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Deformazione viscosa del calcestruzzo

La viscosità (o la deformazione viscosa o anche creep in inglese) rappresenta la variazione unitaria di lunghezza quando il calcestruzzo indurito è sottoposto all’azione di una sollecitazione di compressione o di trazione permanente per un determinato tempo, di solito continuamente, più raramente variabile ciclicamente.

Il professor Mario Collepardi ce ne parla nell’appuntamento di didattica online di oggi, in cui vedremo:

  • le definizioni di deformazione viscosa (creep) e rilassamento;
  • il creep puro e da essiccamento;
  • la correlazione del creep con la deformazione elastica e con il ritiro igrometrico;
  • i parametri che influenzano il creep;
  • esempi numerici per calcolare il creep.

Riguarda il video della conferenza sul “Introduction to concrete terminology”

Anche le persone di madre lingua Inglese come un britannico o un nord-americano non sono in grado di comprendere gli argomenti che riguardano la tecnologia del calcestruzzo scritti o parlati in Inglese, a meno che non siano persone esperte in calcestruzzo. Per questo motivo la Enco ha pubblicato il libro in Inglese THE NEW CONCRETE del quale in allegato sono riportati i giudizi molto positivi espressi da scienziati e tecnologhi di fama internazionale che lavorano o hanno lavorato in USA, Canada, Russia, Regno Unito, Francia, Germania, Italia, Cina e Giappone. Inoltre sono anche disponibili sul sito www.encosrl.it due corsi di formazione telematica in lingua inglese intitolati CONCRETE TECHNOLGY: BASIC PRICIPLES e SPECIAL CONCRETES, dove le scritte in Inglese che appaiono sullo schermo sono accompagnate da un commento orale in lingua Inglese, cosicché i partecipanti alla videoconferenza imparinp a pronunciare correttamente i termini Inglesi.

Per avere un’idea su queste iniziative potete riguardare la prima delle  due videoconferenze WEBINAR gratuite in lingua Inglese organizzate da ENCO: INTODUCTION TO CONCRETE TERMINOLOGY.

Gli argomenti trattati nella prima videoconferenza INTRODUCTION TO CONCRETE TERMINOLOGY sono:

  • gli ingredienti del calcestruzzo;
  • le proprietà del calcestruzzo fresco;
  • le proprietà del calcestruzzo indurito;
  • il comportamento del calcestruzzo ordinario, armato e precompresso;
  • la corrosione dei ferri di armatura.

Gli argomenti che verranno trattati nella seconda videoconferenza HIGH STRENGTH CONCRETE venerdì 26 giugno sono:

  • i fattori che influenzano la resistenza meccanica;
  • impiego combinato di additivi superfluidificanti e fumo di silice;
  • il calcestruzzo densificato con piccole particelle (DSP è Densified Small Particles);
  • il calcestruzzo a polvere reattiva (RPC è Reactive Powder Concret
  • esempi di costruzioni realizzate con calcestruzzo ad alta resistenza meccanica.

Gli argomenti trattati nelle due video-conferenze sono approfonditi nella seconda edizione del libro THE NEW CONCRETE: esso è disponibile per i partecipanti alle videoconferenze WEBINAR al prezzo scontato del 50% incluso il costo di trasporto gratuito in ufficio o domicilio (purché in Italia) facendone richiesta all’indirizzo info@encosrl.it con una mail avente per oggetto “videoconferenze”: sul sito nella sezione LIBRI E FORMAZIONE si possono leggere i titoli dei paragrafi di questo libro.

In alternativa, e preferibilmente, si raccomanda di seguire i corsi telematici CONCRETE TECHNOLOGY: BASIC PRINCIPLES e SPECIAL CONCRETES disponibili sul sito info@encosrl.it nella sezione LIBRI E FORMAZIONE. L’iscrizione a questi corsi è disponibile ai partecipanti alle videoconferenze WEBINAR al prezzo scontato del 50% facendone richiesta all’indirizzo info@encosrl.it con una mail avente per oggetto “videoconferenze”.

Al termine di questi due corsi si può chiedere di sostenere un esame per via telematica per ottenere il Diploma di CONCRETE TECHNOLOGIST firmato dal Direttore dei corsi Prof. Mario Collepardi.

Riguarda il video della conferenza sul “Calcestruzzo a ritiro compensato”

Venerdì 22 maggio si è tenuto, sulla pagina Facebook di Enco Srl, il webinar gratuito “Calcestruzzo a ritiro compensato”. Il calcestruzzo a ritiro compensato è un calcestruzzo speciale per il quale, nel video, vengono descritti i vari metodi per ridurre il ritiro igrometrico, che si manifesta in ambienti con UR inferiore al 95%, e che può provocare fessure sulla superficie del calcestruzzo aggravando la corrosione dei ferri di armatura.

Il metodo più adottato prevede l’impiego di agenti espansivi capaci di provocare un aumento di volume, che compensa il ritiro igrometrico, purché stagionati ad umido per alcuni giorni (da 2 a 7 giorni a seconda dell’agente espansivo). Gli agenti espansivi disponibili sono: CaO, MgO ed 4CaO.3Al2O3.SO3. Nella video-presentazione viene illustrato soprattutto l’impiego del CaO cotto ad alte temperature ed impiegato in combinazione con l’additivo riduttore di ritiro (SRA, acronimo di Shrinkage-Reducing Admixture) capace di enfatizzare le caratteristiche espansive del CaO anche in assenza di stagionatura umida.

