By La durabilità delle strutture in calcestruzzo armato rappresenta un ambito di grande rilevanza e potenzialità per lo sviluppo di soluzioni progettuali sempre più efficaci e resilienti. La comprensione dei fenomeni legati alla corrosione delle armature in acciaio offre, infatti, l’opportunità di migliorare la sicurezza e la funzionalità delle infrastrutture nel lungo periodo.
Anche le microfessure, pur essendo fisiologiche in molte strutture, forniscono spunti utili per lo studio dei meccanismi con cui agenti aggressivi come cloruri e anidride carbonica (CO₂) interagiscono con il materiale, rendendo possibile affinare i modelli predittivi e le tecniche di prevenzione.
La ricerca sulla propagazione naturale e a lungo termine della corrosione offre, inoltre, un campo ancora ampio da esplorare, con grandi margini per l’innovazione, soprattutto nella valutazione in situ di strutture esistenti e nella sperimentazione su scala reale. Approfondire questi aspetti consente di sviluppare strategie di progettazione e manutenzione sempre più affidabili e sostenibili, a beneficio dell’intero ciclo di vita delle opere.
In questo contesto si inserisce la ricerca di Nicoletta Russo, svolta nell’ambito del Dottorato in Ingegneria dei Materiali presso il Politecnico di Milano (XXXIV ciclo), sotto la supervisione della Prof.ssa Federica Lollini, con il supporto della Prof.ssa Elena Redaelli e la guida della Prof.ssa Chiara Bertarelli, Chair del corso di Dottorato. La tesi, dal titolo “Effects of Cracks and Long-Term Corrosion Propagation on Reinforced Concrete Structures Durability”, ha approfondito l’influenza delle fessure sulle prestazioni di durabilità del calcestruzzo armato e ha analizzato gli effetti della propagazione della corrosione nel lungo periodo attraverso un approccio sperimentale combinato. L’elevata qualità scientifica del lavoro ha ottenuto il riconoscimento dell’ACI Italy Chapter – Federbeton Awards 2024, premio assegnato a ricerche di eccellenza nel campo del calcestruzzo e delle costruzioni sostenibili.
L’attività di ricerca si è articolata in due filoni principali. Il primo ha riguardato la valutazione della penetrazione di cloruri e della carbonatazione in calcestruzzi fessurati, mediante un’estesa campagna sperimentale che ha permesso di quantificare l’effetto delle fessure sulla diffusione degli agenti aggressivi. Il secondo filone ha affrontato lo studio della corrosione nel lungo termine, analizzando campioni di calcestruzzo armato esposti per oltre vent’anni a condizioni ambientali reali. Grazie all’impiego di tecniche avanzate, è stato possibile caratterizzare la distribuzione dei prodotti di corrosione e la morfologia del degrado, rivelando l’importanza delle caratteristiche dell’interfaccia calcestruzzo-acciaio sull’innesco e la propagazione della corrosione.
Tra i risultati più rilevanti dello studio spicca la consapevolezza del ruolo cruciale che anche microfessure possono avere nel determinare la durabilità complessiva delle strutture, specialmente nei calcestruzzi ad alta impermeabilità. Questa evidenza apre la strada a strategie progettuali e manutentive ancora più mirate e consapevoli.
La ricerca sottolinea, inoltre, l’importanza di metodologie diagnostiche avanzate, mostrando come la corrosione possa progredire nel tempo anche senza manifestazioni visibili. Ciò evidenzia il valore di strumenti di controllo e monitoraggio più sofisticati rispetto alla sola ispezione visiva, contribuendo allo sviluppo di approcci più efficaci per la valutazione preventiva dello stato delle strutture e per la loro gestione a lungo termine.
Un altro contributo rilevante della tesi è la buona correlazione, sebbene per un campione limitato di armature, tra le misurazioni della densità di corrente di corrosione e la perdita di sezione media dell’armatura, un aspetto di grande interesse per lo sviluppo di metodi di monitoraggio non distruttivi applicabili alle strutture esistenti.
L’articolo esplorerà nel dettaglio i diversi aspetti della ricerca, illustrando le metodologie sperimentali adottate, le principali evidenze emerse e le prospettive future per lo sviluppo di strategie di mitigazione della corrosione nelle infrastrutture in calcestruzzo armato.
