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Indagini relative all’individuazione della profondità di carbonatazione nel cls

Realizziamo indagini diagnostiche per rilevare la profondità di carbonatazione, ovvero, di degrado del calcestruzzo.

Rilasciamo relazioni tecniche, firmate da ingegnere civile abilitato, contenenti i risultati delle indagini, la profondità del cls carbonatato e gli eventuali interventi necessari.


Effetti della carbonatazione
Il fenomeno della carbonatazione deteriora progressivamente il calcestruzzo  e i ferri d’armo fino a comprometterne le qualità statiche e portanti.


 
  
 
Effetti della carbonatazione del cls e dell'aggressività dell'ambiente esterno sui ferri d'armo di una struttura in c.a.

Scopo dell’indagine
Il calcestruzzo  carbonatato deve venire rimosso e rimpiazzato con apposite malte in tutti gli interventi di manutenzione ordinaria e straordinaria di strutture in cemento armato.
 
Risultati dell’indagine
L’indagine relativa alla profondità di carbonatazione del calcestruzzo  permette di valutare:
1) se il calcestruzzo  è carbonatato, ovvero, degradato;
2) la profondità di carbonatazione, ovvero, la profondità di degrado del calcestruzzo;
3) lo strato di calcestruzzo che dovrà venire asportato e rimpiazzato con apposite malte.
 
Utilità dell'indagine per il progettista
Le precedenti indicazioni sono fondamentali per il progettista incaricato delle opere di manutenzione di una struttura in cemento armato.
 
Analisi diagnostica per rilevare le condizioni dei cementi armati strutturali
Il monitoraggio è finalizzato all'accertamento dello stato di danneggiamento e di degrado degli elementi strutturali in cemento armato utilizzando le più idonee tecniche di indagine.
 
Fronte carbonatazione
Vengono realizzate prove strumentali per determinare l'evoluzione del fronte di carbonatazione nelle strutture in cemento armato a vista per ricavare le informazioni necessarie alla pianificazione di un piano di gestione e manutenzione delle strutture.
 
Fasi dell’indagine
Per emettere una corretta diagnosi sul degrado di strutture in conglomerato cementizio armato si esegue l'indagine secondo le seguenti fasi:
1) raccolta dati;
2) esame della documentazione esistente;
3) esame visivo in sito;
4) prove di perforazione;
5) prove con fenolftaleina;
6) rielaborazione ed analisi dei risultati con apposito software.
 
Schede di rilievo
I risultati delle prove vengono elaborati ed utilizzati per la compilazione delle schede di rilievo, mentre la documentazione fotografica raccolta permette di completare le informazioni.
 
Analisi profondità di carbonatazione
Il procedimento previsto dalla norma UNI 9944/1992 prevede di determinare le caratteristiche sullo stato di conservazione delle armature mediante il prelievo e l'analisi di campioni di calcestruzzo.
Il prelievo dei campioni viene effettuato tramite prelievo di polveri per mezzo di un trapano a percussione.
 
Caratteristiche della fenolftaleina
La misura della profondità di carbonatazione viene svolta utilizzando una soluzione di fenolftaleina all'1% in alcol etilico, che vira al rosa se a contatto con materiali il cui pH è maggiore di 8,3÷10 e rimane incolore per valori di pH inferiori.


Fenomeno della carbonatazione del calcestruzzo    
Il  calcestruzzo che  riveste le  armature, in  genere caratterizzato  da un  pH compreso tra 13 - 14, ha  delle caratteristiche  protettive nei  confronti del ferro  d’armo che si  ricopre di  un film  di ossido  di pochi  nanometri di  spessore.
L'alcalinità  del  calcestruzzo  si  riduce  progressivamente  al  contatto con l'anidride carbonica presente nell'atmosfera, per cui il pH si riduce a valori 9 (carbonatazione del calcestruzzo ).
In queste nuove condizioni il  film di ossido viene distrutto e si annullano le condizioni di passività, ovvero, di protezione dal parte del calcestruzzo  delle armature.


Riduzione della sezione resistente
L'aggressione procede fino a ridurre considerevolmente la sezione resistente delle armature, la cui collaborazione con il calcestruzzo risulta per di più limitata dal decadimento dell'aderenza.
 
Fessurazione del calcestruzzo 
I prodotti della corrosione occupano un volume maggiore rispetto allo strato metallico aggredito. L'aumento di volume all'interfaccia metallo-calcestruzzo provocano la fessurazione del calcestruzzo.


