Preparazione della superficie in calcestruzzo Parte 1: Calcestruzzo deteriorato

Il problema del calcestruzzo è che non si sa mai cosa accadrà quando lo si tratta con la sabbiatura abrasiva.

Le particelle fini e la pasta cementizia si staccano abbastanza facilmente, esponendo l’aggregato più duro. Diversamente dall’acciaio, la forza comprimente del calcestruzzo non è uniforme, quindi la sabbiatura non produce un profilo superficiale omogeneo o un ventaglio di ancoraggio. Una superficie di calcestruzzo sabbiata è caratterizzata da crateri di pori cavernosi e da capillari.

Al fine di preparare il calcestruzzo per l'incollaggio, le malte di riparazione, il calcestruzzo di copertura e i rivestimenti devono penetrare e fondersi nella rete di capillari del substrato. Quando la rete è bloccata, la sabbiatura la apre, esponendo l’aggregato e irruvidendo l’area.

Ma senza vertici e avvallamenti su cui applicare il nastro e misurare la profondità con il micrometro di profondità, come può sapere chi esegue la sabbiatura quando ha raggiunto un dato profilo superficiale? Come si può perfino specificare un profilo per il calcestruzzo?

Ci sono altri problemi. La superficie del calcestruzzo, adeguatamente preparata, non solo deve essere irruvidita in modo corretto, ma deve anche essere integra e priva di contaminanti. A causa della natura relativamente porosa del calcestruzzo, i contaminanti penetrano spesso in profondità nella superficie, indebolendo il substrato a una profondità fuori dalla portata effettiva della sabbiatura abrasiva. Per le altre applicazioni, come le finiture decorative, si dovrebbe rimuovere solo lo strato superficiale e friabile di pasta cementizia indurita. Cosa fare quando la sabbiatura abrasiva è eccessiva o insufficiente?

Questa guida sulla preparazione della superficie del calcestruzzo vi indicherà le soluzioni per questi e altri problemi. Prima, comprendiamo come e perché il calcestruzzo può rompersi, e come può essere riparato nuovamente.
 

Quando sul calcestruzzo deteriorato si applica un rivestimento, uno strato o una malta di riparazione del calcestruzzo, il legame tra i due materiali potrebbe tenere ma quando è posto sotto pressione, il calcestruzzo comincerà semplicemente a staccarsi dalla lastra. Le fessure, le microfessure, le bolle, la scagliatura, lo sfaldamento, o la delaminazione sono sintomi di un calcestruzzo deteriorato che deve essere rimosso e poi riparato, prima di eseguire la preparazione della superficie.

Le fessure visibili sono il sintomo più chiaro del calcestruzzo deteriorato e hanno diverse cause. Le fessure superficiali sono causate da una rapida perdita d’acqua superficiale durante il processo di indurimento. I depositi del sottofondo possono rompere la lastra in due. I carichi o gli impatti pesanti possono causare immediatamente delle fessure visibili o causare microfessure che possono in seguito estendersi a fessure visibili.

Le microfessure sono invisibili a occhio nudo e si misurano con la scala dei micron. Le microfessure sono causate da sovraccarichi, impatti da carichi liberi e dall’impatto di attrezzi come martelli pneumatici e sbozzatori, da congelamento e scongelamento, e da variazioni di temperatura che avvengono durante l’idratazione del cemento. La lesione avviene quando le microfessure formano una rete vicino alla superficie. Quindi il calcestruzzo deteriorato si sgretola esponendo l’aggregato.

Le bolle si formano quando sotto la superficie rimangono intrappolate delle bolle d’aria, che non riescono ad uscire per via dell’asciugatura prematura della superficie causata dal vento, da una miscela troppo appiccicosa che sigilla la superficie troppo rapidamente o dalla finitura prematura applicata sul calcestruzzo, ad esempio con la cazzuola.

La scagliatura è causata dal congelamento dell’acqua nei pori e nei capillari del calcestruzzo. Quando la pressione idraulica del ghiaccio in espansione supera la forza di trazione del calcestruzzo, dalla superficie si staccano delle scaglie di malta, esponendo l’aggregato.

