Indagini e sperimentazioni di laboratorio sulla tecnica del risanamento di travi dotate di impianto fisso di rigenerazione

Il degrado provocato dai cicli di gelo-disgelo si manifesta sulle strutture situate in zona montana, dove le temperature oscillano attorno a zero gradi; il fenomeno avviene quando il calcestruzzo è umido, con percentuali prossime alla saturazione e vi è l’assenza di bolle di aria inglobate nella pasta cementizia. Infatti la presenza di acqua libera all’interno dei pori del calcestruzzo è sempre determinante per il degrado del conglomerato cementizio, qualunque sia il suo componente specificatamente esposto all’aggressione ambientale. Nel degrado provocato dal gelo, cioè dalla formazione del ghiaccio, e più esattamente dall’aumento del volume (9%) che accompagna questo processo, l’acqua agisce da killer vero e proprio più che da complice. Infatti, il ghiaccio si forma, e può danneggiare il calcestruzzo, solo se è presente l’acqua all’interno dei pori della matrice cementizia o di quelli dell’aggregato lapideo. In altre parole se il calcestruzzo è asciutto, il ghiaccio non si forma (e il calcestruzzo non subisce danni) sebbene la temperatura scenda al di sotto di 0° C: per essere più precisi, il calcestruzzo non si danneggia anche se possiede un certo grado di saturazione (volume di acqua/volume dei pori) purché questo sia inferiore ad una determinata soglia definita "saturazione critica". Teoricamente la saturazione critica è calcolabile dall’aumento di volume (9%) che accompagna la transizione di stato dell’acqua liquida in ghiaccio. Nel caso di una struttura caratterizzata da materiali con porosità continua ed aperta, e quindi esposti alla saturazione con acqua, la saturazione critica è intesa come il volume di acqua contenuta all’interno dei vuoti in essa distribuiti. Il congelamento dell’acqua contenuta all’interno dei pori genera delle tensioni che tendono nel tempo a provocare distacchi superficiali e fessurazioni nella pasta cementizia. Esistono principi pratici e precisi sebbene talvolta di non facile applicazione per la produzione di calcestruzzi resistenti al gelo e per il controllo preliminare (su calcestruzzo fresco) o tardivo (su calcestruzzo indurito) del suo comportamento.

Questi principi sono sostanzialmente incentrati su tre regole pratiche:

a) ridurre la microporosità capillare (0.1 - 10 µm) della matrice cementizia ponendo un limite nel rapporto acqua-cemento (a/c);

b) favorire la presenza di pori a grande dimensione (100-300 µm) in forma di bolle d’aria inglobate nella matrice cementizia;

c) impiegare aggregato lapideo non gelivo, cioè capace di per sé, di resistere alla formazione di ghiaccio.

Per quanto riguarda la prima regola, essa va nella direzione della durabilità in genere e cioè di ridurre il rapporto a/c per ridurre la porosità capillare, e quindi di ostacolare l’ingresso di acqua piovana dall’ambiente all’interno del calcestruzzo.

La seconda regola è quella di inglobare nella matrice cementizia un elevatissimo numero di bolle d’aria del diametro di 100-300 µm. La presenza di bolle d’aria distribuite all’interno del calcestruzzo in modo omogeneo migliora notevolmente il comportamento rispetto a questa azione, infatti l’acqua che viene espulsa dai pori capillari, dove si sta formando il ghiaccio, entrerà nelle bolle d’aria adiacenti non facendo raggiungere alla pressione idraulica valori tali da degradare la pasta di cemento. Un modo semplice ed efficace che permette di introdurre queste bolle è quello di usare in fase di impasto un additivo aerante.

La terza regola impone l’impiego di aggregati di per sè non gelivi. Infatti, le bolle d’aria, che vengono inglobate e disperse solo nella matrice cementizia al momento della miscelazione del calcestruzzo fresco, non possono alleviare ovviamente le tensioni generate dalla eventuale formazione di ghiaccio nella porosità presente dentro gli aggregati.