Penetrazione carbonatazione
La penetrazione della carbonatazione dipende, oltre che dalle caratteristiche intrinseche del getto di calcestruzzo (tipo di cemento, rapporto acqua cemento, porosità, messa in opera, compattazione, stagionatura, fessurazione, copriferro,….) anche dalle condizioni ambientali (umidità, temperatura, concentrazione CO2 nell'aria, esposizione,….).
 
Esposizione delle strutture
La presenza di alternanza di condizioni di bagnato e asciutto, come quelle provocate dalla pioggia sulle facciate delle strutture in cemento armato, costituisce le condizioni migliori per la corrosione delle armature.
 
Classi di esposizione delle strutture in cemento armato
La Norma UNI EN 206 suddivide i livelli delle condizioni di aggressività ambientale definendo 4 livelli per la corrosione da carbonatazione:
XC1 secco o saturo;
XC2 umido, raramente secco;
XC3 moderatamente umido;
XC4 cicli di bagnamento e asciugamento.
La conoscenza approfondita delle cause perturbatrici della carbonatazione permette la scelta dei punti di prova, prediligendo quelli più sensibili o in cui l'evoluzione del fenomeno appare più avanzata.


Metodologia di rilievo
Una volta individuate le zone in grado di fornire i risultati più significavi si procede con la prova.
Sul punto prescelto, in aderenza con il manufatto da analizzare, si posiziona il dispositivo di raccolta corredato della provetta di accumulo.
Utilizzando un trapano a percussione eseguiamo la penetrazione del calcestruzzo procedendo con velocità costante per tutta la durata dell'operazione.

  

Misurazioni
Al termine della perforazione si determina con precisione la lunghezza del campione di polvere prelevato e lo si rapporta alla misurazione dell'effettiva profondità del foro nel manufatto.
 
Analisi con la fenolftaleina
Utilizzando una pipetta tipo Pasteur stendiamo un velo di fenolftaleina lungo il taglio longitudinale svasato presente sulla speciale provetta in modo da far penetrare il liquido all'interno della polvere del campione.





Calcestruzzo  carbonatato
Il calcestruzzo carbonatato non modifica il suo colore, mentre quello non ancora raggiunto dalla carbonatazione assume il tipico colore rosa.
A questo punto, si misura con precisione millimetrica la lunghezza della parte carbonatata distinguendola dalla parte non degradata.
Il rapporto di scala determinato in precedenza permette di calcolare il valore reale del fronte di carbonatazione nel punto del manufatto analizzato.
 
Chiusura del foro di prelievo del calcestruzzo  
L'utilizzo di un apposito stucco per cemento consente la chiusura del foro prodotto durante il prelievo e restituisce l'aspetto originario all'elemento provato, annullando la possibilità di aggressione degli agenti esterni che potrebbero accelerarne localmente il degrado.
 
Schede di rilievo
Le informazioni inerenti la prova vengono predisposte con un'apposita scheda di rilievo, secondo norma UNI 9944/1992, che organizza le misurazioni effettuate e consente una rapida lettura di sintesi di ogni prova.
 
Contenuti della scheda di rilievo
La scheda di rilievo riporta le principali indicazioni relative all'identificazione della prova e all'esito del rilievo.
L'Identificazione della prova riassume le informazioni necessarie alla localizzazione univoca del punto di prelievo, alla descrizione delle principali caratteristiche del calcestruzzo nonché delle condizioni ambientali riscontrate.
 

Esito del rilievo
L'esito del rilievo riporta le principali grandezze misurate nelle diverse fasi della procedura di verifica della carbonatazione.
La determinazione del rapporto di scala tra la profondità del foro e la quantità di polvere contenuta nella provetta consente il calcolo della profondità di carbonatazione con precisione millimetrica.
 
Elaborazione dati e risultati
Oltre alla tabella di riepilogo contenente le misurazioni di tutte le prove eseguite, viene riportata una scheda di sintesi contenente il grafico della propagazione della carbonatazione, riferito al valore medio delle profondità di carbonatazione misurate, utile per la previsione della vita residua della struttura.
 
Software
Un apposito software permette la redazione di una completa relazione contenente l’effettiva profondità di carbonatazione del calcestruzzo.
 
Utilità per il progettista
È sulla base di tale relazione che il progettista sarà in grado di valutare gli interventi e i prodotti necessari per rimediare al degrado della struttura in cemento armato esaminata. 

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