Nella conferenza vengono illustrate inoltre alcune interessanti applicazioni del calcestruzzo a ritiro compensato quali:

  • la produzione di pavimenti industriali in assenza di  giunti di contrazione,
  • la produzione di muri alti, curvi, inclinati e lunghi fino a 100 m senza giunti di contrazione come quelli del muso MAXXI di Roma
  • il restauro delle strutture in C.A. degradate.

Gli argomenti trattati in questa videoconferenza sono disponibili nella sesta edizione del libro “IL NUOVO CALCESTRUZZO” (autori: Mario Collepardi, Silvia Collepardi e Roberto Troli), disponibile per i partecipanti al WEBINAR al prezzo scontato di 39 € incluso il costo di trasporto gratuito in ufficio o domicilio.

Nella sezione LIBRI E FORMAZIONE del sito si possono leggere i titoli dei paragrafi di questo libro. In alternativa si possono seguire i corsi telematici “TECNOLOGIA DEL CALCESTRUZZO” e “STRUTTURE IN CALCESTRUZZI SPECIALI” disponibili sul sito, sempre nella sezione LIBRI E FORMAZIONE.

L’iscrizione a questi corsi è disponibile ai partecipanti al WEBINAR al prezzo scontato del 50%: sul sito si possono leggere gli argomenti delle lezioni di questi corsi (che rimangono a disposizione dei richiedenti per 40 giorni) ed ascoltare gratuitamente una lezione a titolo di esempio.

Al termine di questi due corsi si può chiedere di sostenere un esame per via telematica per ottenere il certificato di TECNICO DEL CALCESTRUZZO firmato dal Direttore dei corsi Prof. Mario Collepardi.

Riguarda il video della conferenza sulle “Proprietà meccaniche del calcestruzzo”

Venerdì 15 maggio si è tenuto, sulla pagina Facebook di Enco Srl, il webinar gratuito “Proprietà meccaniche del calcestruzzo”. Una videoconferenza dedicata a progettisti, produttori di calcestruzzo, imprese e direttori dei lavori.

Gli obiettivi e le tematiche sviscerati dl professor Mario Collepardi in questo appuntamento sono stati i seguenti:

  • Prelievo dei provini per la misura della resistenza meccanica
  • Resistenza meccanica a compressione del calcestruzzo
  • Resistenza caratteristica
  • Resistenza a flessione e a trazione del calcestruzzo
  • Comportamento del calcestruzzo ordinario ed armato

Grazie a questo video potete riguardare la conferenza in qualsiasi momento per fare tesoro delle preziose nozioni che il professor Collepardi spiega in maniera chiara e puntuale.

Gli argomenti trattati in questa videoconferenza sono disponibili nella sesta edizione del libro “IL NUOVO CALCESTRUZZO” (autori: Mario Collepardi, Silvia Collepardi e Roberto Troli), disponibile per i partecipanti al WEBINAR al prezzo scontato di 39 € incluso il costo di trasporto gratuito in ufficio o domicilio. Nella sezione LIBRI E FORMAZIONE del sito si possono leggere i titoli dei paragrafi di questo libro.

 

In alternativa si possono seguire i corsi telematici “TECNOLOGIA DEL CALCESTRUZZO” e “STRUTTURE IN CALCESTRUZZI SPECIALI” disponibili sul sito, sempre nella sezione LIBRI E FORMAZIONE.

L’iscrizione a questi corsi è disponibile ai partecipanti al WEBINAR al prezzo scontato del 50%: sul sito si possono leggere gli argomenti delle lezioni di questi corsi (che rimangono a disposizione dei richiedenti per 40 giorni) ed ascoltare gratuitamente una lezione a titolo di esempio.

Al termine di questi due corsi si può chiedere di sostenere un esame per via telematica per ottenere il certificato di TECNICO DEL CALCESTRUZZO firmato dal Direttore dei corsi Prof. Mario Collepardi.

Non perdere la prossima conferenza su Facebook!

Dizionario enciclopedico del calcestruzzo – Capitolo 19 (parte 2)

Raccolta dei dati storici

La raccolta di tutti i dati sulla “storia” della struttura – dal periodo della costruzione fino alla manifestazione dei segni di degrado – unitamente agli elementi raccolti attraverso il sopralluogo dall’esame visivo, può essere molto utile all’individuazione delle possibili cause di degrado,
i cui riscontri potranno essere trovati attraverso poche ma ben mirate prove in situ sulla struttura o di laboratorio nel seguito discusse.
I dati “storici”, come si può vedere nella Tabella che segue includono quelli relativi al periodo della costruzione, ai materiali impiegati, all’apparizione dei primi segni di degrado, alle condizioni climatiche e di esercizio, ecc.