Durabilità del calcestruzzo armato: ruolo delle fessure e limiti dei modelli previsionali
Il calcestruzzo armato è da oltre un secolo uno dei materiali da costruzione più utilizzati al mondo, grazie alla disponibilità diffusa delle sue materie prime e alle sue eccellenti proprietà meccaniche. Una delle caratteristiche fondamentali di questo materiale è la capacità di proteggere l’armatura in acciaio dall’attacco corrosivo, grazie all’ambiente altamente alcalino che si crea all’interno della matrice cementizia. Tuttavia, con il passare del tempo, gli agenti aggressivi possono penetrare nel calcestruzzo e alterare le condizioni di passività dell’acciaio, soprattutto se non si pone la giusta attenzione alla scelta del calcestruzzo più idoneo alle condizioni ambientali. La corrosione dell’armatura rappresenta, infatti, una delle principali cause di degrado del calcestruzzo armato.
Per questo, nella prescrizione del calcestruzzo, è fondamentale l’esame delle condizioni ambientali specifiche. La conoscenza dei meccanismi di degrado, inoltre, consente di acquisire informazioni importanti e di indirizzare correttamente le scelte, sia nella fase di progettazione che in quella di manutenzione delle opere.
«Comprendere i meccanismi che regolano l’innesco e la propagazione della corrosione nelle strutture in calcestruzzo armato è fondamentale per migliorare i modelli di previsione del degrado e i criteri di progettazione per la durabilità delle strutture, quindi, di conseguenza, per sviluppare strategie di manutenzione più efficaci», spiega Nicoletta Russo. «Negli ultimi anni, sono stati sviluppati modelli sempre più sofisticati per stimare l’evoluzione del degrado in funzione della corrosione delle armature, ma esistono ancora molte incertezze, soprattutto per quanto riguarda il ruolo delle fessure e la fase di propagazione della corrosione».
Due sono i principali meccanismi che alterano la condizione di passività dell’acciaio e portano alla corrosione: la carbonatazione e la penetrazione dei cloruri. La prima avviene quando l’anidride carbonica dell’atmosfera reagisce con l’idrossido di calcio del calcestruzzo, abbassandone il pH e rendendo instabile il sottile film protettivo che avvolge l’armatura. Il secondo fenomeno, più insidioso, si verifica in ambienti esposti a cloruri, come le zone costiere o le infrastrutture soggette a sali disgelanti. In questo caso, se la concentrazione di cloruri alla profondità dell’acciaio supera una soglia critica, si innesca un processo di corrosione altamente localizzato, noto come pitting corrosion, che può portare rapidamente alla perdita localizzata di sezione resistente delle barre d’armatura.
Un ulteriore aspetto cruciale riguarda la presenza di fessure nel calcestruzzo. «Uno dei limiti degli attuali modelli di durabilità è che spesso considerano il calcestruzzo come un materiale perfettamente integro», sottolinea Russo. «In realtà, la formazione di fessure è un fenomeno inevitabile nella maggior parte delle strutture reali, e queste possono influenzare significativamente la velocità di penetrazione degli agenti aggressivi, accelerando i processi corrosivi».
Le fessure possono derivare da sollecitazioni strutturali, come nel caso di elementi inflessi, oppure da fenomeni non strutturali, come ritiro, cicli di gelo-disgelo o reazioni alcali-aggregato. Indipendentemente dalla loro origine, queste discontinuità creano percorsi preferenziali per l’ingresso di cloruri e CO₂, alterando sia la fase di innesco sia quella di propagazione della corrosione.
Un altro aspetto ancora poco esplorato è proprio la fase di propagazione. «Mentre l’innesco della corrosione è stato ampiamente studiato e modellato, la fase successiva, in cui la corrosione propaga in modo generalizzato o localizzato sull’armatura inglobata nel calcestruzzo, è stata ancora poco indagata», afferma Russo. «Questo è un problema concreto, perché la maggior parte delle strutture esistenti si trova già in questa fase e spesso è necessario valutare la loro capacità residua sulla base del livello di corrosione dell’armatura».
