La formazione dei calcinati da infiltrazioni saline nel calcestruzzo armato rappresenta una delle criticità più complesse nell’ingegneria dei materiali da costruzione, soprattutto in ambienti aggressivi come quelli marini o costieri. La penetrazione di cloruri e carbonati, innescata da cicli ripetuti di bagnatura-asciugatura e da differenze di potenziale elettrochimico tra l’armatura e la matrice, genera reazioni di alterazione che compromettono la durabilità strutturale. Questo approfondimento, esplorato con il livello di dettaglio tipico del Tier 2, analizza le fasi operative precise per prevenire e rimuovere i calcinati, con enfasi su parametri igrometrici e termici, tecniche di diagnosi avanzata e interventi mirati, sostenuti da metodologie testate su strutture storiche e moderne.
1. Fondamenti della formazione dei calcinati: meccanismi chimico-fisici alla base del degrado
La penetrazione di ioni cloruro e carbonato nel calcestruzzo avviene attraverso microfessure e porosità residua, dove reazioni chimiche alterano la matrice cementizia. Il cloruro, una volta raggiunta la soglia di corrosione (tipicamente >1000 ppm), innesca la corrosione dell’acciaio, con produzione di idrossidi che provocano un aumento di volume (fase di espansione) seguito da ritiro localizzato e microfessurazione (Figura 1). Il carbonato penetra parallelamente, generando un degrado alcalino che, in presenza di cloruri, accelera la dissoluzione dell’idrossido di calcio e la destabilizzazione delle trabecole cementizie.
Dati tecnici chiave: Diffusività del cloruro in calcestruzzo fresco: ~2×10–12 m²/s a 28 giorni; profondità critica di corrosione inizia a 2-3 m dalla superficie esposta.
Il potenziale elettrochimico tra armatura (tipicamente in acciaio con EFe ~ -0.44 V vs. SHE) e matrice esposta genera gradienti di corrente che accelerano la migrazione degli ioni cloruro e la migrazione dei cationi idrossido, con effetti cumulativi che intensificano la degradazione. Questo fenomeno è particolarmente critico in presenza di cicli bagnatura-asciugatura, dove l’alternanza di umidità favorisce la cristallizzazione di sali (es. cloruro di sodio) nei pori, inducendo tensioni di contrazione localizzate e propagazione delle microfessure.
“La differenza di potenziale è il motore silenzioso della corrosione: ogni centinaio di millivolt in più aumenta esponenzialmente il tasso di formazione di cloruri interni” – F. R. Bianchi, 2023
2. Strategie avanzate di stagionatura per prevenire i calcinati: controllo igrometrico e termico
La fase critica post-cementazione è la prima 72 ore, durante le quali un regime igrometrico controllato tra l’85% e il 95% di umidità relativa è imprescindibile per limitare l’idratazione eccessiva e prevenire la formazione di gradienti termici che inducono fessurazioni per contrazione. Questo intervallo ottimale favorisce la formazione di una matrice idraulica stabile e densa, riducendo la diffusività degli ioni aggressivi.
– Installare sensori wireless (es. capacitivi, tipo DHT-22 o sensori professionali LoRa) integrati nel getto, posizionati a 10 cm di profondità.
– Mantenere temperatura costante tra 20-25°C e umidità tra 85-95% mediante umidificatori a nebbia fredda o sistemi a membrana
– Monitorare in tempo reale con dashboard cloud (es. ThingsBoard o piattaforme IoT dedicate) per registrare deviazioni
– Esempio operativo: su una struttura a Genova, il controllo ha evitato picchi di umidità superiori al 98% che avrebbero causato gelo interno e microfessurazioni.
Fase 2: Controllo termico passivo e ventilazione regolata
– Isolamento termico con pannelli in lana di roccia o schiume a cellule chiuse, con spessori calcolati per limitare gradienti <5°C/m
– Ventilazione forzata a basso flusso (0.5-1.5 cfm) in zone esposte a irraggiamento diretto, per evitare accumulo di calore e condensazione superficiale
– Utilizzo di materiali a cambiamento di fase (PCM) nelle fasi finali per stabilizzare la temperatura interna.
Fase 3: Cicli di deumidificazione programmata
– Intervalli di 2-4 ore di asciugatura controllata (30-60 min) con deumidificatori a condensazione, seguiti da 1-2 ore di umidificazione mirata per favorire la cristallizzazione stabile dei carbonati
– Misurare la conducibilità elettrica residua post-deumidificazione: obiettivo <1.2 mS/cm per indicare matrice ripristinata
3. Diagnosi avanzata: metodi microcampionari e imaging per mappare il degrado
Per una valutazione precisa del rischio calcinato, è essenziale superare le analisi superficiali con tecniche in grado di quantificare la profondità e la densità delle zone alterate. Il Tier 2 evidenzia l’importanza di metodi non distruttivi integrati con analisi di laboratorio mirate.
Metodo A: Microcampionamento e FTIR quantitativa
– Prelevare campioni cilindrici (diametro 15 mm, profondità 2 mm) con percottitore a basso impatto
– Eseguire estrazione solvente (acetone/diclorometano) e analisi FTIR in modo standardizzato (fase di asciugatura 12h, temperatura 40°C)
– Identificare picchi caratteristici di cloruro (C–Cl ~850-870 cm−1) e carbonato (CO3 ~1400-1450 cm−1) con curva di calibrazione su campioni di riferimento
Metodo B: Imaging a raggi X quantitativo (QCT) standardizzato
– Utilizzo di sorgente a raggi X microfocus e rivelatore a scintillazione per acquisire profili 3D della densità volumetrica
– Software di elaborazione (es. ImageJ + plugin QCT) calcola la frazione volumetrica di fase calcina (Δρ) con soglia di -15% rispetto alla matrice
– Mappatura automatizzata in planimetrie rappresentative di zone critiche
Metodo C: Sonda a conduzione elettrica (EC probe) con correlazione di conducibilità ionica
– Inserimento di sonda a 4 elettrodi (spaziatura 2 cm) per misurare conducibilità in <10 mΩ/cm²
– Confronto con dati di laboratorio: un valore > 1.5 mS/cm indica degrado superficiale con probabilità >90%
4. Interventi mirati per la rimozione dei calcinati: ablazione selettiva e trattamenti chimici
Una volta confermata la presenza di calcinati tramite diagnosi avanzata, l’intervento deve essere preciso, mirato e minimamente invasivo per preservare la matrice cementizia. Il Tier 2 raccomanda un approccio a fasi, integrando tecnologie CNC, chimica controllata e trattamenti di barriera.
– Scansione laser 3D (risoluzione 0.5 mm) per mappare la geometria e la profondità dei calcinati
– Fresa a diamante a passata fine (diametro 0.8 mm, velocità 1200 gir/min) guidata da CN