AFFIDABILITÀ DEI PONTI, DEI VIADOTTI E DEI CAVALCAVIA STRADALI

Categoria: Notizie e approfondimenti tecnologici
Data: 03/09/2018

Cause del degrado e tecniche affidabili per il ripristino e l’adeguamento strutturale

Tra le grandi opere di ingegneria civile possiamo tranquillamente citare i ponti, i viadotti e i cavalcavia. Dovendoli facilmente distinguere l’uno dagli altri, diremo che generalmente un ponte è una struttura utilizzata per superare un ostacolo, naturale o artificiale, che si antepone alla continuità di una via di comunicazione. Avremo dei ponti propriamente detti se l'ostacolo è rappresentato da un corso d'acqua, avremo dei viadotti se l'ostacolo è una vallata avremo dei cavalcavia se l'ostacolo è rappresentato da un'altra via di comunicazione dello stesso tipo di quella attraversante.

  

Uno studio del 1999 (Reliability-Based Assessment of Highway Bridges) ha riscontrato che circa il 30 per cento dei ponti stradali europei presenta una qualche criticità, spesso dovuta alla corrosione dell’armatura d’acciaio o dei tiranti precompressi.

Cosa sta accadendo a questi ponti?

Il calcestruzzo armato, o piuttosto l’acciaio usato per rinforzarlo, è continuamente soggetto ad una molteplicità di situazioni di degrado e può nel tempo subire una grande varietà di problemi. Per citarne alcune:

  • I fenomeni atmosferici possono provocare piccole crepe sulla superficie del calcestruzzo attraverso le quali si inseriscono tranquillamente molti elementi degeneranti
  • L’effetto delle condizioni climatiche estreme: il calore e il freddo, espandono e contraggono la struttura
  • Le inondazioni erodono le fondamenta
  • I venti fanno oscillare il ponte.

Ci sono altri fattori che aggravano ulteriormente il deterioramento dei ponti, come per esempio:

  • Costante vibrazione dovuta al traffico (si tratta, questo, di un aspetto particolarmente problematico per i ponti costruiti negli anni sessanta, quando il traffico era minore, le auto erano più piccole e i camion molto più leggeri)
  • Notevoli carichi appoggiati sulla struttura viaria non previsti al momento del progetto (pesanti barriere stradali, per esempio…).

Quando i ponti sono stati costruiti, tra gli anni cinquanta e settanta, si pensava che molti di essi sarebbero sopravvissuti per oltre un secolo. Ma il decadimento del cemento armato ha spinto gli ingegneri a ridimensionare “l’aspettativa di vita dei ponti, portandola a cinquanta - sessant’anni”. Questo significa che migliaia di ponti si stanno avvicinando alla fine dei loro giorni se non si effettuano veloci e consistenti interventi per ripristinare le loro resistenze meccaniche e così rigenerare la loro vita utile, rendendoli più sicuri.

Per i motivi sopradescritti il monitoraggio e le ispezioni periodiche sono assolutamente fondamentali, al fine di progettare per tempo la corretta manutenzione, l’eventuale ripristino e/o l’adeguamento strutturale

Introduzione al degrado del calcestruzzo armato

Il calcestruzzo armato, quindi, materiale che una volta si pensava fosse "eterno", in realtà è soggetto ad una tale moltitudine di fattori di degrado che elencarli tutti sarebbe impossibile: cause progettuali, inadeguata posa in opera o stagionatura, agenti atmosferici, agenti chimici, piogge acide, anidride carbonica, aerazione differenziale, carbonatazione, correnti vaganti, alte temperature, cicli gelo/disgelo, usura, urti, erosione, sale e cloruri, abrasione, reazione alcali-aggregati, carichi eccessivi e sollecitazioni meccaniche, gli agenti inquinanti e... in certe condizioni, persino l'acqua troppo pura!

Tutti questi fenomeni, e certamente molti altri, hanno un'azione degradante che può indebolire il manufatto, aumentandone la porosità, inducendo fessurazioni e aumentando la complessiva permeabilità della matrice da parte dell'anidride carbonica. Questo induce un abbassamento del pH della soluzione basica che permea la pasta di cemento e induce al tempo stesso un indebolimento del film di idrossido ferroso che riveste le armature del calcestruzzo quando questo è sano.

Questo processo, genera un pericoloso circolo vizioso, nel quale alle cause esterne già menzionate, si insinua quella interna della corrosione dell'armatura, la quale è subito precedente a fenomeni distruttivi molto marcati. La depassivazione dei ferri e la corrosione delle armature, infine, comporta la creazione di ossidi complessi che sono più voluminosi delle particelle di acciaio e portano allo "spalling" (espulsione distruttiva del copriferro).

Nei casi in cui il degrado del manufatto in calcestruzzo non sia di entità tale da dover richiedere ricostruzioni volumetriche importanti per il suo ripristino (nel qual caso si utilizzano di norma malte strutturali colabili quali GROUT 6 o GROUT CR), la ricostruzione potrà normalmente essere portata a termine con l'applicazione di malte tixotropiche reoplastiche a ritiro compensato della famiglia REPAR.