Uno dei principali ostacoli allo studio della propagazione della corrosione è la difficoltà di riprodurre il fenomeno in laboratorio in modo realistico. «La corrosione nel calcestruzzo è un processo che si sviluppa in tempi lunghi, anche decenni», spiega Russo. «Ciò rende complesso condurre studi sperimentali a lungo termine. Al tempo stesso, le indagini sulle strutture esistenti sono limitate, perché la valutazione del livello di corrosione spesso richiede prove distruttive difficilmente applicabili su edifici e infrastrutture ancora in uso».
Influenza delle microfessure sui fenomeni di corrosione nel calcestruzzo
Nonostante quanto indicato dalle Norme Tecniche italiane (NTC) e dal fib Model Code for Service Life Design, che individuano soglie di ampiezza delle fessure nell’ordine di alcune centinaia di micrometri (200-400 µm a seconda della classe di esposizione secondo le NTC 2018), evidenze sperimentali dimostrano che anche microfessure con aperture inferiori a 100 μm possono favorire significativamente la penetrazione dei cloruri e della CO₂ nel calcestruzzo, influenzandone la durabilità.
«Per questo motivo – spiega l’autrice – il mio lavoro di tesi era mirato a rilevare l’effetto delle microfessure, spesso trascurate nei modelli previsionali, ma potenzialmente determinanti nell’accelerare i fenomeni di degrado legati alla corrosione».
Per indagare l’effetto delle fessure sulla fase di innesco e su quella di propagazione della corrosione, indotta sia da cloruri che da carbonatazione, la prima parte della ricerca ha visto la progettazione e realizzazione di una procedura sperimentale di fessurazione indotta per carico controllato, sviluppata in collaborazione con l’ITC-CNR, per creare provini microfessurati in modo realistico e ripetibile. Le prove sono state eseguite sia su provini non armati, per indagare l’effetto sulla penetrazione della carbonatazione e dei cloruri, sia su provini armati, per studiare l’effetto sull’innesco e sulla propagazione della corrosione delle armature presenti nel campione. La procedura di fessurazione ha consentito di generare con successo microfessure con ampiezze (wcr) comprese tra 10 µm < wcr < 100 µm e profondità (dcr) tra 1 mm < dcr < 45 mm. Questi parametri sono stati misurati localmente in prossimità della superficie di frattura, dove è stata valutata la penetrazione di cloruri o la carbonatazione.
«Le fessure si sviluppavano generalmente in modo mono-ramificato, con apertura localizzata nella zona della tacca di carico. Nonostante la tecnica non abbia permesso di ottenere fessure con un’elevata riproducibilità in termini di ampiezza e profondità, sono risultate ideali per simulare condizioni realistiche», commenta Russo.
Sono stati testati diversi provini confezionati, a parità di geometria, con rapporti acqua/cemento di 0,45 e 0,55, due tipologie di barre d’armatura in acciaio, al carbonio e inossidabile, e tre tipi di cemento: Portland, Portland-calcareo e pozzolanico. I provini sono stati poi confrontati con campioni di riferimento non fessurati, sottoponendoli ad una serie di prove sperimentali, come racconta l’autrice. «Per indagare l’influenza dei diversi meccanismi di trasporto dei cloruri, i test hanno incluso condizioni diverse, da prove accelerate di laboratorio fino a simulazioni ambientali più realistiche, in cui i provini sono esposti ciclicamente all’alternanza di bagnato e asciutto per riprodurre in laboratorio l’ambiente aggressivo tipico delle zone costiere soggette a maree oppure agli spruzzi».
Analogamente, gli effetti delle fessure sulla resistenza alla penetrazione della carbonatazione sono stati valutati su calcestruzzi integri e microfessurati, sottoposti a prove di carbonatazione accelerata a breve termine.
Per quanto riguarda i provini armati, alcuni provini (armati sia con acciaio al carbonio che inossidabile) sono stati esposti a una soluzione contenente cloruri, monitorati mediante misure elettrochimiche per due anni e mezzo, e al termine dell’esposizione sono stati eseguiti test distruttivi per caratterizzare l’entità della corrosione.
Tutti i metodi di prova – test accelerati di migrazione dei cloruri (RCM), prove di immersione in soluzioni saline, esposizione a condizioni tidali simulate (zona degli spruzzi e delle maree), test di carbonatazione accelerata e misure elettrochimiche di corrosione su campioni armati – concordano su un punto: la presenza di microfessure aumenta significativamente la penetrazione dei cloruri e della carbonatazione, nonostante esse siano molto al di sotto dei limiti di apertura solitamente considerati dalla normativa tecnica, da un punto di vista strutturale.
