Fessurazioni dovute a ritiro e viscosità nel calcestruzzo

Ritiro e viscosità sono fenomeni lenti che interessano le strutture in calcestruzzo armato. L’influenza si manifesta soprattutto nei confronti degli stati limite di esercizio, ma può interessare anche la misura di alcuni stati limite ultimi. 

In particolare le fessure da ritiro sono riscontrabili negli elementi in calcestruzzo a causa, generalmente, di un errato mix design e di una non adeguata maturazione dei getti.

Inoltre, tali fessurazioni rappresentano vie preferenziali per il successivo attacco chimico - da parte, ad esempio, dell’anidride carbonica e dei cloruri - di elementi strutturali provocando una notevole riduzione della vita utile della struttura (per approfondimenti vedi l'articolo di Matteo Felitti sulla propagazione dell’anidride carbonica e dei cloruri nel calcestruzzo armato).

Altri quadri fessurativi – ancora poco conosciuti – sono quelli provocati dallo sviluppo di calore in fase di idratazione e dal fenomeno dell’adattamento plastico del calcestruzzo.

Calcestruzzo: la differenza tra fessure di tipo meccanico e tecnologico

Generalmente le fessure dovute all’azione dei carichi vengono definite di tipo meccanico a differenza di quelle promosse da ritiro e viscosità che vengono definite di tipo tecnologico. 

Mentre le prime sono conseguenza di sollecitazioni esterne, le seconde sono dovute ad autotensioni, ossia a tensioni dovute a stati di equilibrio in assenza di carichi come nel caso del ritiro e delle variazioni termiche. Gli effetti della viscosità, seppur rientrando nel secondo tipo, per manifestarsi hanno bisogno dell’applicazione di un carico permanente.  Tali fenomeni, cosiddetti lenti, hanno un ruolo importante sul comportamento nel tempo delle strutture in c.a. e c.a.p. Inoltre la valutazione di tali effetti, agenti anche simultaneamente sullo stato di sforzo e di deformazione delle strutture, costituisce un problema complesso dal punto di vista ingegneristico.

Ritiro

Inquadramento generale

Il processo di idratazione del cemento è seguito da variazioni volumetriche – riduzione del volume totale del sistema cemento più acqua – e da sviluppo di calore. Si possono, pertanto, distinguere diversi fenomeni che si sviluppano nel tempo durante la fase di presa e indurimento del calcestruzzo:

• a) Ritiro plastico;
• b) Ritiro igrometrico;
• c) Ritiro termico;
• d) Assestamento plastico. 

Di seguito si riportano alcune immagini commentate tratte dalla letteratura tecnica internazionale tanto per inquadrare il problema relativo al ritiro plastico/igrometrico - punti a) e b).

In merito ai punti c) e d), che riteniamo comunque importanti ai fini di una loro specifica conoscenza del fenomeno e le relative conseguenze sul calcestruzzo, si parlerà in seguito.

IMMAGINE 1: Schematizzazione di quadri fessurativi: A ritiro plastico, C ritiro idraulico, F ritiro idraulico (Estratto dal documento ACI, modificato dall’Autore)

IMMAGINE 2: Schematizzazione di quadri fessurativi: A, B, C assestamento plastico, D, E, F ritiro plastico, G, H contrazioni termiche, I ritiro igrometrico (Estratto dal documento CONCRETE SOCIETY, modificato dall’Autore)

Dalle Figure 1 e 2 si nota come i quadri fessurativi spesso si sovrappongono e non sono di facile interpretazione. Pertanto risulta fondamentale conoscere i fenomeni che li promuovo al fine di eseguire una corretta diagnosi e successivi opportuni interventi di riparazione.

IMMAGINE 4: Schematizzazione di quadri fessurativi: 

1 = fessure da ritiro plastico; 2 = fessure indotte dalla corrosione: 3 = fessura da bleeding; 4 = fessure da ritiro igrometrico; 5 = fessure e degrado da corrosione; 6 = fessure da espansione salina (Estratto dal documento AITEC, modificato dall’Autore)

Lesioni da ritiro plastico e igrometrico

Gli elementi a grande superficie esposta, come ad esempio i solai, le pavimentazioni industriali ecc., sono soggetti a forti variazioni volumetriche le quali, nel tempo, possono provocare importanti quadri fessurativi se non opportunamente contrastate in fase di elaborazione del mix design del calcestruzzo e soprattutto in fase di maturazione dei getti. 

La perdita di acqua durante la stagionatura del calcestruzzo (fase che interessa i tempi di presa e indurimento) comporta una riduzione volumetrica causata, appunto, dal ritiro.

Tale fenomeno viene distinto in ritiro plastico quando avviene prima che si completi la presa e ritiro igrometrico o idraulico quando prosegue lentamente nel tempo concludendosi, in gran parte, dopo alcuni mesi di esposizione ambientale.

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