E’ molto importante che i dati “storici” raccolti siano confermati da riscontri oggettivi attraverso le prove, perché molto spesso i dati raccolti a distanza di tempo sono inaffidabili, poco attendibili e quindi talvolta fuorvianti.
Per esempio, il fatto che alcune fessure si siano manifestate dopo alcuni mesi dal getto (←) di una pavimentazione, indica solo che le fessure sono state notate dopo alcuni mesi, ma non esclude che esse si siano innescate, in forma di cavillature poco visibili inizialmente, già dopo poche ore dal getto, come spesso si verifica quando si lavora in climi asciutti e ventilati senza alcuna protezione dall’evaporazione dell’acqua dalle superfici delle pavimentazioni.
Così, anche la manifestazione della corrosione dei ferri viene di solito registrata con l’apparizione delle macchie di ruggine che si formano in superficie dopo alcune piogge, e non già quando appaiono sul copriferro le prime microfessure difficilmente rilevabili a vista. D’altra parte, se le microfessure del copriferro appaiono, per esempio, sull’intradosso di una trave da ponte dopo pochi giorni o mesi di esercizio, è probabile che la microfessurazione abbia un’origine meccanica e che essa sia rapidamente seguita da fenomeni di corrosione dei ferri per la facilitata penetrazione degli agenti aggressivi (aria e umidità) attraverso il copriferro già fessurato.
Se, invece, le fessure appaiono dopo qualche anno è più probabile che la fessurazione sia stata indotta da fenomeni di corrosione dei ferri (promossa dagli stessi agenti aggressivi attraverso un calcestruzzo poroso ma non fessurato). Nei due esempi ora menzionati, quindi, il tempo di apparizione delle fessure può in via ipotetica indicare se le fessure del copriferro siano la causa o l’effetto della corrosione dei ferri. E’ evidente, in questo caso, come un esame dello stato di carbonatazione o di penetrazione dei cloruri all’interno del copriferro (uniforme, oppure differenziato ed accentuato in corrispondenza delle fessure) potrà dare conferma o meno alle ipotesi sopra avanzate. Si può notare, in questo caso, come la raccolta dei dati “storici” e l’esame visivo del degrado, se non sono in grado da soli di portare ad una diagnosi ben definita ed attendibile, consentono tuttavia di limitare a pochi ma ben mirati prelievi da analizzare in laboratorionper l’emissione di una diagnosi.

Prove in situ ed in laboratorio

La raccolta di risultati sperimentali determinati in sito o in laboratorio si basa sull’esecuzione di prove che possono essere suddivise in prove distruttive (←) o semi-distruttive (←) e prove non-distruttive (←).
La distinzione tra prove distruttive e prove non-distruttive consiste fondamentalmente nel fatto che le prime si basano su prove sperimentali, generalmente eseguite in laboratorio, effettuate su provini o campioni prelevati dalla struttura: ne consegue che esse prevedono in genere lo scrostamento di frammenti di intonaco, il sollevamento sia pure parziale di un rivestimento del pavimento, il carotaggio di una muratura, ecc., tutte operazioni che possono arrecare una compromissione, sia pure modesta o trascurabile, a costruzioni quantomeno sospettate di essere coinvolte da un processo di deterioramento. Le prove semi-distruttive provocano un danno più limitato, rispetto alle prove distruttive, e confinato solo allo spessore corticale della struttura.
Le prove non-distruttive, invece, presentano il vantaggio di fornire elementi utili alla interpretazione del potenziale deterioramento in atto, senza minimamente danneggiare lo stato dell’edificio o della struttura dal punto di vista estetico o strutturale. Le prove non-distruttive consistono in misure di carattere prevalentemente fisico o fisico-meccanico, come per esempio la determinazione della durezza superficiale – sclerometria (←) – o della velocità delle onde ultrasoniche (←) da eseguire in sito sulla struttura; le prove distruttive, invece, sono prevalentemente di carattere chimico o chimico-fisico da effettuare in laboratorio. Inoltre, le prove non-distruttive in sito forniscono dei dati soprattutto sul dissesto delle strutture (per esempio: cedimenti di fondazioni, sovraccarichi, ecc.) che non necessariamente coinvolgono il degrado dei materiali. Le prove distruttive effettuate in laboratorio, invece, sono prevalentemente finalizzate alla valutazione del degrado dei materiali (per esempio: distacco parziale di intonaco, rigonfiamento di una muratura, corrosione di un metallo, ecc.) che non necessariamente significano un dissesto strutturale dell’edificio.
In generale, è molto difficile che con le sole prove non-distruttive si possa arrivare ad una diagnosi corretta del degrado di una struttura. Molto spesso, esse devono essere comparate con quelle distruttive. L’accoppiamento di prove distruttive e non-distruttive, oltre al carattere di complementarità e di completezza dell’informazione desunta, presenta anche il vantaggio di ridurre globalmente il numero totale delle prove da eseguire e quindi il costo generale della diagnosi: infatti, in linea di massima, il costo della singola prova di laboratorio è relativamente basso, ma si richiede un numero relativamente elevato di prove sui diversi prelievi, rispetto alle prove non-distruttive, per poter emettere una diagnosi.