«Volevamo quantificare l’effetto della fessura, anche molto piccola, in funzione dei diversi meccanismi di trasporto. E i risultati mostrano chiaramente che la presenza di fessure può accelerare in modo significativo sia la penetrazione dei cloruri sia l’avvio del processo corrosivo», spiega l’autrice. «Indipendentemente dal tipo di cemento, tutte le tecniche sperimentali utilizzate per la valutazione della resistenza alla penetrazione dei cloruri hanno confermato che l’effetto delle microfessure sull’aumento della penetrazione di cloruri è più marcato per i calcestruzzi con rapporto a/c di 0,45 rispetto a quelli con rapporto 0,55 e, in generale, più evidente per calcestruzzi più impermeabili in condizioni non fessurate».
La portata dell’incremento varia a seconda della tecnica utilizzata (Figura 1): i test di migrazione rapida dei cloruri (RCM) hanno evidenziato un incremento limitato, fino a 2 volte rispetto ai valori in condizioni non fessurate (per calcestruzzi con a/c 0,45). Dalle prove di immersione, invece, è risultato un incremento più marcato dei coefficienti di diffusione dei cloruri, fino a 9 volte per i calcestruzzi con a/c 0,45 quando valutati mediante analisi colorimetrica, mentre incrementi meno significativi sono stati rilevati tramite titolazione.
Per l’esposizione tidale simulata, il coefficiente di diffusione ha mostrato un incremento fino a 30 volte superiore rispetto ai provini non fessurati, a causa della sovrapposizione di diversi fenomeni di trasporto di massa (diffusione, permeazione e risalita capillare).
Le prove sperimentali non hanno identificato una correlazione chiara tra geometria della fessura e incremento della penetrazione dei cloruri. «Nonostante le analisi dettagliate, non abbiamo trovato un valore critico di ampiezza o profondità oltre il quale l’effetto della fessura aumenti drasticamente, probabilmente a causa del fatto che sia stato analizzato un range molto piccolo di apertura della fessura», sottolinea Russo.
Corrosione indotta dai cloruri nei provini armati: il ruolo della fessura
Per quanto riguarda la corrosione indotta da cloruri, nei provini armati è stato osservato che la presenza di microfessure longitudinali accelera fortemente l’innesco della corrosione, quando la fessura raggiunge l’armatura: in quel caso, i tempi si riducono a pochi giorni, probabilmente a causa dell’incremento della penetrazione dei cloruri indotta dalla fessura; mentre negli altri casi è risultato comparabile ai tempi di innesco riscontrati nei calcestruzzi non fessurati (Figura 2). «Durante la fase di propagazione della corrosione, l’effetto delle microfessure sui valori di potenziale e velocità di corrosione è risultato limitato, tranne in due casi specifici in cui la carbonatazione, in corrispondenza della fessura, aveva raggiunto la profondità dell’armatura. In quei provini, la velocità di corrosione è aumentata di un ordine di grandezza», commenta Russo.
Corrosione indotta da carbonatazione
In analogia con quanto osservato per la penetrazione dei cloruri, anche la penetrazione della carbonatazione è risultata più marcata nei provini microfessurati, specialmente nei calcestruzzi con a/c 0,45 per i quali gli incrementi nei coefficienti di carbonatazione sono arrivati a 4 volte quelli dei provini non fessurati. Tuttavia, la carbonatazione si è rilevata essere molto superficiale lungo le pareti della fessura, soprattutto quando l’apertura della fessura era molto ridotta (in profondità, verso l’apice della fessura). Questo effetto è comunque stato osservato soprattutto nei calcestruzzi Portland e pozzolanici, mentre nei calcarei la penetrazione laterale dalle pareti della fessura è risultato più marcato.
Anche in questo caso, non è stata rilevata una correlazione evidente con i parametri geometrici della fessura, nei range di ampiezza e profondità considerati.
