La Carbonatazione > L'Evoluzione

Per determinare la velocità di propagazione della carbonatazione all’interno di una struttura in calcestruzzo armato è necessario conoscere i fenomeni che ne governano l’evoluzione.

LA CARBONATAZIONE
Il calcestruzzo in genere è caratterizzato da un pH compreso tra 13÷13,80 e rivestendo le armature le mantiene in un ambiente alcalino favorendo la formazione di un sottile strato di ossido (pochi nanometri di spessore) che ne assicura la protezione nei confronti della corrosione. L’alcalinità del calcestruzzo si riduce progressivamente al contatto con l’anidride carbonica presente nell’atmosfera per cui il pH scende a valori < 9. La reazione di Carbonatazione può essere descritta globalmente come:

Ca(OH)2 + CO2  >  CaCO3 + H20

In queste nuove condizioni il film di ossido viene distrutto e si annullano le condizioni di passività delle armature. La distruzione del film è la precondizione per il prodursi della corrosione che avverrà in condizioni adeguate ed in presenza combinata di acqua ed ossigeno. La corrosione da carbonatazione si presenta uniformemente distribuita sull’armatura per tutto lo sviluppo del fronte di carbonatazione. Questo la rende riconoscibile rispetto ad un altro tipo di fenomeno corrosivo causato dalla presenza dei cloruri e caratterizzato da una maggiore localizzazione in punti isolati.

LA SUA EVOLUZIONE
La carbonatazione inizia sulla superficie esterna del calcestruzzo e successivamente interessa le regioni più interne. La sua penetrazione nel tempo segue generalmente un andamento parabolico con una legge del tipo s=Kt½  
dove nel tempo (t) lo spessore dello strato carbonatato (s), avanza in funzione di un coefficiente K, indice della velocità di penetrazione.

Il parametro K che definisce la velocità di penetrazione della carbonatazione dipende sia da fattori ambientali sia da fattori legati alle caratteristiche del calcestruzzo.

esposizione carbonatazioneFATTORI AMBIENTALI
La velocità di diffusione della carbonatazione diminuisce al crescere dell’umidità, infatti il trasporto dell’anidride carbonica ha luogo facilmente attraverso i pori riempiti d’aria mentre avviene molto lentamente in quelli riempiti d’acqua. La reazione di carbonatazione, tuttavia, avviene solo in presenza di acqua, pertanto per umidità relative inferiori al 50% non avviene con velocità apprezzabile Per questo l’intervallo di umidità relativa più pericoloso per la carbonatazione è compreso tra 50% e 80%. Inoltre al crescere del contenuto di anidride carbonica nell’aria, la velocità di propagazione del fronte carbonatato aumenta e a parità di umidità relativa gli aumenti di temperatura fanno crescere la velocità di penetrazione.

      Anche il tipo di esposizione dell’elemento strutturale condiziona l’avanzamento della carbonatazione, infatti la Norma UNI EN 206 definisce i livelli delle condizioni di aggressività ambientale definendo 4 livelli XC per la corrosione da Carbonatazione. Dove il calcestruzzo armato è esposto all’aria e all’umidità, l’esposizione viene classificata come segue:

CARATTERISTICHE DEL CALCESTRUZZO
Lo strato di calcestruzzo che ricopre le armature fornisce loro protezione dagli agenti aggressivi che provengono dall’ambiente esterno. L’aumento del contenuto di cemento, a parità di rapporto a/c, consente l’impiego di una maggiore quantità di acqua nell’impasto. Tuttavia un aumento di cemento può favorire la fessurazione dovuta al calore di idratazione.Il rapporto tra acqua e cemento al momento dell’impasto è il fattore chiave nel determinare la porosità capillare della pasta cementizia e quindi la resistenza alla penetrazione delle specie aggressive. La diminuzione del rapporto a/c, riducendo la porosità della pasta cementizia, rallenta la penetrazione della carbonatazione. In modo analogo le fessure possono ridurre il tempo di innesco in quanto risultano vie preferenziali per l’ingresso della carbonatazione.

evoluzione carbonatazioneLA VALUTAZIONE DELLO STATO DELLA CARBONATAZIONE
Nelle strutture esistenti, grazie al  metodo innovativo CARBONTEST®, è possibile misurare, nelle diverse parti dell’opera, la penetrazione (s) della carbonatazione. Incrociando i valori misurati con l’età della struttura si può ricostruire il grafico di propagazione della carbonatazione determinando sperimentalmente il coefficiente K.
Rilevando poi lo spessore del copriferro (c) è possibile prevedere l’evoluzione del degrado del calcestruzzo e valutare il tempo necessario alla carbonatazione per raggiungere le armature, in modo da pianificare gli eventuali interventi di manutenzione.