Un approccio olistico per il controllo delle caratteristiche di durabilità del calcestruzzo

La ricerca di una metodologia unica che permetta di controllare le caratteristiche di durabilità del calcestruzzo in relazione alle specifiche progettuali è un’attività in costante fase di sviluppo a livello internazionale, sia da parte di enti privati che universitari. La tecnica della resistività elettrica è attualmente impiegata in importanti progetti in diverse parti del mondo ed è stata impiegata con successo anche durante le fasi di controllo del calcestruzzo nella costruzione del nuovo Canale di Panama (2011-2016).

Nel settembre del 2019 si è svolta a Londra l’undicesima conferenza CITC Global (Construction in the 21st century) dove è stato presentato un interessante lavoro sull’impiego di misure di resistività elettrica per la valutazione della durabilità del calcestruzzo. Qui si riporta una breve recensione dell’articolo pubblicato allo scopo di divulgare l’uso di questa metodologia.

La resistività elettrica, un metodo semplice ed affidabile per il controllo della corrosione delle armature nel calcestruzzo

Dopo una breve introduzione sulle procedure di controllo attualmente disponibili e normalmente impiegate per caratterizzare una miscela di calcestruzzo, l’autore evidenzia come la misura della resistenza a compressione, benché sia un requisito fondamentale, viene spesso utilizzata come parametro correlato alla durabilità. Tuttavia, il valore della resistenza a compressione non è molto rappresentativo delle prestazioni a lungo termine di un calcestruzzo, come la sua capacità di resistere all’azione dei cloruri o dei solfati, alla fessurazione, ai cicli di gelo e disgelo e, ultimo ma non ultimo, alla sua capacità di proteggere le barre d’armatura e i cavi di precompressione dal fenomeno della corrosione.

Proprio riguardo a quest’ultimo punto, il metodo universalmente riconosciuto ed impiegato per il controllo del fenomeno nel calcestruzzo è quello del Rapid Chloride Permeability Test (RCPT, ASTM C1202) che misura la resistenza di una miscela di calcestruzzo al passaggio dei cloruri responsabili, insieme alla carbonatazione, della corrosione dell’acciaio. Gli aspetti negativi di questo test sono la lunga tempistica e il costo di esecuzione.

Overview of Concrete Durability Evaluation using Electrical Resistivity

Panoramica della valutazione della durabilità del calcestruzzo utilizzando la resistività elettrica

CITC Global-Construction in the 21^st century - 11th International Conference (CITC-11) September 9-11, 2019, London, UK 

Amin Akhnoukh 
East Carolina University, Greenville NC 27858, USA 5 akhnoukha17@ecu.edu

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Di contro, il test di resistività elettrica è molto semplice da eseguire e non comporta procedure complicate come nel caso del Rapid Chloride Permeability Test. Ad oggi sono state eseguite ed attualmente in corso numerosi progetti di ricerca rivolti a valutare l’impiego delle misure di resistività elettrica di campioni di calcestruzzo in comparazione al Rapid Chloride Permeability Test e i risultati dimostrano effettivamente una correlazione molto stretta tra i due valori, tanto che la resistività elettrica è stata impiegata con successo in molti progetti per il controllo della permeabilità ai cloruri dei calcestruzzi. 

Come si misura la resistività elettrica di un calcestruzzo?

L’articolo prosegue indicando due diversi metodi per la misura della resistività elettrica di un calcestruzzo, resistività superficiale e resistività in massa. Il metodo della resistività superficiale (AASHTO T358-17) consiste nella misurazione attraverso 4 elettrodi posizionati ad intervalli regolari lungo una direttrice della superficie del calcestruzzo, mentre il metodo della resistività in massa (ASTM C1760-12) consiste nella misurazione attraverso il posizionamento di due elettrodi ai lati opposti di un campione cilindrico o cubico. In ambedue i metodi vi sono vantaggi e svantaggi.

La misura della resistività superficiale offre l’opportunità di verificare direttamente la qualità del copriferro che ricopre le barre di armatura o i cavi di precompressione, oltre a determinare la penetrabilità dei cloruri e l’eventuale grado di corrosione dei ferri d’armatura.

In aggiunta, questa metodologia permette di eseguire misurazioni in modo semplice anche direttamente in opera senza la necessità di effettuare carotaggi. D’altro canto, la misura della resistività in massa permette di ottenere il valore della resistività elettrica su un intero campione di calcestruzzo e quindi non soltanto a livello superficiale. In questo caso c’è anche da considerare che la determinazione della resistività viene eseguita sugli stessi campioni prelevati per la misura della resistenza meccanica, ovviamente prima che essi vengano sottoposti alla prova di schiacciamento.

Quali altre applicazioni?

L’autore, infine, conclude affermando che le misure di resistività vengono oggi correntemente utilizzate in numerosi progetti per la verifica diretta delle caratteristiche a lungo termine del calcestruzzo, non soltanto la diffusione dei cloruri ma anche altre proprietà quali:

• La stima della percentuale di vuoti all’interno del calcestruzzo, una bassa percentuale di vuoti è conseguente ad un alto valore di resistività elettrica;
• La verifica di stati fessurativi che potrebbero innescare il processo di corrosione delle armature;
• La qualità intrinseca del calcestruzzo, alti valori di resistività corrispondono a una generale assenza di fessure, ad un corretto processo di idratazione del cemento e ad una elevata compattezza della matrice cementizia;
• La misura della resistività elettrica, pertanto, potrebbe essere impiegata come un utile indicatore per la definizione delle specifiche tecniche associate al mix design del calcestruzzo e alla sua ottimizzazione.   

Un commento critico

La correlazione tra resistività elettrica e permeabilità ai cloruri misurata con il Rapid Chloride Permeability Test è ben documentata e comprovata da esperienze di laboratorio e di campo. Qui sotto è riportata la corrispondenza tra i valori:

Il test della resistività elettrica, quindi, dimostra di essere un test altamente affidabile nei confronti della permeabilità ai cloruri e quindi della probabilità che può presentare un calcestruzzo nei confronti di una potenziale corrosione dei ferri d’armatura. Tuttavia, per il controllo delle altre caratteristiche del calcestruzzo menzionate nell’articolo (la stima dei vuoti, la verifica di eventuali stati fessurativi e il controllo della compattezza della matrice cementizia) non sembra esserci ancora una sufficiente sperimentazione a supporto. È senz’altro auspicabile che il test della resistività elettrica possa diventare il metodo globale atto a caratterizzare diverse proprietà del calcestruzzo sotto l’aspetto della durabilità. L’interesse per l’argomento è tale da giustificare l’impegno, anche in termini finanziari, di Enti di ricerca universitari, laboratori di aziende private del settore e produttori.