Lo sfaldamento è simile alla scagliatura, ma l’espansione avviene in profondità nel calcestruzzo, causando la disgregazione della superficie in frammenti più grandi. Le cause comuni sono la corrosione dei ferri d’armatura dovuta alla carbonatazione, al calore intenso che causa l’espansione violenta del vapore acqueo, a giunti costruiti in modo errato e al deterioramento delle fessure.

Una delaminazione è una cavità, un piano orizzontale sotto la superficie che si forma quando viene applicata una finitura prima che l’acqua e l’aria possano fuoriuscire dal calcestruzzo. Quando si rompe a causa del traffico o di un carico pesante, la sezione delaminata si stacca dalla lastra, esponendo l’aggregato.

Carbonatazione

La carbonatazione avviene quando l’anidride carbonica penetra la superficie tramite i pori e le microfessure, e reagisce con l’umidità e l’idrossido di calcio nel cemento, formando il carbonato di calcio. Inizialmente, questo indurisce il calcestruzzo ma riduce anche il pH da 13 a 8. Questa riduzione di alcalinità rende vulnerabili alla corrosione i ferri d’armatura presenti.
 

Corrosione dei ferri d’armatura

La ruggine è ferro idratato, e ha una massa maggiore rispetto all’acciaio che sostituisce. La crescente massa di ruggine crea una trazione, causando la rottura del calcestruzzo e lo sfaldamento.
 

Attacco chimico

I solfati si infiltrano nel calcestruzzo attraverso l’acqua di falda, reagiscono con i composti idratati e si espandono causando la rottura meccanica. Spesso le sostanze chimiche possono ammorbidire, erodere e sciogliere la pasta cementizia.
 

Danno da incendio

Il calcestruzzo non brucia, ma il calore elevato sottrae al calcestruzzo gran parte della forza comprimente, della forza flessionale e dell’elasticità. Il vapore acqueo si espande e durante la fuoriuscita può causare lo sfaldamento.
 

Sovraccarichi/Impatti

Se il calcestruzzo è posto sotto a un carico pesante, specialmente a causa di un impatto, ciò può causare la microfessurazione e la rottura. Gli attrezzi di lavoro possono causare un’ampia microfessurazione.
 

Calcestruzzo troppo bagnato

Troppa acqua nella miscelazione causa la perdita di cemento verso la superficie. La superficie si asciuga prima che avvenga la solidificazione, causando la contrazione, fessure, la riduzione della forza comprimente e lattata di cemento.
 

Ispezionando visivamente la superficie è possibile rilevare i danni peggiori: le fessure, la scagliatura e le delaminazioni frantumate, ma la reale entità del calcestruzzo deteriorato non è sempre visibile.

Forse la cosa più semplice da fare è battere con un martello le aree circostanti a quelle visivamente deboli. Se la testa del martello rimbalza, la forza comprimente del calcestruzzo è buona. Se il martello intacca e polverizza la superficie, il calcestruzzo è deteriorato e dovrebbe essere rimosso.

Trascinare un cacciavite sulla superficie può allo stesso modo esporre il calcestruzzo ammalorato. Se lascia una striscia bianca brillante, il calcestruzzo è integro. Se lascia della polvere, il calcestruzzo non è integro.

Non è facile rilevare i casi in cui si formano sacche d’aria, acqua o materiale non inumidito sotto la superficie: la superficie potrebbe essere abbastanza integra da superare l’esame con il martello o con il cacciavite, ma potrebbe essere strutturalmente compromessa. Ascoltando il suono prodotto dai colpi sul calcestruzzo è possibile individuare le aree con diversa densità. Su superfici ampie, queste cavità possono essere individuate trascinando una catena sulla superficie, oppure usando attrezzi che battono la superficie con una serie di catene.

Dopo aver delineato l’estensione del calcestruzzo ammalorato, può iniziare la rimozione.