Implicazioni delle microfessure sulla durabilità dei calcestruzzi
Alla luce dei risultati sperimentali ottenuti, è importante sottolineare come gli effetti delle fessure, anche se di piccolissima apertura e poco profonde (microfessure), possano incidere in modo significativo sulla durabilità del calcestruzzo armato, e che l’effetto sembra essere più accentuato per calcestruzzi più impermeabili in condizioni non fessurate.
«I dati raccolti indicano chiaramente che la presenza di microfessure ha un impatto più marcato nei calcestruzzi caratterizzati da bassi rapporti acqua/cemento e da una matrice molto poco permeabile in condizioni integre. Proprio nei calcestruzzi più performanti sotto il profilo della resistenza alla penetrazione degli agenti aggressivi, l’insorgenza anche di minime fessurazioni può rappresentare un fattore di vulnerabilità da non trascurare, soprattutto quando più meccanismi di trasporto agiscono contemporaneamente», sostiene Russo, che aggiunge. «L’esperienza maturata in questa ricerca suggerisce quindi la necessità di valutare con attenzione l’interazione tra microfessure e materiali ad alte prestazioni, anche in fase di progettazione, per evitare di sovrastimare la loro resistenza nel lungo termine».
Uno sguardo alla corrosione nel lungo periodo
La seconda parte della ricerca, condotta durante un periodo all’estero presso il centro di ricerca TNO Buildings, Infrastructure & Maritime a Delft (Paesi Bassi), ha permesso di analizzare provini invecchiati naturalmente per oltre 20 anni. L’obiettivo? Studiare come evolve nel lungo periodo la propagazione naturale della corrosione in condizioni ambientali non protette su scala macro, meso e microscopica, confrontando effetti dovuti al tipo di cemento, alla tipologia di corrosione (da cloruri oppure da carbonatazione) e alla presenza di fessure indotte dalla corrosione stessa.
«Questi provini sono stati realizzati nel 1998 con cementi Portland, ceneri volanti e scorie d’altoforno (cementi di miscela), con rapporto acqua/cemento pari a 0,45. Inizialmente, sono stati sottoposti a carbonatazione accelerata o a penetrazione di cloruri per indurre l’innesco della corrosione e, successivamente, esposti per oltre 20 anni in condizioni ambientali esterne non protette per la propagazione naturale della corrosione», spiega Russo. «Poter osservare cosa succede dopo circa 22 anni di esposizione naturale è un’opportunità rara. Questi dati sono preziosissimi perché rappresentativi di come potrebbe svilupparsi la corrosione in strutture esistenti già in fase avanzata di degrado».
Un mix di tecniche – misure elettrochimiche, tomografia computerizzata a raggi X, microscopia ottica ed elettronica e spettroscopia Raman – ha permesso di ottenere una caratterizzazione multi-scala della corrosione.
«Alla scala macroscopica, abbiamo utilizzato misure elettrochimiche e prove distruttive finalizzate alla valutazione del contenuto di cloruri e della profondità di carbonatazione; su scala mesoscopica, abbiamo analizzato le immagini ottenute mediante tomografia computerizzata (CT-scan) per visualizzare la distribuzione e l’estensione degli attacchi corrosivi sull’armatura, stimare la perdita di sezione, le dimensioni e la morfologia degli attacchi corrosivi, nonché le caratteristiche dell’interfaccia acciaio-calcestruzzo; la caratterizzazione microscopica del calcestruzzo, invece, è stata effettuata attraverso l’osservazione di sezioni sottili al microscopio ottico e dei prodotti di corrosione, mediante una combinazione di imaging SEM, analisi EDS semiquantitative e spettroscopia Raman», racconta Russo.
Dopo 22 anni di propagazione della corrosione, il livello di corrosione delle barre soggette a carbonatazione è risultato trascurabile, sia nel calcestruzzo con cemento Portland che in quello con cemento contenente circa il 70% di scorie. Le barre soggette a corrosione indotta da cloruri hanno mostrato, invece, uno stato di corrosione più avanzato, più pronunciato nel calcestruzzo con cemento Portland, che comunque presentava un’anomalamacroporosità, probabilmente dovuta a una cattiva compattazione, e meno marcato nei calcestruzzi con cementi di miscela. Tra questi ultimi, la corrosione è risultata più avanzata nel calcestruzzo con scorie rispetto a quello con ceneri volanti, nonostante una concentrazione di cloruri simile alla profondità dell’armatura. Nei provini soggetti a corrosione indotta dai cloruri, le velocità di corrosione misurate in condizioni esterne non protette hanno mostrato una buona correlazione con i valori medi di perdita di sezione stimati tramite l’analisi d’immagini della tomografia a raggi X (Figura 3).
