47 QUALIFICAZIONE DEI NUOVI LEGANTI PER IL CONFEZIONAMENTO DI CALCESTRUZZI IN RELAZIONE ALLA PROTEZIONE DELLE ARMATURE IN ACCIAIO Luigi Coppola, Sergio Lorenzi, Tommaso Pastore Dipartimento di Ingegneria e Scienza Applicate, Università di Bergamo Riassunto L’articolo esamina gli aspetti fondamentali della capacità protettiva del calcestruzzo nei confronti della corrosione delle armature in acciaio al carbonio. Tali aspetti sono discussi in relazione all’uso, in alternativa al cemento portland, di geopolimeri o di nuovi tipi di cemento a base solfoalluminosa. Il quadro di riferimento che appare sottolinea la necessità di un approccio sistematico e articolato, che possa valutare la capacità protettiva dei nuovi leganti non solo in termini di variazione della velocità di carbonatazione o di penetrazione dei cloruri. Emerge la necessità di meglio comprendere il comportamento delle armature in questi nuovi calcestruzzi per sviluppare materiali con eccellenti proprietà elasto- meccaniche senza penalizzare la durabilità delle strutture con essi realizzate. La capacità protettiva del calcestruzzo nei confronti delle armature La capacità protettiva nei confronti dell’acciaio al carbonio è uno dei due punti fondamentali che hanno reso il calcestruzzo armato il materiale costruttivo più utilizzato: le armature in acciaio conferiscono resistenza agli sforzi di trazione, che il calcestruzzo da solo non è in grado di offrire, mentre le condizioni ambientali presenti nel calcestruzzo indurito preservano l’acciaio dalla corrosione, rendendo così possibile la realizzazione di strutture durevoli. Questa capacità è conferita dai prodotti di idratazione del cemento portland, che danno caratteristiche alcaline all’acqua contenuta nei pori del calcestruzzo indurito, e dal comportamento dell’acciaio al carbonio, che si passiva sopra pH 11,5. La velocità di corrosione è trascurabile per la formazione di un film di ossido protettivo che impedisce la dissoluzione del metallo. Il cemento portland è costituito, infatti, da silicati di calcio, dai quali, per reazione con l’acqua durante il processo di indurimento, si ha la formazione di idrossido di calcio che satura l’acqua dei pori. A temperatura ambiente, una semplice soluzione satura di questa sostanza ha un pH intorno a 12,5, ma nel calcestruzzo è in genere superiore, per la presenza di piccole quantità di ossidi alcalini di sodio e di potassio, molto più solubili dell’idrossido di calcio. Gli ossidi alcalini si sciolgono immediatamente al contatto con l’acqua e rendono alcalino l’impasto già allo stato fresco, con pH che possono rapidamente raggiungere 13,5 già nelle prime fasi di miscelazione del calcestruzzo, promuovendo, così, la rapida passivazione delle armature. 1 2 La passività nel calcestruzzo La Figura 3 mostra l’evoluzione del potenziale di corrosione di un’armatura in calcestruzzo di cemento portland, durante la fase di presa e indurimento. Il potenziale mostra variazioni caratteristiche: da valori negativi, propri dell’acciaio in condizioni di attività o di passività non ancora ben sviluppata, si raggiungono livelli elevati, propri delle armature passive. La passivazione avviene in condizioni particolari e si sviluppa nel tempo più lentamente e in