Quando gran parte della superficie del calcestruzzo è compromessa, è meglio rimuovere lo strato interessato con mezzi meccanici, trattati in seguito. Quando è necessario rimuovere delle sezioni danneggiate, una soluzione comune è sgrossare il calcestruzzo deteriorato con un martello, un martello pneumatico, un martello demolitore o con un altro attrezzo ad impatto.

La soluzione consigliata è iniziare dal centro dell’area indebolita e procedere verso i margini.Tuttavia, si devono evitare i margini smussati, anche se si sta riparando lo spazio vuoto con un composto autolivellante o con resina epossidica che può essere spalmata in modo sottile: in alcuni punti l’applicazione del rivestimento può essere troppo sottile per coprire correttamente la superficie profilata. Con lo scheggiamento profondo, i margini acuti forniscono una maggiore forza tensile di coesione, ma un margine perpendicolare o sottosquadro è la soluzione migliore.

Quando si riempie un vuoto con calcestruzzo o con un altro composto spesso, la soluzione consigliata è tagliare i bordi ad angolo retto attorno all’area danneggiata. Quando si esegue la scheggiatura da e verso il margine, il materiale superficiale nel taglio si staccherà lasciando un margine perpendicolare.

Dopo aver rimosso il calcestruzzo deteriorato, gli spazi vuoti possono essere riempiti con cemento, malta, materiale d’iniezione, stucco, mastice, resina epossidica o con un altro composto di riparazione. Inoltre, il calcestruzzo è costituito da spazi vuoti che si creano naturalmente e che dovrebbero essere riempiti per sostenere l’integrità strutturale.

Le soffiature sono cavità che si formano vicino alla superficie della cassaforma a causa delle bolle d’aria e dell’acqua che si trasferisce nelle casseforme per sfuggire al calore prodotto dall’idratazione del cemento.

I fori dei tiranti sono spazi attraverso il calcestruzzo causati dalla rimozione dei tiranti, che tengono insieme le casseforme mentre il calcestruzzo si indurisce. I fori dei tiranti e le soffiature devono essere riempiti prima di procedere.

Un nido d’ape è un ammasso di aggregati grezzi in cui la malta non è penetrata. Gli aggregati sono compattati saldamente ma sono liberi, con scarsa forza comprimente e una trascurabile forza di trazione. Gli aggregati devono essere rimossi con strumenti elettrici fino al cemento nudo, e poi si deve effettuare il riempimento.

Le cavità non sono l’unico difetto superficiale che richiede il risanamento del calcestruzzo. Le sporgenze oltre lo spessore del film asciutto di un rivestimento possono causare il cedimento del rivestimento, specialmente attorno ai bordi netti. Quando lo strato di copertura è un composto autolivellante, può richiedere una quantità eccessiva di materiale per coprire correttamente le sporgenze. Gli schizzi di malta, alette, rugosità e altre protrusioni oltre 0,15 cm dovrebbero essere rettificati o erosi.

Prima della riparazione con un prodotto cementizio, il substrato dovrebbe essere in una condizione di saturo a superficie asciutta . Ciò comporta la spruzzatura con un flessibile e la successiva pulizia, in modo che i pori siano saturi rimuovendo l’acqua dalla superficie.

Se la superficie è bagnata, il rapporto tra acqua e cemento aumenterà lungo l’interfaccia del legame, causando contrazione, indebolimento del legame e la fessurazione del calcestruzzo. Quando la superficie non è satura, attira l’acqua dal materiale di riparazione, causando potenzialmente un’insufficiente idratazione del cemento e una forza ridotta lungo il legame.

Avendo eseguito il risanamento del calcestruzzo, il passo successivo è rimuovere i contaminanti. Nella seconda parte della nostra serie sulla preparazione della superficie del calcestruzzo, tratteremo le diverse forme di contaminanti della superficie del calcestruzzo, le relative cause e come possono essere rimosse (consiglio: la granigliatura abrasiva non è sempre la soluzione).