Dizionario enciclopedico del calcestruzzo – Capitolo 19 (parte 1)

Diagnosi del degrado delle strutture in calcestruzzo. La diagnosi del deterioramento di un edificio o di una struttura in calcestruzzo si basa sull’esame visivo del degrado e sulla raccolta di dati storici che – unitamente ai risultati di prove eseguite in sito o in laboratorio su
frammenti di materiale prelevati dalla struttura – consentono di stabilire le cause del degrado della struttura in genere, e del deterioramento dei materiali in particolare (M. Collepardi, S. Collepardi, J.J. Ogoumah Olagot, F. Simonelli e R.Troli, “Diagnosi del degrado e restauro
delle strutture in C.A.”, Seconda Edizione Tintoretto, Villorba, TV, 2010). Nella Figura che segue è illustrato schematicamente il processo per arrivare alla emissione di una diagnosi del degrado:

Si può dividere il processo di diagnosi in tre stadi:
– esame visivo del degrado;
– raccolta dei dati storici;
– prove in situ ed in laboratorio.

Esame visivo del degrado

L’esame visivo può fornire utili indicazioni circa la raccolta di alcuni elementi indispensabili alla preliminare individuazione del fenomeno almeno per come esso si manifesta apparentemente. Un’accurata documentazione fotografica dei difetti, localizzati in relazione ad un disegno dell’opera coinvolta dal degrado, può essere molto utile per la preparazione di un dossier finalizzato all’emissione della diagnosi. La Tabella che segue riassume schematicamente alcune di queste indicazioni che, attraverso il sopralluogo, è opportuno raccogliere e documentare
sistematicamente per inquadrare la tipologia del degrado così come esso si manifesta: fessurazioni (←), corrosione dei ferri di armatura (←) scoperti, delaminazioni superficiali o distacchi profondi di calcestruzzo.

Esempi di utili elementi da registrare durante il sopralluogo (esame visivo)

Per esempio, l’apparizione di fessure di forma irregolare e magari localizzate sulle pavimentazioni, ma non sulle strutture casserate (travi, pilastri, ecc.), può essere il sintomo di una fessurazione indotta dal ritiro plastico (←) per assenza di stagionatura umida (←) subito dopo la finitura del pavimento. D’altra parte, la presenza di fessure dislocate quasi regolarmente —per esempio in corrispondenza di determinati ferri di armatura— lungo strutture casserate può segnalare indicativamente l’apparizione di fessure indotte successivamente per effetto del ritiro igrometrico (←) a causa di un’eccessiva quantità di acqua di impasto (←) e/o dosaggio di cemento (←) nel calcestruzzo. Le fessure su una pavimentazione dislocate quasi sistematicamente tra due giunti di contrazione (←) potrebbero far pensare più che al ritiro
plastico ad un eccessivo ritiro igrometrico manifestatosi prima del taglio dei giunti di contrazione eseguito tardivamente.
Analoghe considerazioni possono essere estese alla registrazione della situazione sullo stato dei ferri scoperti oppure alle tipiche macchie di ruggine sulla superficie della struttura. Il numero, l’estensione e la dislocazione dei difetti in relazione alle condizioni geografiche e micro-climatiche, come anche la distribuzione dello spessore dei copriferri eventualmente divelti, sono tutti elementi utili per la sintomatologia del degrado.
Infine, i difetti del calcestruzzo in forma di delaminazioni estese e sottili o di danneggiamenti più profondi in corrispondenza di determinate aree per esempio in spigoli, pareti, zone di bagnasciuga, scarichi pluviali, ecc. presenti nell’intradosso (←) o nell’estradosso (←) sono tutti elementi molto importanti da registrare unitamente allo stato di coesione del materiale danneggiato (duro, fragile, polverulento, molle, ecc.) e di eventuali depositi superficiali (efflorescenze, incrostazioni, ecc.).

Dizionario enciclopedico del calcestruzzo – Capitolo 18

Corrosione promossa dal cloruro. La depassivazione (←) delle armature metalliche, cioè la perdita del carattere protettivo da parte del film di ossido ferrico nei confronti del substrato metallico, può avvenire anche per la presenza dello ione Cl- sulla superficie dei ferri di armatura, a seguito dell’esposizione ai cloruri presenti nei sali disgelanti applicati d’inverno sulle pavimentazioni o nelle acque marine. Anche in questo caso, oltre alla depassivazione provocata dal cloruro, è necessario che il processo di corrosione sia alimentato da ossigeno ed acqua. Per esempio, nelle strutture in C.A. (←) immerse in acqua di mare la corrosione è trascurabile per la bassa concentrazione di ossigeno nell’acqua indispensabile per alimentare il processo corrosivo; nelle strutture semi-immerse, invece, l’alternanza di bagnato-asciutto dovuta al moto ondoso o alle maree, accelera fortemente la corrosione perché sia l’aria con l’ossigeno (nei periodi asciutti) sia l’acqua con i cloruri (nei periodi di bagnatura) possono accedere ai ferri di armatura. Un’analoga situazione di alternanza bagnato-asciutto si verifica nelle strutture armate esposte ai sali disgelanti, ancorché l’esposizione al cloruro sia limitata a qualche mese per anno. A parte la protezione del calcestruzzo dalla penetrazione del cloruro (←) l’impiego di acciaio inossidabile (←) comporta una migliore durabilità (←) delle strutture in C.A. (←) e C.A.P (←).

Corrosione sotto sforzo -> vedi Stress corrosion.

Cosa -> vedi Porto di Cosa.

Creep -> vedi Deformazione viscosa.