«Nello specifico, in uno dei provini completamente privo di fessure visibili e senza alcuna traccia di prodotti di corrosione in superficie, le misurazioni elettrochimiche hanno rilevato un avanzato stato di corrosione sulle barre d’armatura. L’avanzato livello di corrosione e di perdita media di sezione della barra è stato confermato dalla tomografia a raggi X, che ha permesso anche di constatare come la macroporosità anomala della pasta cementizia avesse permesso l’accumulo dei prodotti di corrosione, evitando l’insorgere di stati tensionali, e quindi la fessurazione e lo spalling del calcestruzzo», afferma Russo. Ciò significa che in presenza di elevata macroporosità del calcestruzzo, i prodotti della corrosione possono accumularsi all’interno della matrice cementizia senza manifestarsi all’esterno, eludendo così qualsiasi segnale visibile.
«Questo risultato – osserva l’autrice – suggerisce che la corrosione può raggiungere livelli severi anche in assenza di segni visibili in superficie, rendendo difficile la sua individuazione senza l’ausilio di tecniche diagnostiche avanzate». Una constatazione che – come evidenziato da Russo – «mette seriamente in discussione l’affidabilità delle sole ispezioni visive nel valutare lo stato di conservazione delle strutture in calcestruzzo armato». Di conseguenza, afferma, «basarsi esclusivamente sull’osservazione visiva per stimare la durabilità delle strutture esistenti può risultare fortemente limitante, soprattutto quando si ha a che fare con calcestruzzi a elevata porosità, in grado di nascondere lo sviluppo della corrosione».
La buona correlazione riscontrata tra la densità di corrente di corrosione misurata con tecniche elettrochimiche non distruttive e la perdita di sezione dell’armatura rilevata con prove distruttive indica che le misure elettrochimiche possono costituire una valida opzione per la valutazione dello stato di strutture esistenti. «Si tratta di tecniche poco invasive – spiega Russo – che possono essere previste già in fase costruttiva, ma che si prestano anche a un’applicazione efficace su strutture già realizzate, come strumenti di monitoraggio non distruttivo».
Per quanto riguarda l’analisi morfologica, le prove hanno evidenziato un comportamento in parte inatteso: la corrosione si è sviluppata in forma localizzata, sotto forma di pit (pitting corrosion), anche nei provini soggetti a corrosione indotta dalla carbonatazione. Un risultato che si discosta dall’ipotesi comunemente accettata, secondo cui la carbonatazione porta a una corrosione più uniforme, estesa su tutta la superficie dell’armatura. Questa deviazione dal comportamento atteso sembra attribuibile a condizioni locali particolarmente specifiche, legate alla presenza dello strato di ossidi superficiali (mill scale) sull’armatura, che può creare condizioni favorevoli all’innesco localizzato della corrosione.
«I pit generati dalla corrosione indotta da carbonatazione sono comunque risultati di dimensioni molto più contenute di quelli osservati nei casi di corrosione indotta da cloruri», spiega Russo, «caratterizzati da una morfologia standard (poco profondi, con una larghezza superiore a due volte la profondità), e localizzati soprattutto in prossimità della superficie esposta, dove presumibilmente il fronte di carbonatazione è avanzato più rapidamente».
Nei provini soggetti a corrosione indotta dai cloruri, i pit si sono sviluppati fino a 1 mm di profondità e 5 mm di larghezza, e la morfologia è risultata molto più varia. «Sono stati osservati anche pit che, partendo dalla superficie della barra d’acciaio, si sono evoluti creando vere e proprie gallerie in profondità lungo l’armatura. Questa morfologia è stata rilevata in più del 10% del totale dei pit analizzati nei provini sottoposti a corrosione indotta da cloruri. Quindi, dal momento che diverse morfologie di pitting possono influenzare in modo molto differente la risposta meccanica dell’armatura in acciaio, una conoscenza più accurata della morfologia degli attacchi corrosivi potrebbe condurre a valutazioni più affidabili della capacità residua delle strutture in calcestruzzo armato soggette a corrosione», afferma Russo.
