale rivestimento resinoso se necessario) ed infine la descrizione dei controlli da effettuare in cantiere durante la posa in opera.tavole sui dettagli costruttivi che riportano in pianta ed in sezione i giunti di costruzione, di isolamento e di contrazione prescrivendone anche la profondità dei tagli.
Per i pavimenti esterni saranno riportati anche i giunti di dilatazione.
Le tavole riporteranno anche gli eventuali elementi citici che dovranno essere rispettati durante la costruzione.
Gli elementi strutturali in calcestruzzo, anche se protetti da casseri sono soggetti a subire lo stato fessurativo (vedi NTC 2018), quindi a maggior ragione dobbiamo tollerare lo stato fessurativo presente nei pavimenti industriali per le variabili ambientali proprio perché sono caratterizzati da ampia superficie a basso spessore e non protetti da casseri e quindi vulnerabili.
Queste variabili, legate alle condizioni ambientali in cui si trova il manufatto, possono accelerare o aggravare il processo di fessurazione per dilatazione e contrazione termica, così come per cicli di gelo e disgelo (per piazzali esterni), che innescano un progressivo degrado superficiale e, da non sottovalutare, il ritiro igrometrico che è altamente sensibile alla situazione climatica del momento del getto. Infatti, il ritiro di un pavimento in calcestruzzo interessa la superficie dal momento di inizio getto (ritiro plastico e ritiro autogeno) sino al raggiunginmento delle resistenze di progetto, per poi ridursi a velocità decrescente (ritiro da essicamento) sino ad annullarsi dopo circa 12 mesi.
Per quanto concerne i pavimenti lo stato fessurativo derivante alle variabili ambientali deve essere scientemente analizzato non solo durante i sopralluoghi, ma soprattutto in fase progettuale. In particolare al progettista spetta l’obbligo di considerare con una prequalifica, una miscela a basso ritiro <0,5 mm/m poiché proprio il ritiro, nella dinamica della fessurazione, ha un ruolo prevalente e preponderante.
Il calcestruzzo, con cui vengono costruiti tutti i pavimenti, subisce una variazione di volume durante la fase di presa e di indurimento per la progressiva eliminazione dell'acqua contenuta nella miscela, che diviene quindi fortemente influenzata dalla situazione climatica del momento. Ovvero tutti i pavimenti di calcestruzzo subiscono una deformazione indipendente dal carico d’esercizio, risultando fortemente vulnerabili dal momento di inizio getto al momento dei tagli per la formazione dei giunti di contrazione sino al raggiungimento della resistenza meccanica di progetto.
In altre parole, i pavimenti di calcestruzzo risultano molto vulnerabili alla fessurazione da ritiro plastico, autogeno e da essicamento, per un periodo estremamente critico di circa 24-36 ore (periodo in cui la superficie non può e non deve essere calpestata) per poi, dopo l’esecuzione dei tagli per i giunti di contrazione, la vulnerabilità alla fessurazione si attenua quasi annullandosi al raggiungimento della resistenza meccanica di progetto.
Poiché, durante il processo di indurimento, il calcestruzzo perde acqua per evaporazione, avviene una riduzione del volume o ritiro della massa. Questo ritiro può generare tensioni interne che portano alla formazione di fessure anche se il pavimento non risulta ancora caricato. Nei pavimenti esterni privi di elementi strutturali (chiusini, caditoie e pilastri che possano contrastare i ritiri), solitamente si manifestano fessure sottili da ritiro per evaporazione dell’acqua d’impasto. L’evaporazione provoca un ritiro differenziale tra la superficie e gli strati interni del calcestruzzo, creando tensioni che superano la resistenza a trazione del calcestruzzo (e ben sappiamo che la resistenza a trazione del calcestruzzo è relativamente bassa). Queste fessure tendono ad avere un andamento irregolare e casuale. La loro forma frastagliata e curvilinea è dovuta al modo in cui le tensioni si propagano attraverso il materiale durante il ritiro, e possono aprirsi e chiudersi in funzione delle variazioni di temperatura e umidità.
Anche le variazioni termiche dell’ambiente possono causare forti contrazioni nel materiale che se superiori alla resistenza a trazione del materiale, innescano stati fessurativi poco desiderati.Infatti per I pavimenti esterni in fase di getto si manifestano escursioni di temperatura mal tollerati dal calcestruzzo come ad esempio l’irraggiamento diretto ed il successivo fresco della notte.
Il vento ed anche la sola semplice corrente d’aria, ha un'influenza significativa sui pavimenti di calcestruzzo, soprattutto durante le fasi di posa ed indurimento sino al raggiungimento delle resistenze di progetto (periodo di vulnerabilità). Infatti il vento o la corrente d’aria aumenta notevolmente la velocità di evaporazione dell'acqua dalla superficie del calcestruzzo ancora fresco portando a un ritiro plastico accelerato, con conseguente formazione di fessurazioni superficiali ad andamento obliquo.
Nella maggior parte dei casi, le fessurazioni causate da fattori ambientali non compromettono la resistenza strutturale del pavimento grazie al contributo efficace della massicciata di supporto. Tuttavia, possono risultare esteticamente sgradite (si ricorda che la norma CNR DT 211/2014 specifica che l'aspetto estetico non è considerato nella progettazione di un pavimento industriale, salvo accordi specifici).
In considerazione dello stato fessurativo e della loro ampiezza, non si ravvisa la necessità di procedere con la demolizione totale o parizale dell'area. Si suggeriscono, invece, interventi mirati di consolidamento e ripristino, in linea con la prassi comune e le normative vigenti in materia di conservazione del patrimonio edilizio.Infatti, la fessurazione nel calcestruzzo è un fenomeno che interessa la maggior parte delle strutture portanti e non portanti come meglio specificato nelle Norme Tecniche per le Costruzioni” (NTC 2018), ed in particolare nei pavimenti che sono un manufatto particolarmente sensibile all’evaporazione dell’acqua d’impasto in quanto caratterizzati da un basso spessore e da un’ampia superficie esposta alla situazione climatica del momento, caratteristiche queste che rendono i pavimenti di calcestruzzo più vulnerabili al rischio di fessurazioni e ritiro per la rapida perdita di umidità durante la fase di indurimento del materiale.
Una volta che una fessura si forma, può propagarsi nel tempo, a causa delle sollecitazioni esterne. La velocità di propagazione delle fessure dipende da diversi fattori, tra cui il tipo di calcestruzzo, l'entità delle sollecitazioni e le condizioni ambientali. In alcuni casi, le fessure possono propagarsi rapidamente a seconda dell’esposizione ambientale e dell’intensità dei carichi. Comunque tutte le fessure si possono riparare ad esclusioni delle fessure da punzonamento per carico prematuro o sovraccarico.
Si proceda con l'apertura della sede della fessurazione con disco diamantato, pulire e aspirare accuratamente la fessura, depolverare e sigillare con resina elastoplastica specifica per giunti.
L'intervento è raccomandato solo per fessure ampie da 0,5 mm/1,0mm o superiori. È bene sapere che qualsiasi riparazione accentuerà la visibilità della fessura, ma in un pavimento industriale l'aspetto estetico, salvo specifici accordi contrattuali, non é contemplato (D.T 211/2014 CNR)
Tiziano Massazzi
Tecnologo del calcestruzzo
Direttore tecnico @ ATEF srl
Autore del libro
I pavimenti industriali in resina
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