Creep fondamentale -> vedi Creep puro.

Creep puro. Deformazione viscosa in assenza di ritiro igrometrico (←). -> vedi Deformazione viscosa.

Cristallino. E’ il reticolo degli atomi o degli ioni che si collegano in forma ordinata formando un cristallo; per esempio il quarzo (←), chimicamente SiO2 possiede un reticolo formato da atomi di silicio ed ossigeno collegati in forma geometricamente regolare; al contrario, nella silice amorfa (←) (anch’essa chimicamente SiO2) gli atomi di Si ed O sono collegati in forma disordinata -> vedi Pozzolana dove la Figura illustra la differenza nei reticoli degli atomi tra quarzo cristallino e silice amorfa con attività pozzolanica.

Cristallografia. Scienza basata sulla legge di Bragg (←) per determinare la distanza tra i piani reticolari di un solido cristallino (←) -> vedi Analisi per diffrazione dei raggi X.

Cristobalite. Forma cristallina di SiO2. -> vedi Polimorfismo della silice.

Crivello. Telaio con fondo in lamina perforata. -> vedi Analisi granulometrica.

Cromo. Nel cemento può essere contenuta una certa quantità di cromo in diverse forme note come II (bivalente), III (trivalente), ecc. Il cromo esavalente (VI) deve essere presente in quantità limitata (non superiore a 2 mg/kg) perché cancerogeno. Per questo motivo è necessario aggiungere nel mulino di macinazione del cemento un agente cosiddetto cromo-riducente capace di trasformare il cromo esavalente in forme di cromo di minore valenza e non pericolose. L’agente riducente più utilizzato è il solfato ferroso ancorché esistano altri prodotti cromo-riducenti a base di sali di antimonio e di stagno. Il solfato ferroso viene dosato allo 0,25-0,3% circa e a questi dosaggi non influenza l’idratazione del cemento. Tuttavia, a contatto con l’aria si carbonata perdendo il suo potere riducente nei confronti del cromo esavalente. Pertanto, nel cemento distribuito in sacchi deve essere indicata la data di confezionamento e il periodo di stoccaggio durante il quale il contenuto di cromo esavalente rimane inferiore allo 0,0002% del peso totale del cemento.

Dizionario enciclopedico del calcestruzzo – Capitolo 17

Corrosione promossa dalla carbonatazione. L’aria – ed in particolare l’anidride carbonica, l’ossigeno e l’umidità in essa contenuti – può provocare la corrosione delle armature metalliche a seguito di un fenomeno denominato carbonatazione (←). In realtà, il ruolo dell’anidride carbonica (CO2) è quello di un complice, mentre i veri killer nei confronti dei ferri sono l’ossigeno e l’umidità contenuti nell’aria, come è mostrato nel processo che riguarda la corrosione dei ferri di armatura (←).
Inizialmente nel calcestruzzo si stabiliscono, per lo sviluppo della calce di idrolisi (←), Ca(OH)2, a seguito dell’idratazione del cemento (←), condizioni di forte basicità (pH>13) particolarmente favorevoli alla buona conservazione delle armature metalliche; in queste condizioni, infatti, sul ferro si forma un film di ossido ferrico impermeabile e adesivo al substrato metallico; in questa situazione, detta di passivazione (←), la pellicola impermeabile di ossido ferrico impedisce all’ossigeno ed all’umidità di arrivare al ferro metallico che si trova sotto il film impermeabile e pertanto impedisce la formazione di ruggine secondo lo schema del processo sopra mostrato. Quando però la zona di calcestruzzo che protegge i ferri, il copriferro (←), è completamente penetrata dall’anidride carbonica, la situazione cambia radicalmente. Infatti, l’anidride carbonica annulla la basicità a seguito del processo di carbonatazione che consiste
nella trasformazione della calce di idrolisi in carbonato di calcio (CaCO3):

Ca(OH)2 + CO2 -> CaCO3 + H20

In seguito della carbonatazione, la calce di idrolisi è in tutto o in parte neutralizzata e il pH scende a valori di circa 9: il ferro, già a pH minori di 11, perde la sua passività (depassivazione (←)), cioè è in grado di subire la corrosione secondo la reazione che porta alla formazione di ruggine sopra mostrata. In sostanza, il film di ossido di ferro inizialmente protettivo (per la sua impermeabilità all’ossigeno ed all’acqua) diventa poroso ed incoerente se il pH scende sotto 11 e non è più in grado di bloccare l’accesso dell’ossigeno e dell’umidità al substrato metallico. In queste condizioni, a seguito della trasformazione del ferro in ruggine (circa 6-7 volte più voluminosa del metallo), il copriferro viene prima fessurato e quindi espulso come è mostrato nella Figura che segue:

La carbonatazione, di per sé, non danneggia il calcestruzzo e neppure danneggia direttamente i ferri di armatura. Essa crea solo le condizioni favorevoli al processo di corrosione da parte dell’ossigeno e dell’umidità. In altre parole, un calcestruzzo armato conservato in un ambiente di pura CO2 potrà subire una completa carbonatazione del copriferro senza, però, alcun rischio
di corrosione per le armature metalliche a causa della mancanza dei prodotti (H2O, O2) che alimentano la trasformazione di ferro metallico in ruggine. La velocità con cui il fronte della carbonatazione avanza nel copriferro segue una legge del tipo:

x = K √t

dove x è lo spessore di calcestruzzo penetrato dalla CO2 al tempo t, e K è una costante che dipende dalla qualità del calcestruzzo, in particolare dal rapporto acqua/cemento (←), a/c, oltre che dal tipo e classe di cemento (←), ma anche dall’umidità relativa (UR) dell’aria raggiungendo il valore massimo a circa 60-70% di UR.