Implicazioni e sviluppi futuri della ricerca
I risultati emersi da questa ricerca aprono la strada a numerosi spunti per l’approfondimento, sia dal punto di vista sperimentale che applicativo. Le implicazioni più rilevanti riguardano la necessità di affinare le tecniche di indagine, estendere il campo delle variabili analizzate e trasferire le conoscenze acquisite al contesto delle strutture reali.
«Uno dei primi aspetti da approfondire riguarda la penetrazione dei cloruri in calcestruzzi micro-fessurati», spiega l’autrice. «Le tecniche attualmente impiegate, seppur efficaci, potrebbero essere integrate con strumenti a risoluzione spaziale più elevata, come la microfluorescenza a raggi X, per evidenziare con maggiore precisione le alterazioni locali nei profili di penetrazione». L’adozione di questi metodi avanzati permetterebbe di affinare la comprensione dei meccanismi locali nei pressi delle fessure, dove si concentrano i fenomeni di degrado più significativi. Ad ogni modo, in generale, dai risultati delle prove sperimentali eseguite, sembra che fessure anche molto più piccole di quelle accettate da un punto di vista strutturale siano in grado di accelerare la penetrazione di sostanze aggressive (cloruri e carbonatazione), con entità che dipende dal fenomeno di trasporto considerato.
Per quanto riguarda i provini in calcestruzzo armato sottoposti a corrosione indotta da cloruri, la presenza di microfessure longitudinali all’armatura sembra avere una forte influenza sul tempo di innesco, che risulta ridotto per le armature in acciaio al carbonio, soprattutto nel caso in cui la fessura arrivi alla profondità dell’armatura. Le armature in acciaio inossidabile, al contrario, hanno dimostrato di essere più resistenti alla corrosione indotta da cloruri, anche in calcestruzzo micro-fessurato (non è stata rilevata corrosione in nessuno dei campioni per tutta la durata della ricerca). Per quanto riguarda il tempo di propagazione, che è stato possibile analizzare solo per le armature in acciaio al carbonio, sembra che la velocità di corrosione sia nettamente maggiore solo quando agiscono in contemporanea cloruri e carbonatazione, cosa che avviene prima nel calcestruzzo micro-fessurato, rispetto al calcestruzzo sano.
Allo stesso modo, sarà essenziale estendere il monitoraggio anche ai provini sottoposti a corrosione indotta dalla carbonatazione, soprattutto in condizioni di corrosione naturale. «In questo ambito, – sottolinea l’autrice – vi è ancora una carenza di dati sperimentali, anche a causa della lentezza della propagazione della corrosione». Le analisi distruttive, combinate con tecniche diagnostiche avanzate, potranno offrire informazioni preziose sull’innesco e la propagazione della corrosione e sulla penetrazione effettiva della carbonatazione, sia nella matrice cementizia sia lungo le fessure.
Infine, per quanto riguarda la parte di ricerca sugli effetti a lungo termine della corrosione in calcestruzzo armato, dai risultati delle analisi sperimentali è emerso che la microstruttura del calcestruzzo può influire molto sulla presenza/assenza di prodotti di corrosione visibili esternamente, quindi evidenziando i limiti delle ispezioni esclusivamente visive per rilevare la corrosione delle armature. Un potenziale sviluppo di grande rilievo riguarda l’applicazione di tecniche elettrochimiche a strutture reali, dove la corrosione si è attivata e propagata naturalmente in ambienti esterni. «Le informazioni raccolte in laboratorio sulla relazione tra densità di corrente di corrosione e perdita media di sezione delle barre potrebbero essere trasferite alle strutture esistenti, validando un metodo completamente non distruttivo per la stima della perdita di sezione», afferma l’autrice. Questo approccio, se confermato, offrirebbe uno strumento potente per la diagnosi strutturale in situ.
«In sintesi, questa ricerca fornisce solide basi sperimentali e metodologiche, ma allo stesso tempo evidenzia l’ampio margine per ulteriori studi volti a colmare i gap ancora presenti tra laboratorio e realtà strutturale», conclude Nicoletta Russo.
