Degrado delle strutture per microfessurazioni nel cemento armato

Degrado delle strutture in cemento armato per dilavamento e microfessurazioni

Il cemento armato è uno dei materiali da costruzione più utilizzati nel mondo, apprezzato per la sua resistenza, durabilità e versatilità.

Tuttavia, non è immune al degrado nel tempo, a seguito di fenomeni come il dilavamento e la microfessurazione.

Il degrado delle strutture in calcestruzzo per dilavamento è un fenomeno che si verifica quando l'acqua, scorrendo sulle superfici del calcestruzzo, porta via particelle fini e cemento, lasciando dietro di sé una superficie erosa e porosa.

Degrado per dilavamento muretto in calcestruzzo armato (foto arch Oliva)

Questo processo può essere accelerato da fattori come piogge acide, che aumentano la velocità e l'aggressività del degrado.

Le principali cause di questo tipo di degrado

Una della cause principali è il movimento dell'acqua: infatti, l'acqua che si muove attraverso il substrato può causare erosione e dilavamento, pressione di cristallizzazione dei sali all'interno dei pori del materiale, la quale può esercitare un'azione disgregatrice.

Altro fattore, causa di disgregazione dei materiali, è da imputarsi alle correnti eoliche, che possono contribuire al rapido asciugamento delle superfici, aumentando il rischio di dilavamento.

Per mitigare il degrado per dilavamento, è essenziale adottare misure preventive come una corretta impermeabilizzazione e una manutenzione regolare delle strutture esposte agli agenti atmosferici.

La penetrazione dell'acqua all'interno del calcestruzzo o delle strutture in genere, si verifica poichè detti materiali possiedono una capillarità che diventa la via preferenziale di transito dell'acqua e si traduce in una permeabilità che diventa causa prima dei vari effetti di degrado.

Impermeabilizzare le strutture in cemento armato in modo strutturale

Generalmente, l'impermeabilizzazione delle opere in calcestruzzo viene realizzata impiegando materiali come le geomembrane, le quali realizzano una barriera sulla superficie del manufatto senza realizzare un corpo unico con quest'ultimo.

Tale situazione espone il manufatto trattato a danni meccanici qualora essi siano interrati o ad alterazioni per invecchiamento termico, chimico e dovuti ai raggi UV, se situati fuori terra.

Confezionamento del calcestruzzo (foto pixabay)

Una produzione più radicale di tipo strutturale consente di rende il calcestruzzo impermeabile per un certo spessore, variabile da 5 sa 30 cm in pochi giorni a 30 cm in alcuni mesi, e fino a 1 metro dopo circa 1 anno.

Protezione delle strutture in cemento armato con l'aggiunta di additivi

La protezione del calcestruzzo con l'aggiunta di additivi la si realizza all'atto del confezionamento del prodotto stesso, additivandolo con materiali che realizzano una protezione impermeabilizzante per cristallizzazione.

La superficie così trattata, risulta inoltre perfettamente compatibile con l'acqua potabile, quindi adatta per cisterne e serbatoi di qualsiasi dimensione, consentendo di lavorare al loro interno senza produzione di vapori o esalazioni nocive per gli operai.

Esempio di manufatto in cls ben eseguito privo di difetti (foto pixabay)

Il materiale per realizzare questa tipologia d'intervento si presenta come un cemento in quanto è composto da cemento standard, sabbie di quarzo di ottima granulometria e diversi prodotti chimici inorganici attivi.



L'effetto impermeabilizzante si manifesta perché i prodotti chimici attivanti contenuti nel materiale, penetrano nel sistema capillare del calcestruzzo per mezzo dell'umidità e reagiscono con la calce libera e altri composti presenti nel calcestruzzo.

Si formano così, dei complessi chimici che riducono la dimensione dei capillari impedendo l'infiltrazione dell'acqua allo stato liquido, ma consentendo il passaggio del vapore e quindi i normali processi di maturazione del calcestruzzo stesso.

Quali sono le cause delle microfessurazioni nelle strutture in cemento armato?

La microfessurazione nel cemento armato può essere causata da vari fattori, tra cui:
carichi eccessivi, dovuti al superamento della capacità portante del materiale, microfessurazioni, da reazioni chimiche come l'attacco da solfati o la reazione alcali-aggregato, le quali compromettono l'integrità della struttura realizzata in calcestruzzo.