Lo spessore carbonatato x è determinabile spruzzando una soluzione di fenolftaleina (←) (il cui colore cambia con il pH, sulla superficie di frattura di un provino di calcestruzzo il quale è rimasto esposto all’aria; lo spessore di calcestruzzo che rimane di colore grigio corrisponde ad x, mentre la parte di calcestruzzo non carbonatata si colora in rosso.

Dizionario enciclopedico del calcestruzzo – Sezione 16

Penetrazione del cloruro. La penetrazione del cloruro all’interno del calcestruzzo è un fenomeno molto pericoloso che può provocare la corrosione dei ferri di armatura (←) se il fronte di avanzamento del cloruro supera il copriferro (←) ed arriva in contatto con i ferri. La penetrazione del cloruro attraverso il copriferro può avvenire attraverso due distinti meccanismi:

a) assorbimento per suzione capillare dell’acqua che funge da veicolo per i sali (incluso il cloruro) in essa eventualmente dissolti; l’assorbimento avviene per contatto dell’acqua con il calcestruzzo asciutto, o comunque insaturo di umidità, e si esaurisce in un tempo relativamente breve. La forza motrice che spinge l’acqua nei pori capillari vuoti di raggio r è dovuta alla pressione capillare Pc:

Pc = 2γ/r (cos θ)

dove γ è la tensione superfi ciale dell’acqua e θ è l’angolo di bagnatura. La suzione capillare può essere impedita o almeno ridotta grazie all’impiego di additivi idrofobizzanti (←) grazie ai quali si modifica l’angolo di bagnatura da < 90° a > 90°;

b) diffusione del cloruro attraverso il calcestruzzo nei pori capillari saturi di acqua: in questo caso l’acqua ristagna nei pori e il cloruro si muove lungo la direzione x (ortogonale alla superficie del calcestruzzo) sotto la spinta di un gradiente di concentrazione (∂C/∂x) in accordo all’equazione nota come seconda legge di Fick (←):

∂C/∂t = D •∂2C/∂x2

dove D è il coeffi ciente di diffusione il cui valore dipende dal rapporto acqua/cemento (←), a/c, dal tempo di stagionatura e dal tipo di cemento (M. Collepardi, A. Marcialis, R. Turriziani, “La cinetica di penetrazione degli ioni cloruro nel calcestruzzo”, Il Cemento, 67, pp. 157-164, 1970). L’equazione della seconda legge di Fick può essere risolta se:

– la concentrazione a contatto della superfi cie di calcestruzzo (Cs) è costante (per esempio strutture permanentemente sommerse in acqua di mare);
– il calcestruzzo è esposto all’acqua salina dopo un tempo relativamente lungo di stagionatura (qualche mese) in modo tale che la porosità capillare (←) della pasta cementizia (←) non cambi ulteriormente durante l’esposizione al cloruro;
– la dimensione del calcestruzzo che può essere penetrato dal cloruro è relativamente elevata (semi infinita) in modo tale che sia sempre nulla la concentrazione di cloruro sul lato opposto alla sorgente di cloruro.
In queste condizioni, dopo un determinato tempo (t) di diffusione, la concentrazione del cloruro (C) diminuisce dal valore superficiale (Cs) in funzione dello spessore di calcestruzzo (x). L’andamento di (C) in funzione di x dopo vari tempi di diffusione è calcolabile con l’equazione che rappresenta la soluzione della seconda legge di Fick:

C/Cs = 1- erf (x/2 • (Dt)1/2)

ed è schematicamente rappresentata nella Figura che segue:

Nella precedente Figura sono indicati i valori (x1, x2 ed x3) di spessore di calcestruzzo penetrato per diffusione dal cloruro dopo i tempi t1, t2 e t3 rispettivamente. Per esempio, dopo un tempo t2 la concentrazione di cloruro – che è Cs sulla superficie a contatto con la soluzione di cloruro – si annulla per spessori di calcestruzzi superiori ad x2: in pratica dopo un tempo t2 il fronte di avanzamento del cloruro è arrivato a penetrare lo spessore x2.
Riportando nel diagramma della Figura che segue i valori di x1, x2, x3, ecc. in funzione della radice quadrata del tempo (√t1, √t2, √t3, ecc.) si ottengono le curve il cui andamento è lineare e molto simile a quello mostrato per la carbonatazione (←) cioè per la penetrazione della CO2.

