Introduzione: il paradosso della protezione del “pietra artificiale” in calcestruzzo
Il calcestruzzo (cemento + aggregati + acqua/prodotti di idratazione) è il materiale artificiale più utilizzato sulla Terra (>30 miliardi di tonnellate/anno)
——ma presenta un “paradosso di protezione innato” (1) L’alta alcalinità del calcestruzzo (pH>12.5/le barre d’armatura in ambiente alcalino si “passivano” e non si corrodono)
è l'”armatura chimica” che protegge le barre d’armatura interne; (2) ma il calcestruzzo è poroso
(pori capillari >10nm-100μm)——l’CO₂ nell’aria penetra attraverso i pori——reagisce con Ca(OH)₂ (carbonatazione) il pH scende da >12.5 a <9——l'"armatura chimica" delle barre d'armatura viene "dissolta" dalla carbonatazione
——le barre iniziano a corrodere (Fe→Fe²⁺)——la ruggine si espande di volume (>3 volte)——il calcestruzzo si crepa “la perdita dell’alcalinità = la morte del calcestruzzo”. La missione fondamentale dei rivestimenti protettivi per calcestruzzo è “impedire l’infiltrazione di CO₂ e acqua——mantenere l’alta alcalinità del calcestruzzo——proteggere le barre d’armatura”
.
I. Confronto tra tre strategie di protezione del calcestruzzo
| Strategia | Prodotti rappresentativi | Penetrazione/spessore film | Meccanismo di protezione | Vantaggi | Svantaggi |
|---|---|---|---|---|---|
| Tipo penetrante (impregnazione con silani/silossani) | Trietossisilano isobutilico/trietossisilano ottilico | Penetrazione >2-5mm | Si-OH si condensa con Si-OH sulle pareti dei capillari del calcestruzzo → strato idrofobo Si-O-Si — angolo di contatto dell’acqua >100° | Non modifica l’aspetto del calcestruzzo (incolore e trasparente)/traspirante (il vapore acqueo può fuoriuscire) | Non resistente all’usura (senza film)/necessita di re-impregnazione ogni 3-5 anni |
| Tipo a film (epossidico/PU/acrilico) | Primer epossidico di chiusura + finitura PU/acrilica | 200-500μm DFT | Chiude completamente la superficie del calcestruzzo — blocca la penetrazione di CO₂ e acqua | Anticorrosione + resistente all’usura + estetico/durata >10-15 anni | Modifica l’aspetto/non traspirante (accumulo di vapore acqueo → formazione di bolle sul rivestimento) |
| Tipo reattivo (impermeabilizzazione cristallina a base di cemento) | Rivestimento impermeabilizzante cristallino penetrante a base di cemento (CCCW) | Applicazione >1,5kg/m² | Sostanze chimiche attive penetrano nel calcestruzzo — reagiscono con Ca(OH)₂ + acqua → generano cristalli aciculari insolubili — riempiono i capillari | “Autoriparazione” di microfratture <0,4mm/permanente (cristalli insolubili) | Utilizzabile solo su superfici esposte all’acqua (richiede acqua per guidare la reazione)/debole penetrazione nel vecchio calcestruzzo |
Domande frequenti
Q1: Perché l’impregnazione con silano “non ottura i pori — idrofobizza soltanto”?
Il silano (Si(OR)₃ — piccola molecola / peso molecolare 10nm) — si condensa con i Si-OH sulle pareti dei capillari — formando uno strato idrofobo monomolecolare (non una pellicola occlusiva)
— angolo di contatto dell’acqua >100° — l’acqua liquida non può entrare (respinta dallo strato idrofobo) ma il vapore acqueo (gassoso) può ancora attraversare — la funzione di “respirazione” del calcestruzzo è mantenuta. La progettazione “non otturante” dell’impregnazione con silano conserva la traspirabilità del calcestruzzo
— previene il problema di “accumulo di vapore acqueo — formazione di bolle” tipico dei rivestimenti a pellicola — questo è il vantaggio fondamentale del tipo penetrante.
Q2: Perché il “distacco a bolle” dei rivestimenti a pellicola formante sul calcestruzzo è >10 volte più grave che sull’acciaio?
Il calcestruzzo ha umidità interna >2-5% + assorbimento continuo di vapore acqueo dal sottosuolo/dal terreno
——rivestimento a pellicola formante (0,01 g/m²·giorno) → si accumula all’interfaccia rivestimento/calcestruzzo — pressione del vapore — il rivestimento viene “sollevato” formando bolle
. Il supporto in acciaio — interno privo d’acqua (l’acciaio non assorbe acqua) nessun accumulo di vapore acqueo sotto il rivestimento
——rischio di bolle molto inferiore rispetto al calcestruzzo. Rivestimenti a pellicola formante su calcestruzzo — è necessario umidità del supporto <4% (metodo CM) + primer (sigillante epossidico — bassa viscosità/penetra nei micropori del calcestruzzo — "blocca" il vapore acqueo all'interno del calcestruzzo)
.
Q3: Come funziona l'”autoriparazione” dell’impermeabilizzazione cristallina a base di cemento (CCCW)?
Le sostanze chimiche attive nel CCCW (silicato di sodio/carbonato di sodio/sali complessi)
——si sciolgono a contatto con l’acqua e penetrano con l’acqua nelle microfratture del calcestruzzo (<0,4 mm)
——reagiscono con il Ca(OH)₂ nel calcestruzzo (prodotto di idratazione del cemento)——generando cristalli aciculari insolubili di silicato di calcio/carbonato di calcio
——i cristalli crescono riempiendo le microfratture
——le fessure si “autoguariscono”. Questa reazione richiede l’azione dell’acqua
——fessure asciutte——il CCCW non reagisce——pertanto il CCCW è adatto per il lato esposto all’acqua (spesso umido)
——non adatto per il lato non esposto (asciutto).
Letture correlate
Riassunto
Tre strategie di protezione del calcestruzzo: penetrante (silano – idrorepellente – non ottura i pori / mantiene la traspirabilità), a film (epossidico/PU/acrilico – completamente sigillante – estetico + resistente all’usura) e reattivo (CCCW – cristallizzazione autorigenerante per microfratture <0,4 mm) – ciascuna con scenari di applicazione specifici. Kexin New Materials fornisce ai clienti una gamma completa di prodotti per rivestimenti protettivi del calcestruzzo e supporto tecnico per la progettazione delle soluzioni.