Strutture in Calcestruzzo a Tenuta Idraulica

Il calcestruzzo destinato in particolare alle vasche degli impianti di depurazione

Questo tema è tipico delle strutture quali i parcheggi che possono operare anche a decine di metri al di sotto del piano di campagna, ma interessa anche gli elementi interrati degli edifici di civile abitazione.

Si può pensare, inoltre, agli elementi saltuariamente o permanentemente immersi dei canali di irrigazione, delle vasche destinate al contenimento delle acque potabili, alle piscine natatorie, alle vasche degli impianti di raffreddamento che utilizzano acqua potabile ove è essenziale evitare la perdita di acqua verso l’esterno della struttura di contenimento.

Queste esigenze di tenuta idraulica diventano sicuramente più rilevanti per quelle strutture destinate al contenimento di acque reflue di processi industriali che possono contenere sostanze nocive per l’ambiente, con pH inferiore a 7, talvolta anche inferiori a 4, per le quali risulta di particolare importanza evitare perdite che possano inquinare  le acque di falda o i terreni circostanti la struttura.

Pertanto, questo breve articolo è dedicato  al calcestruzzo destinato in particolare alle vasche degli impianti di depurazione.

I requisiti normativi per i calcestruzzi a contatto con l'acqua

Le strutture interrate operanti sotto il livello di falda e gli elementi strutturali di vasche contenenti acque potabili che operano in completa immersione (è il caso delle fondazioni dei canali, delle piscine e delle vasche) vengono inquadrate dalla normativa corrente nella classe di esposizione XC2.

Al requisito di durabilità per queste strutture occorre associare quello di tenuta idraulica corrispondente ad un coefficiente di permeabilità (K) inferiore a 5x10-13 m/s. Entrambi i requisiti per questo tipo di strutture si conseguono garantendo un rapporto a/c inferiore a 0.55 e una classe di resistenza minima a compressione C30/37. 

Inoltre, in accordo con gli Eurocodici deve essere adottato un copriferro minimo di 35 e 45 mm rispettivamente per le strutture in c.a. e c.a.p..

Gli elementi strutturali di opere idrauliche che contengono acque potabili che risultano parzialmente sommersi quali i muri perimetrali di canali, di vasche e piscine e le strutture destinate al contenimento di acque reflue provenienti da altri processi industriali, indipendentemente che gli elementi siano o meno completamente o parzialmente sommersi, vengono inquadrate nella classe di esposizione XC4.

Per questo tipo di strutture il requisito di durabilità in accordo alla norma UNI 11104 deve essere integrato con quello di tenuta idraulica il quale si consegue garantendo un coefficiente di permeabilità inferiore a 1x10-13 m/s. Entrambi i requisiti si conseguono garantendo un rapporto acqua/cemento non superiore a 0.50 e una classe di resistenza a compressione minima di C32/40. Inoltre, in accordo con gli Eurocodici deve essere adottato un copriferro minimo di 40 e 50 mm rispettivamente per le strutture in c.a. e c.a.p.

Per le strutture idrauliche degli impianti di depurazione occorre valutare attraverso un’analisi chimica delle acque la presenza di eventuali sostanze che possono promuovere il degrado del calcestruzzo o delle armature.

Le sostanze aggressive possono essere innumerevoli; pertanto, risulta praticamente impossibile poter generalizzare individuando delle prescrizioni univoche valide per qualsiasi tipo di acqua sottoposto a trattamento. Molto spesso, inoltre, l’attacco risulta cosi severo da richiedere l’impiego di trattamenti protettivi a base di sistemi epossidici. Quindi si consiglia, in base alla natura e alla concentrazione delle sostanze aggressive, di stabilire di volta in volta le prescrizioni per il calcestruzzo e per gli eventuali trattamenti protettivi da adottare.

Infine resta da segnalare che l’ottenimento del requisito di tenuta idraulica può essere conseguito solo se, unitamente alla scelta di un conglomerato sufficientemente impermeabile, si predispongono in corrispondenza delle riprese di getto tra fondazione e muri verticali degli opportuni profili water-stop finalizzati a garantire la tenuta idraulica anche in corrispondenza di queste sezioni singolari. In alternativa ai profili, si possono impiegare resine espandenti da iniettare mediante tubi microforati predisposti sulle superfici di ripresa prima dell’esecuzione dei getti. Questi accorgimenti debbono essere adottati anche allorquando per le rilevanti dimensioni sia dei dadi di fondazione che dei muri verticali non si riesce a completare il getto nell’arco di una singola giornata e lo si riprende il giorno successivo. 

Per strutture di importanza strategica, per i quali il progettista richiede una vita nominale 100 anni, le prescrizioni sopra indicate debbono essere modificate per quanto attiene alla qualità del calcestruzzo, allo spessore del copriferro (deve essere incrementato di almeno 10 mm), alla scelta del tipo di armature (impiego di barre di acciaio zincato o inossidabile) e alla eventuale protezione del calcestruzzo con rivestimenti impermeabili.

Le misure di protezione contro l’eccessivo degrado devono essere stabilite con riferimento alle previste condizioni ambientali.

La protezione contro l’eccessivo degrado deve essere ottenuta attraverso un’opportuna scelta dei dettagli, dei materiali e delle dimensioni strutturali, con l’eventuale applicazione di sostanze o ricoprimenti protettivi, nonché con l’adozione di altre misure di protezione attiva o passiva.”

La norma tecnica che può aiutare il progettista a determinare il sistema di protezione più adeguato per il calcestruzzo è la UNI EN 1504-2 “Prodotti e sistemi per la protezione e la riparazione delle strutture di calcestruzzo - Definizioni, requisiti, controllo di qualità e valutazione della conformità - Parte 2: Sistemi di protezione della superficie di calcestruzzo”

Le protezioni possono essere eseguite secondo diverse tecniche. 

Impregnazione idrofobia

Trattamento del calcestruzzo finalizzato ad ottenere una superficie idrorepellente. I pori e le capillarità sono rivestiti internamente, ma non riempiti. Non vi è alcuna pellicola sulla superficie del calcestruzzo e l'aspetto varia poco o niente.

Impregnazione

Trattamento del calcestruzzo finalizzato a ridurre la porosità della superficie e a rinforzare la superficie. I pori e le capillarità sono parzialmente o totalmente riempiti.  Questo trattamento produce generalmente una pellicola sottile, discontinua sulla superficie del calcestruzzo. Leganti possono essere, per esempio, i polimeri organici.

Rivestimento

Trattamento finalizzato ad ottenere uno strato protettivo continuo sulla superficie del calcestruzzo. Lo spessore è generalmente da 0,1 mm a 5,0 mm. Applicazioni particolari possono richiedere uno spessore maggiore di 5 mm. Leganti possono essere, per esempio, polimeri organici, polimeri organici con cemento come filler o cemento idraulico modificato con lattice polimerico. Il sistema di protezione superficiale deve essere selezionato sulla base di una valutazione delle cause di deterioramento effettivo o potenziale e considerando i principi e metodi più appropriati per la protezione e riparazione specificati nella ENV 1504-9.

Breve articolo parzialmente estratto dal Libro “La durabilità delle strutture in calcestruzzo armato – i fattori che la influenzano” edito da Flaccovio Editore.