Degrado delle armature nelle opere viarie in calcestruzzo: il sistema di protezione catodica galvanica

La manutenzione di ponti e viadotti è un tema chiave del dibattito pubblico e dell’edilizia infrastrutturale. Controlli periodici e una programmazione degli interventi con diverse scale di urgenza costituiscono i primi step da intraprendere per intervenire sullo stato di degrado delle opere viarie.

Intervento di ripristino della sicurezza statica e durabilità di un viadotto in calcestruzzo con soluzioni Mapei

In questo articolo Mapei presenta l’intervento destinato al ripristino della sicurezza statica e della durabilità del viadotto ferroviario sul canale Lamasinata, a Bari, realizzato con la malta cementizia fibrorinforzata ad elevate prestazioni PLANITOP HPC e il sistema di protezione catodica galvanica MAPESHIELD.

Lo stato di degrado dell’opera

Il viadotto ferroviario è costituito da due strutture giuntate. La prima risalente agli anni ’60 mentre la seconda agli anni ’90. Le due strutture si presentano allo stesso modo: 10 impalcati a travi metalliche incorporate sorrette, tramite due rotaie metalliche annegate in pulvini in cemento armato, da pile e spalle in calcestruzzo rivestito. La luce delle campate intermedie è pari a 13,33 m mentre quelle d’estremità è di 9,91 m. 

La vicinanza al mare, i problemi di infiltrazione e il fenomeno di carbonatazione hanno influito sullo stato di degrado degli elementi metallici quali travi, rotaie e piatti, che costituiscono alcuni degli elementi strutturali fondamentali dell’opera. Grazie alle analisi dello stato di conservazione, condotte demolendo i copriferri di calcestruzzo all’intradosso delle travi e all’estradosso dei pulvini in calcestruzzo armato nelle zone adiacenti le rotaie d’appoggio, è stato possibile considerare l’aggressività dei fenomeni di deterioramento della struttura e scegliere il sistema più idoneo per intervenire.

Obiettivi e intervento: MAPESHIELD per la sicurezza statica e la durabilità

Nel rispetto degli obiettivi di sicurezza statica e durabilità, emersi dopo una valutazione che ha coinvolto Mapei, la committente Ferrotramviaria Spa e la consulenza tecnica del prof. ing. Alberto Balsamo dell’Università Federico II di Napoli, i tecnici Mapei hanno proposto MAPESHIELD, un sistema integrato di protezione catodica galvanica da applicare sulle travi metalliche d’impalcato e sulle armature del pulvino in calcestruzzo. Grazie al sistema adottato è stato stimato un incremento teorico di vita utile della struttura di circa 20 anni.

Tale sistema si fonda sul principio dell’anodo sacrificale: un metallo meno “nobile” (anodo), posto in una soluzione elettrolitica collegato al metallo più "nobile" da proteggere (catodo), si consuma nel tempo sacrificandosi in favore del catodo, che rimane sano e libero dagli effetti della corrosione. La durata dell’anodo sacrificale determina quindi il tempo di vita aggiuntivo degli elementi metallici prima che s’inneschi il fenomeno ossidativo-corrosivo.

Gli anodi di zinco puro MAPESHIELD I 10-20 sono stati fissati ai ferri di armatura del pulvino in calcestruzzo armato

Le lamine autoadesive in zinco puro MAPESHIELD S, di 80 micron di spessore e 20 cm di larghezza, sono state applicate in doppio strato al di sotto di tutte le travi metalliche del viadotto mentre gli anodi interni in zinco puro MAPESHIELD I 10/20, lunghi 10 cm e larghi 5 cm, sono stati fissati con un passo di circa 60 cm ai ferri di armatura del pulvino in calcestruzzo armato e poi inglobati nel getto di ricostruzione dello stesso.

Infine, attraverso il MAPESHIELD MONITORING BOX, installato su uno dei pulvini, si è deciso di monitorare in continuo il sistema degli anodi interni.

