Durabilità del calcestruzzo secondo le
Linee Guida del Ministero LL. PP.

Parte IV: esposizione al gelo ed ai sali disgelanti


Mario Collepardi e Luigi Coppola

 
In base alle linee Guida del Ministero dei LL.PP. [1], ispirate alle nuove norme europee (EN206) in via di aggiornamento, la classe di esposizione XF - che riguarda le strutture in calcestruzzo esposte all'azione dei sali disgelanti (Fig.1) e/o ai cicli di gelo-disgelo (Fig. 2) - può essere suddivisa in quattro sub-categorie ambientali o sottoclassi di esposizione: XF1, XF2, XF3 ed XF4. Nella Tabella 1 sono descritte le condizioni per ciascuna delle quattro sottoclassi di esposizione XF ed i vincoli richiesti per garantire la durabilità delle opere per almeno 50 anni di vita di servizio secondo le nuove norme EN 206 [2]. I valori di questi vincoli, sono espressi in termini di un dosaggio minimo di cemento, di un massimo rapporto acqua-cemento (a/c), di un minimo volume d'aria in forma di microbolle, e di una minima resistenza caratteristica (Rck). Normalmente per le altre classi di esposizione (XC, XD ed XS) già esaminate rispettivamente nei N°. 9, 10 e 11 di Enco Journal, il valore minimo di Rck è in relazione con il vincolo del massimo rapporto a/c ed è calcolato sulla base di un cemento con classe di resistenza 32.5. Nel caso delle classi di esposizione XF2, XF3 ed XF4, dove è previsto l'inglobamento di un minimo volume d'aria (4%), si dovrebbe tener conto dell'abbattimento (circa 20%) nella Rck provocato dalla presenza delle microbolle d'aria.
In realtà, nelle Linea Guida [1] i requisiti relativi alle quattro sub-classi XF1, XF2, XF3 ed XF4 sono stati modificati come si può vedere dal confronto dei valori riportati in Tabella 2 rispetto a quelli della Tabella 1. In particolare sono stati uniformati i requisiti relativi alle sub-classi XF2 ed XF3.
Esaminando i requisiti richiesti dalla EN 206, cui si ispirano le Linee Guida, si possono fare alcune considerazioni critiche per le strutture esposte ai cicli di gelo-disgelo ed ai sali disgelanti.
Innanzi tutto la norma è piuttosto complessa in quanto prevede ben quattro categorie di calcestruzzo (tre secondo le Linee Guida) per un'unica opera esposta alle varie classi XF, (per esempio un ponte in alta montagna). Occorre prevedere ben quattro diversi calcestruzzi a seconda che si tratti di strutture orizzontali o verticali, ed a seconda che siano esposte ai sali direttamente, indirettamente (solo spruzzi di acqua salati sollevati dai veicoli in movimento), o per nulla. Da questo punto di vista, la norma europea vigente (ENV 206) appare in confronto molto più semplice giacché prevede un calcestruzzo per le strutture esposte solo alla formazione di ghiaccio (classe di esposizione 2b, con a/c £ 0.55 e presenza di aria) ed un calcestruzzo per le


Fig. 1 - Degrado del calcestruzzo
per effetto di sali disgelanti a base di CaCl
2.

strutture esposte ai sali disgelanti oltre che al ghiaccio (classe di esposizione 3, con a/c £ 0.50 e presenza di aria).


Tabella 1 - Classe di esposizione XF secondo le nuove norme europee.

Classe di esposizione

Descrizione dell'ambiente

Esempi di strutture che si trovano nella classe di esposizione

Massimo rapporto a/c

Minimo volume di aria (%))

Minima Rck* (N/mm2)

Dosaggio minimo di cemento (kg/m3)

XF1

Moderata saturazione con acqua in assenza di sali disgelanti

Superfici verticali esposte alla pioggia e al gelo

0.55

----

37

300

XF2

Moderata saturazione con acqua in presenza di sali disgelanti

Superfici verticali di strutture stradali esposte al gelo e agli spruzzi contenenti sali disgelanti

0.55

4

30

300

XF3

Elevata saturazione con acqua in assenza di sali disgelanti Superfici orizzontali esposte alla pioggia e al gelo

0.50

4

37

320

XF4

Elevata saturazione con acqua in presenza di sali disgelanti Superfici orizzontali e strutture verticali stradali esposte direttamente ai sali disgelanti