In pratica la determinazione del calcestruzzo penetrato dal cloruro può essere eseguito con un test colorimetrico, simile a quello adottato per la carbonatazione sostituendo l’indicatore fenolftaleina (←), il cui colore cambia con il pH con un indicatore a base di fluoresceina (←) e nitrato di argento (←) che sviluppa un colore nero nella zona non penetrata dal cloruro ed un colore chiaro di tonalità rosa nel calcestruzzo penetrato dal cloruro. Misurando gli spessori di calcestruzzo colorato in rosa (x) in funzione dei tempi (t) di diffusione si possono tracciare le curve di penetrazione del cloruro come quelle presentate nella Figura precedente.
E’ stato dimostrato (M. Collepardi, A. Marcialis, R. Turriziani, “Penetration of chloride ions in cement pastes and in concretes”, Journal of American Ceramic Society, 55, pp. 534-535, 1972), che il valore di K, che appare nella Figura precedente, è correlabile con il coefficiente di diffusione (D) del cloruro che appare nella soluzione della seconda legge di Fick:

x = K • t1/2 = 4(Dt)1/2

In altre parole, il coefficiente angolare (K) della retta della precedente Figura – calcolato con qualche determinazione di penetrazione (x) del cloruro a tempi vari (t) mediante il saggio colorimetrico di con nitrato d’argento e fluoresceina – consente di calcolare molto semplicemente il coefficiente di diffusione (D) mediante la l’equazione:

D=K2/16

I valori dei coefficienti di diffusione D hanno un qualche significato se determinati su calcestruzzi saturi di umidità e ben stagionati (almeno 1-2 mesi) prima dell’esposizione alla penetrazione del cloruro, in modo tale che si possa ragionevolmente assumere che, dopo questa stagionatura (specialmente se il rapporto a/c è elevato: > 0,50), la qualità del calcestruzzo, ed in particolare la
sua porosità capillare (←), non vari apprezzabilmente durante il tempo della diffusione del cloruro. Se, invece, il calcestruzzo è esposto alla penetrazione dei cloruri dopo pochi giorni di stagionatura, il coefficiente di diffusione varia (diminuendo) man mano che il cloruro avanza nel calcestruzzo a seguito della diminuzione di porosità capillare associata all’aumento del grado di idratazione del cemento (S. Monosi, G. Moriconi, I. Alverà and M. Collepardi, “Effect of water/cement ratio and curing time on chloride penetration into concrete”, International Conference on Engineering Material 88, Bologna, giugno,1988). L’aggiunta di pozzolana (←) in forma di cenere volante (←) o fumo di silice (←) (circa 60 kg/m3), al calcestruzzo con a/c eguale a 0,44 e dosaggio di cemento eguale a 400 kg/m3 provoca una ulteriore riduzione della penetrazione dei cloruri.

Penetrazione dell’anidride carbonica -> vedi Carbonatazione.

Pera, Jean. Per molti anni direttore all’Institut National des Sciences Appliquées di Lione, Francia, ha contribuito al miglioramento della durabilità del calcestruzzo e allo sviluppo di nuovi materiali cementizi. Ha pubblicato oltre 200 articoli su riviste internazionali e oltre 70 rapporti per Atti di Congressi sul calcestruzzo.

Perdita di lavorabilità. Diminuzione della lavorabilità (←) durante il trasporto del calcestruzzo fresco (←) soprattutto in climi caldi per la rapida reazione di idratazione del cemento (←). Può essere mitigata con additivi superfluidificanti policarbossilici PC (←) e soprattutto con miscele di additivi a base di PC (←) ed SLCA (←). -> vedi Meccanismo di fluidificazione.

Periclasio. Minerale a base di ossido di magnesio (MgO).

Periodo di accelerazione -> vedi Idratazione del cemento Portland: in particolare l’idratazione del C3S.

Periodo di decadimento -> vedi Idratazione del cemento Portland: in particolare l’idratazione del C3S.

Periodo di induzione -> vedi Idratazione del cemento Portland: in particolare l’idratazione del C3S.

Perlite. E’ una roccia vulcanica che, quando viene riscaldata fino a incipiente fusione (circa 1000°C), libera vapore acqueo e forma una struttura cellulare con una massa volumica in mucchio (←) tra 30 e 240 kg/m3. Il suo impiego è destinato a un calcestruzzo leggero (←)
con massa volumica tra 400 e 1000 kg/m3 per impieghi nell’isolamento termico.

Permeabilità all’acqua. La permeabilità all’acqua – o più in generale ad un fluido – rappresenta il volume di fluido che nell’unità di tempo attraversa l’unità di sezione del materiale, sotto l’applicazione di un gradiente unitario di pressione in accordo alla legge di Darcy (←).
Da un punto di vista pratico la misura della permeabilità all’acqua su una carota (←) estratta dalla struttura o su provini di calcestruzzo (←) gettati in cassaforma (←) richiede tempi lunghi o elevati gradienti di pressione a meno che non si tratti di materiali molto porosi (con porosità continua) e quindi molto permeabili come malte di calce, pietre in tufo, ecc.

Per materiali da costruzione più resistenti al flusso dell’acqua si rinuncia a questa misura che sarebbe troppo lunga e si preferisce una caratterizzazione del materiale secondo la prova standardizzata UNI EN 12390-8 (←). La prova consiste nel saturare preliminarmente con acqua il provino dopo averlo lateralmente impermeabilizzato con resina epossidica e quindi nel sottoporlo ad una pressione di 5 bar per 3 giorni. Al termine dei 3 giorni di prova, si spacca il provino e si misura lo spessore di provino bagnato dall’acqua che è penetrata sotto l’effetto della
pressione. Si conviene che – nel caso dei calcestruzzi – la struttura sia di fatto impermeabile all’acqua se lo spessore di materiale penetrato dall’acqua sia mediamente non superiore a 20 mm e comunque sempre al di sotto di 50 mm nei punti più permeati. La permeabilità all’acqua diminuisce al diminuire del rapporto acqua/cemento (←) e all’aumentare del tempo di stagionatura umida (←).