Un altro importante fattore, causa di alterazione del materiale, è provocato dalle variazioni termiche, come quelle conseguenti al ciclo gelo/disgelo o a forti fluttuazioni di temperatura, che possono indurre tensioni interne.

Particolare fessurazione in stato avanzato parete in cls (foto pixabay)

Errori nella progettazione, nella miscelazione, nel posizionamento o nella cura del cemento possono concorrere alla realizzazione di strutture meno resistenti, non idonee a sopportare in maniera sicura i carichi di progetto previsti.


Le conseguenze dei fenomeni di microfessurazione evidenziati in una struttura, comportano un aumento della permeabilità del calcestruzzo, con conseguente corrosione dell'armatura.

Riduzione della resistenza, ossia compromissione della capacità portante della struttura, deterioramento visivo, con deprezzamento del manufatto.

Per affrontare il problema delle microfessurazioni, si possono adottare diverse strategie, in testa alle quali si posiziona il monitoraggio della struttura nel tempo, mediante ispezioni regolari per identificare precocemente gli eventuali fenomeni di microfessurazione in atto.

Come prevenire le microfessurazioni nel cemento armato attraverso i controlli

La prevenzione dei fenomeni di microfessurazione si realizza inoltre impiegando materiali innovativi, costituiti da additivi e materiali compositi per migliorare la resistenza del cemento.

In presenza dei fenomeni di microfessurazione già evidenziatesi, è possibile intervenire mediante delle tecniche di riparazione, come iniezioni di resine, impiego di malte speciali per sigillare le fessure.

Particolare fenomeno di degrado strutturale travetto in cls (foto arch. F. Oliva)

Mentre il fenomeno del dilavamento, comporta principalmente danni meno gravi per la stabilità e sicurezza statica delle strutture, le microfessurazioni sono più pericolose per la sicurezza e la durata di una struttura.

La microfessurazione è un problema serio per le strutture in cemento armato, ma con la giusta attenzione e manutenzione, è possibile mitigare i rischi e prolungare la vita delle costruzioni.

Un esempio per tutti è rappresentato dai fenomeni di carbonatazione del calcestruzzo che provoca nel tempo forti ossidazioni delle strutture, arrivando a ridurne i diametri con grave rischio per la stabilità delle stesse.

Ossidazione dei ferri di armatura ed espulsione del copriferro (Foto Arch. F. Oliva)

In una struttura in calcestruzzo ben realizzata e manutenuta, Il calcestruzzo costituisce un elemento protettivo per i ferri di armatura in quanto la calce in esso presente crea un ambiente alcalino.

In tale ambiente, si sviluppa l'ossido ferrico impermeabile che difende le barre di armatura dall'attacco dell'ossigeno e dell'acqua che penetrano attraverso la porosità capillare del calcestruzzo. Qesto processo è noto come passivazione del ferro.

La carbonatazuione del calcestruzzo è una della cause del suo degrado

Uno degli agenti più deleteri per il calcestruzzo è rappresentato dall'anidride carbonica; essa, combinandosi chimicamente con la calce presente nel calcestruzzo, la trasforma in carbonato di calcio (calcare) e vapore acqueo.

Il calcare ha valori propri di pH ben più bassi della calce (intorno a 9 contro 13-14 della calce). Quando il pH scende sotto il valore 11, l'ambiente diventa ostile per i ferri di armatura che si depassivano, cioè diventano vulnerabili all'attacco dell'ossigeno e dell'acqua e quindi si arrugginiscono.

Quando 1 mm di acciaio arrugginisce, aumenta il suo volume di circa 7 volte, innescando un fenomeno irreversibile che provoca l'espulsione del calcestruzzo.

Forte degrado strutturale con ossidazione armature (foto Pixabay)

Questo fenomeno, definito carbonatazione del calcestruzzo, determinerà una notevole riduzione della durata e della sicurezza delle strutture stesse.

Il danno non è solo di natura estetica ma anche e soprattutto strutturale, in quanto l'area dei ferri d'armatura prevista dal progetto non è più rispettata a causa della ruggine che ha consumato l'acciaio.

Pertanto occorre intervenire per ripristinare la struttura, attraverso una serie di interventi tesi a ripristinare la condizione di passivazione delle armature, unitamente alla ricostruzione dello strato protettivo di materiale deteriorato.