0.45

4

37

340

*Valore ottenuto su provini cubici di calcestruzzo confezionati con cemento di classe 32.5

Forse sarebbe stato meglio rendere i requisiti della ENV 206 più cogenti (abbassando i valori di massimo rapporto di a/c rispettivamente a 0.50 ed a 0.45), senza aumentare da 2 a 4 le classi di esposizione.
La distinzione tra le strutture verticali e quelle orizzontali (queste ultime più esposte al rischio di saturazione con acqua) è teoricamente accettabile in termini probabilistici, perché le seconde sono più vulnerabili delle prime dalla formazione di ghiaccio a seguito di un abbassamento di temperatura sotto 0°C. Tuttavia, da un punto di vista pratico la distinzione complica la norma perché porta da 2 a 4 le sottoclassi di esposizione XF. Inoltre, la formazione di ghiaccio avviene anche nelle strutture verticali come quella mostrata in Fig. 2, e l'esclusione di aria inglobata nella classe di esposizione XF1 (operata dalla EN206, mas fortunatamente non dalle Linee Guida) per le strutture verticali (Tabella 1) non è certo senza rischi di possibili degradi provocati dalla mancanza di microbolle d'aria. Di nuovo, due sole sottoclassi di esposizione con a/c massimo pari a 0.50 ed a 0.45, ed entrambe con aria inglobata, avrebbe reso più semplice e più affidabile l'applicazione della norma per qualsiasi struttura esposta ai cicli di gelo-disgelo ed ai sali disgelanti.

Restano infine da segnalare alcune incongruenze tecniche: la prima riguarda le classi di esposizione XF3 ed XF4 (Tabella 1) che, pur caratterizzate da un diverso massimo rapporto a/c (0.50 e 0.45), presentano la stessa Rck minima (37 N/mm2). La seconda incongruenza riguarda l'applicazione della norma EN 206 alla stessa struttura (un muro esterno in c.a.) da costruire in due zone climaticamente molto diverse [3]: per esempio a Roma, che può essere associata alla classe di esposizione XC4, (escursioni igrometriche con rischio di carbonatazione per i ferri di armatura) e quindi a rapporti a/c massimo di 0.50 (vedere pg 8 Tabella 2 in Enco Journal N° 9, 1998); ed a Stoccolma o a Bolzano che possono essere associate alla classe XF1 (struttura verticale, come è un muro in c.a., esposta al gelo ma non ai sali disgelanti) e quindi ad un rapporto a/c massimo di 0.55 senza aria, come è mostrato in Tabella 1.

Tabella 2 - Classe di esposizione XF secondo le Linne Guida del Ministero LL.PP. [1]

Classe di esposizione

Massimo rapporto a/c

Minima Rck* (N/mm2)

Dosaggio minimo di cemento (kg/m3)

XF1

0.55

37

300

XF2

0.50

37-40

320

XF3

0.50

37-40

320

XF4

0.45

45

350

*Valore ottenuto su provini cubici di calcestruzzo confezionati con cemento di classe 32.5



Fig.2 - Formazione di ghiaccio e degrado superficiale
di un muro in calcestruzzo.

E' francamente poco comprensibile come la stessa struttura in c.a. richieda un calcestruzzo più pregiato a Roma (XC4 Þ a/c £ 0.50) che non a Bolzano o a Stoccolma (XF1 Þ a/c £ 0.55) dove, oltre ai fenomeni di carbonatazione che avvengono a Roma, sono presenti aggiuntivamente i noti rischi di gelo-disgelo.
   

BIBLIOGRAFIA

[1] Marcello Mauro, "Linee Guida sul calcestruzzo strutturale", In Concreto, N° 19, pp. 1-23, 1997
[2] Mario Collepardi, Luigi Coppola e Roberto Pozzi, Easy & Quick - LG, Manuale per il Software sulle Linee Guida del Ministero LL.PP., Edizioni Enco, 1998
[3] Silvia Collepardi, Luigi Coppola, Roberto Troli e Mario Collepardi, "A Critical Review of the Durability Criteria in the New European Standard (EN 206) for Concrete Structures", Proceedings of the Conference «Infrastructure Regeneration and Rehabilitation Improving the Quality of Life Through Better Construction. A Vision for the Next Millenium», Sheffield Academic Press, Ed. R.N. Swamy, 1999