Tecnica del ripristino strutturale

Ripristinare una struttura degradata in calcestruzzo può sembrare a prima vista una attività piuttosto banale, ma ci sono alcune considerazioni molto spesso trascurate che invece fanno la differenza tra un ripristino temporaneo ed uno stabile nel tempo e duraturo.

Tra gli aspetti tecnici da tenere in considerazione nella scelta del ciclo di intervento ideale vale la pena considerare:

RESISTENZA DEL SUPPORTO E ALCALINITA'

Il supporto, prima dell'applicazione delle successive malte da ripristino, dovrebbe essere adeguatamente resistente e privo di pulverulenza. CONSILEX SAN, a base di silicati di sodio, interviene in questa importante modificazione, consolidando il calcestruzzo esistente degradato.

Inoltre un buon ripristino dovrà principalmente essere quanto più compatibile possibile con il resto della struttura da ripristinare. Si deve intervenire sul conglomerato preesistente, con trattamenti indurenti, consolidanti e soprattutto che ripristinino l’originaria alcalinità. CONSILEX SAN è ancora una volta il prodotto specifico per rialcalinizzare le porzioni di calcestruzzo da ripristinare.

PROTEZIONE DEI FERRI D’ARMATURA

Un’operazione molto importante, da effettuare durante il ripristino del manufatto, è la passivazione dei ferri d’armatura con specifici prodotti creati per proteggere il ferro da condizioni di ossidazione, deleterie per l’intero corpo strutturale. L'efficacia anticorrosiva di REPAR MONOSTEEL è determinata dall'elevata alcalinità e dalla reazione superpozzolanica dei componenti. L'anticorrosivo specifico contenuto nel composto, conforme alla norma UNI 9747, è basato su una reazione in grado di rendere indisponibili gli ioni ferrosi per l'alimentazione dei processi elettrochimici di corrosione. I componenti polimerici di REPAR MONOSTEEL determinano inoltre ulteriori incrementi dell'efficacia anticorrosiva, soprattutto nei confronti degli attacchi aggressivi derivanti da cloruri e solfati.

STABILITA' DIMENSIONALE DELLA RICOSTRUZIONE

Durante la fase di ricostruzione, la malta con cui si esegue la riparazione volumetrica deve poter adattarsi perfettamente alla morfologia del volume da ricostruire. Ne consegue che essa debba poter mantenere stabilmente il volume iniziale durante la fase di maturazione. La malta cementizia tixotropica da ripristino REPAR TIX HG, applicabile a cazzuola e frattazzo o mediante spritz beton, è addizionata con una speciale miscela di additivi che ne compensa la contrazione dimensionale durante l'indurimento. Potrà essere utilizzata, invece, la malta colabile antiritiro GROUT 6, se gli spessori di ricostruzione strutturale volumetrica sono importanti.

   

PROTEZIONE NEL TEMPO

Un ottimo ripristino strutturale non può definirsi tale a meno che non provveda anche a proteggere il supporto e la relativa ricostruzione nel tempo da tutte le cause di degrado futuro. Per questo motivo è consigliato il rivestimento finale della riparazione o, meglio ancora, dell'intera opera finita con lo specifico rasante strutturale REPAR SM e la caratteristica tinteggiatura con la pittura anticarbonatativa PROTECH WAC.

Ulteriori informazioni terotecnologiche sui prodotti citati

ISOTROPIA E IMPERMEABILITA' DELLA MALTE

L’isotropia, per definizione, è la proprietà dei corpi di avere le stesse caratteristiche fisiche in tutte le direzioni. Si tratta di una proprietà importante nel contesto delle resistenze meccaniche. Il ricorso all’addizione di miscele di fibre aumenta notevolmente l’isotropia della matrice e la sua tenacità complessiva. Inoltre, la ricostruzione delle superfici e dei volumi degradati e danneggiati dovrebbe garantire il ripristino delle condizioni di protezione dei ferri d’armatura, quindi impedire la permeazione della CO₂ e dell’umidità (condizioni necessarie per l’innesco della carbonatazione!). REPAR TIX HG è additivata con fibre multifilamento polipropileniche per l'abbattimento delle fessurazioni da ritiro plastico e per l'aumento dell'isotropia della matrice, oltre ad essere confezionata con microsilicati addensati che ne garantiscono la perfetta impermeabilità intrinseca.

ADESIONE

Condizione fondamentale affinchè la riparazione sia efficace è la perfetta adesività, conseguita principalmente con la preparazione dei supporti (pulizia, consolidamento, conseguimento dell’adeguata rigorosità superficiale e della condizione di "saturo a superficie asciutta") e con specifici agenti di adesione di cui la malta da riparazione REPAR TIX HG è ricca.

 

Alcune foto "PRIMA E DOPO" di lavori eseguiti

 

Michele Gadioli

 

 

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Autore della news

Michele Gadioli

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