Foto d'insieme delle lamine adesive in zinco MAPESHIELD S applicate

Appoggi integrativi di sicurezza

Un altro aspetto del progetto ha riguardato gli appoggi. A causa dell’impossibilità di sostituire quelli esistenti, annegati nel calcestruzzo del pulvino ed evidentemente sotto carico, è stato scelto di integrarne di nuovi in neoprene armato. 

Questi sono stati dimensionati per assorbire le azioni verticali e orizzontali come da normativa, nonché gli spostamenti legati principalmente ad azioni di variazione termica e di natura sismica. Il dispositivo di appoggio scelto è stato posizionato al di sotto delle travi d’impalcato su spalle e pile e posto in perfetta aderenza all’intradosso delle piattabande tramite bulloni serrati, successivamente annegati in un getto di livellamento con la malta per ancoraggi MAPEFILL.

Pulvini e giunti tra impalcati

Anche i pulvini sono stati ripristinati, per garantire ai nuovi appoggi una base di fondazione sicura e ad alte prestazioni in termini di resistenza meccanica. Per tale scopo è stato impiegato PLANITOP HPC, malta cementizia bicomponente colabile a elevatissime prestazioni meccaniche a ritiro compensato fibrorinforzata e a elevata duttilità, addittivata con MAPECURE SRA. 

Il nuovo elemento strutturale è stato poi protetto con MAPELASTIC GUARD, malta cementizia elastica indicata per le grandi opere in calcestruzzo soggette a elevate sollecitazioni. Applicata in uno spessore di 2-2,5 mm, questa malta è in grado di garantire, in termini di protezione contro gli effetti della carbonatazione del calcestruzzo, un copriferro equivalente di circa 5 cm, mentre contro l'aggressione da parte dei cloruri, un copriferro equivalente di circa 3 cm.

Viadotto impermeabilizzato e trattato con MAPELASTIC GUARD e DURSILAC

MAPELASTIC GUARD è stato applicato anche all’intradosso dell’impalcato, a protezione delle lamine sottotrave e delle zone intertrave, risarcite con MAPEGROUT EASY FLOW GF. Dove necessario, i piatti posti in adiacenza ai piatti saldati di ritegno delle rotaie sono stati trattati con il fondo antiruggine DURSILAC NO RUST e con lo smalto all’acqua DURSILAC SATIN.

Dettaglio di applicazione di DURSILAC

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Scheda tecnica - Intervento ripristino della sicurezza statica e della durabilità del viadotto ferroviario sul canale Lamasinata

Viadotto sul canale Lamasinata, Bari

Anno di realizzazione: anni '60

Anno d’intervento Mapei: 2020

Intervento Mapei: fornitura prodotti per il ripristino del calcestruzzo, il rinforzo strutturale, l’impermeabilizzazione e la protezione catodica

Committente: Ferrotramviaria Spa (BA)

Progettazione: Ferrotramviaria Engineering Spa (BA)

Direttore Lavori: ing. Antonio Di Leo

Direttore Operativo: ing. F. Davide De Filippis

Impresa esecutrice: Nuova Sice Srl, Altamura (BA)

Distributore Mapei: Nuova Sice Srl, Altamura (BA)

Consulenza esterna per Mapei: prof. ing. Alberto Balsamo (Università Federico II di Napoli)

Coordinamento Mapei: ing. Giammario Dispoto, ing. Federico Laino, Luca Ferrari, Gianni Villani, Angelo Coco (Mapei SpA)

PRODOTTI MAPEI

Rispristino del calcestruzzo: Mapefer 1K, Mapefill, Mapegrout Easy Flow GF, Planitop Rasa&Ripara R4

Rinforzo strutturale: Mapefix EP 385, Mapecure SRA, Planitop HPC 

Protezione catodica: Mapeshield I, Mapeshield S, Mapeshield Monitoring Box

Impermeabilizzazione: Mapelastic Guard

Finitura delle superfici: Dursilac No Rust, Dursilac Satin