PIC. Acronimo inglese di Polymer-Impregnated Concrete. -> vedi Calcestruzzo polimero-impregnato.

Pietra cementizia. Una vera e propria pietra cementizia (cemet-stone) artificiale è stata ottenuta compattando meccanicamente miscele di cemento Portland (←) ed acqua (I. Soroka, P. Sereda, “The structures of cement-stone and the use of compacts as structural materials”, National Research Council of Canada, NRC Publications Archive, NPAArC Library Research, 23 September 1970).

Pietrischetto. Pietrisco (←) di piccole dimensioni (8-10 mm). -> vedi Pietrisco.

Pietrisco. Inerte grosso (←) ottenuto per frantumazione della roccia, di forma irregolare e finitura superficiale ruvida. -> vedi Forma dell’inerte; Angolarità dell’inerte; Tessitura dell’inerte.

Pigmenti cromatici -> vedi Coloranti.

Dizionario enciclopedico del calcestruzzo – Sezione 15

Cloruro. I sali a base di cloruro sono molto pericolosi se presenti dentro una struttura soprattutto se armata perché ne provocano la corrosione (←). In particolare il cloruro di calcio (←), (CaCl2), che è applicato nei periodi invernali per rimuovere il ghiaccio, oltre a corrodere
i ferri di armatura, può danneggiare severamente anche la pasta di cemento provocandone una completa disgregazione per la formazione di ossi-cloruro di calcio idrato (←),  3CaO•CaCl2•15H2O.
La presenza del cloruro all’interno del calcestruzzo può avere due fonti:

        a) come sostanza contaminante delle materie prime;
b) come prodotto che penetra il calcestruzzo in servizio proveniente dall’ambiente.

a) per le materie prime la fonte più frequente di cloruro è dalla sabbia marina (←) e dall’acqua di mare per l’impasto (←), entrambe ricche di cloruro di sodio e che pertanto debbono essere assolutamente escluse dall’impiego come materie prime per confezionare calcestruzzi armati; un impiego per calcestruzzi non armati è tollerato se si accettano le efflorescenze saline che potranno deturpare la superficie. Per le strutture armate, secondo la norma UNI EN 206-1 esistono limiti nel contenuto di cloruro per le materie prime e per il calcestruzzo: in tutte le materie prime cementizie (clinker, cenere volante, loppa, il limite massimo di cloruro accettato è 0,1% in massa; sugli inerti il limite raccomandato è più severo: 0,03% ma valori più elevati sono tollerati purché si rispetti il limite complessivo di cloruro che viene stabilito per il calcestruzzo(0,02 oppure 0,04%); nell’acqua di impasto il tenore di cloruro tollerato è 1000 ml/L per le strutture
in c.a. e 500 mg/L nelle strutture in c.a.p.; il contenuto massimo di cloruri nel calcestruzzo è stabilito dalla classe in contenuto di cloruri (←);

b) la penetrazione del cloruro (←) dall’ambiente all’interno delle strutture armate in servizio può provenire dall’acqua di mare (←) o dai sali disgelanti (←) applicati sulla superficie per prevenire la formazione di ghiaccio con cloruro di sodio (NaCl), o rimuovere quello già formato generalmente con cloruro di calcio.

Cloruro di calcio -> vedi Cloruro e vedi Attacco dei cloruri: degrado della pasta cementizia.

Cloruro di sodio -> vedi Cloruro.

Cocciopesto. Si tratta di mattone macinato, impiegato nel calcestruzzo antico (←) come una pozzolana artificiale per la capacità di reagire con la calce e provocare l’indurimento anche sotto acqua della malta per la formazione di C-S-H (←) e C-A-H (←) che sono gli stessi prodotti che si formano per idratazione del cemento (←) nel moderno calcestruzzo (←).

Codice Civile. Negli articoli 1667, 1668 e 1669 definisce le responsabilità (←) dei danni provocati dal progettista (←), dall’impresa (←) e dal direttore dei lavori (←).

Coefficiente di disordine. Con il simbolo Cd rappresenta lo stato di disordine degli aggregati alcali-reattivi ed è determinabile mediante la spettroscopia a raggi infrarossi (←).

Coefficiente di permeabilità -> vedi Legge di Darcy.

Coefficiente di Poisson -> vedi Modulo di Poisson.

Coefficiente di variazione. E’ il rapporto (cv) tra lo scarto quadratico medio (), s, e la resistenza meccanica (←) media a compressione (Rm) del calcestruzzo:

Cv = s/Rm

dove cv deve essere non superiore a 0,30 affinché la fornitura del calcestruzzo sia accettabile. Un valore di cv < 0,15 indica un’ottima costanza di qualità del materiale.

Coesività. Assenza di segregazione (←) nel calcestruzzo fresco (←).