Macchie scure su pavimenti in calcestruzzo: cause e inquadramento normativo

La pasta del cemento

In seguito a evaporazione dell’acqua d’impasto e all’innesco della fase di indurimento, la tonalità di grigio varia nel tempo per raggiungere una colorazione definitiva a maturazione avvenuta.

Responsabile della colorazione del calcestruzzo è la pasta e ciò che in essa è contenuto.

Qualora nella pasta non siano presenti pigmenti o finissimi caratterizzati da colore differente dal cemento e le superfici non siano umide, bagnate o unte, le tonalità di grigio superficiali definitive sono generate dal colore assunto dagli idrati in special modo dalle soluzioni solide contenenti ferro denominate ferriti (Fss).

Nel calcestruzzo la pasta è, in pratica, tutto ciò che passa al setaccio di 125 micron.

A quella misura passano i fini contenuti nelle sabbie, i filler, eventuali pigmenti, il cemento, l’acqua, l’aria, gli additivi. 

Tre sono i fattori base che influenzano maggiormente il colore del calcestruzzo (non pigmentato):

• il colore originale del cemento: i cementi, a seconda della loro produzione e della loro composizione cambiano di colore
• il rapporto a/c: una pasta a basso rapporto a/c è sempre più scura di una pasta ad alto rapporto a/c realizzata con lo stesso cemento.
• l'efficacia e il tasso di idratazione della fase ferrica del cemento:
• la fase ferrica non idratata è di colore nero-marrone (blackish-brown). Essa è la principale responsabile del colore scuro del cemento non idratato. 

L'idratazione promuove uno schiarimento del colore della pasta: il colore delle ferriti perfettamente idratate cambia da rosso scuro-marrone a bianco durante l’idratazione e lo schiarimento delle paste mentre si idratano e maturano e' da attribuire allo schiarimento delle ferriti ben idratate.

La presenza e la concentrazione di idrossido di calcio e di gesso (ritardanti della fase ferrica) e di additivi ritardanti, possono cambiare l'aspetto finale delle ferriti idratate e, quindi, del cemento idratato, così come questi fattori possono essere a loro volta influenzati dalla carbonatazione e dalla temperatura alla quale avviene l'idratazione.

L'effetto del cloruro di calcio sull'idratazione del cemento

Il cloruro di calcio, largamente impiegato come coaudiuvante di macinazione del cemento e riconosciuto come accelerante dell’idratazione dei silicati, ritarda l'idratazione degli alluminati e delle ferriti.

La fase ferrica ritardata e/o non perfettamente idratata nel cemento, rimane nera.

Se la fase ferrica viene indebitamente ritardata, potrebbe esservi difficoltà a idratarla successivamente in modo da schiarirla. 

I silicati, la cui idratazione è accelerata dal cloruro di calcio, impiegherebbero gran parte dell’acqua disponibile per l’idratazione delle ferriti.

La compattazione fisica, come la lisciatura meccanica, può ridurre il rapporto a/c della superficie della lastra fino al punto in cui l’acqua e lo spazio necessari per l’idratazione delle ferriti non sono più disponibili.

Questa situazione può causare ritardi indefiniti nell’idratazione e nello sbiancamento di questa porzione superficiale del calcestruzzo.

L’idratazione delle ferriti può essere ulteriormente influenzata dalla sollecitazione meccanica in fase di lucidatura (l’ultima fase della lisciatura) caratterizzata da violento innalzamento della temperatura locale delle zone con maggiore attrito, che provocherebbe un brusco indurimento della pasta con l’interruzione del processo di idratazione. 

Ciò spiegherebbe anche la presenza di difetti di finitura comunemente chiamati “bruciature”,  dal caratteristico colore nero.

Anche l'omogeneità del calcestruzzo ha i suoi effetti

Eventuali macchie scure su superfici non lavorate a macchina possono essere correlate a differenti quantità di cemento che, a loro volta, hanno influenzato la velocità dell’idratazione del cemento presente (maggiore è la presenza di cemento nella  pasta e maggiore è la velocità di presa e indurimento)

In questo caso, generalmente, le zone più scure sono caratterizzate dalla presenza di maggiore quantità di cemento.

Le macchie scure più stabili nel tempo

Le macchie scure non cambiano la tonalità nel tempo mentre le zone chiare possono virare verso un colore giallo-crema a seconda della qualità degli idrati raggiunta durante l’indurimento.

In presenza di CH gli idrati delle ferriti possono ingiallire nel corso del tempo (qualche mese). La trasformazione cromatica verso il giallo indica che, con il trascorrere del tempo aumenta il ferro che sostituisce l’alluminio negli idrati esagonali e cubici, di colore chiaro, con la diminuzione della fase ferrica anidra. Eventuali tonalità crema sono anche possibili in occasione di impiego di loppa d’altoforno o pozzolane naturali.

Normalmente il nero delle macchie interessa solo la parte più superficiale e, nella maggiore parte dei casi, una leggera abrasione lo rimuove riconducendo la superficie sottostante ad un colore uniforme. 

Nel caso la omogeneità del colore sia un aspetto tecnico-commerciale fondamentale, il progetto della pavimentazione dovrà prevedere una verniciatura o una levigatura.

Qualora non presenti delaminazioni o difetti funzionali delle superfici, le zone caratterizzate da presenza di macchie scure sono perfettamente fruibili e meccanicamente prestazionali. 

In questo caso la presenza di macchie rappresenta esclusivamente una caratteristica estetica del pavimento da discutere e definire con separata attenzione.

Macchie del calcestruzzo: cosa dicono le norme

Le Linee Guida CNR DT-211, richiamate dalle NTC 2018, cosi’ entrano nel merito: “11.5 Differenze cromatiche :   A causa delle naturali differenze cromatiche dei vari materiali utilizzati, delle variabili nelle lavorazioni e delle condizioni ambientali durante la posa, l’aspetto superficiale della pavimentazione potrà presentare differenze cromatiche e colorazioni non uniformi. La colorazione iniziale inoltre tende a variare nel tempo con l’evoluzione del processo di idratazione. Le differenze cromatiche, all’interno di una scala di grigi o crema, possono dunque essere considerate accettabili, purché siano limitate alle caratteristiche dei materiali e non conseguenze di vizi di costruzione (per esempio macchie di umidità di risalita). A tale scopo, anche la scelta del metodo di maturazione deve essere fatto in funzione del livello di omogeneità cromatica richiesto. 

L’omogeneità e la persistenza della colorazione iniziale desiderata potrà essere ottenuta solo mediante successivo trattamento verniciante o in spessore. 

Tale requisito, se ritenuto importante, dovrà quindi essere chiaramente specificato nelle prescrizioni progettuali."