Decalcificazione
La decalcificazione del calcestruzzo consiste nella rimozione del calcio dai silicati idrati (C-S-H [1] che si formano a seguito dell’idratazione del cemento e che ne determinano sostanzialmente l'effetto legante.
Con la perdita del calcio, i silicati idrati si trasformano in prodotti progressivamente meno leganti.
la perdita del potere legante può essere completa nel caso limite di totale perdita del calcio.
L'effetto decalcificante si esplica in pratica con aumento di porosità e soprattutto con una perdita di resistenza meccanica.
La decalcificazione coinvolge anche il Ca(OH)2 (prodotto per idratazione del cemento) ma con danni inferiori a quelli derivanti dal processo precedente che è accompagnato dalla perdita del componente più importante dal punto di vista delle prestazioni meccaniche del calcestruzzo.
Nella Tabella 1 delle UNI EN 206 sono riportate tutte le sostanze chimiche che possono essere causa di decalcificazione.
Ione magnesio e ione ammonio
Nel caso di NH4+ e di Mg++, questi reagiscono con l'idrossido di calcio secondo le seguenti reazioni:
- Ca(OH)2 + 2NH4+ → Ca+++2H2O + 2NH3
- Ca(OH)2 + Mg++ → Ca++ + Mg(OH)2.
In sostanza nella prima reazione l'idrossido di calcio, che è solido, viene trasformato in un gas (NH3), che evapora, ed un sale di calcio idrosolubile e pertanto facilmente asportabile dall'acqua.
In tutti i casi che nella matrice cementizia si vengono a formare sali solubili, questi rischiano di essere asportati dalle acque dilavanti, lasciando dietro di se dei vuoti, indebolendo così la struttura ed esponendola ad ultreriori attacchi da parte degli agenti aggressivi.
Nel secondo processo invece, l'idrossido di calcio viene trasformato in un alto composto solido (Mg(OH)2), meno solubile del Ca(OH)2, ma con poteri leganti inferiori a quelli della calce.
L'azione del Mg++ è ancora più pericolosa perché può arrivare a sostituirsi al calcio nei C-S-H con formazione di un silicati idrato di magnesio privo delle proprietà leganti dei silicati idrati di calcio e che può essere facilmente asportato dal movimento delle acque.
Acidi
Anche con gli acidi (pH ≤ 6,5) e la CO2 aggressiva, l'acqua è in grado di attaccare il calcestruzzo provocando una progressiva decalcificazione prima della calce e poi dei C-S-H.
Acidi forti come ad esempio l'acido cloridrico, l'acido solforico e l'acido nitrico eliminano la calce e abbassano il pH secondo le reazioni:
- Ca(OH)2 + 2HCl → CaCl2 + 2H2O
- Ca(OH)2 + H2SO4 → CaSO4.2H2O
- Ca(OH)2 + 2HNO3 → Ca(NO3)2 + 2H2O
Nel primo caso si forma il cloruro di calcio notevolmente solubile.
Nel secondo caso la formazione di gesso è causa della formazione dell'ettringite comme descritto in seguito.
Nel terzo caso si forma il nitrato di calcio che è un sale fortemente igroscopico capace di assorbire notevoli quantitativi d'acqua e di rendere, quindi, le strutture vulnerabili all'azione del gelo.
L'acido cloridrico e l'acido nitrico inoltre decompongono sia i silicati che gli alluminati presenti nella pasta cementizia.
Nel caso dell'acido carbonico e dell'anidride carbonica libera si hanno le seguenti reazioni:
- Ca(OH)2 + H2CO3 → CaCO3 + 2H2O.
- Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O.
Questa reazione determina la carbonatazione del calcestruzzo.
L'abbassamento del pH del calcestruzzo e la presenza di composti d i cloro può essere causa di innesco della corrosione delle armature
Ione solfato
Altrettanto pericoloso per i calcestruzzi è l'azione dello ione ione SO4-- poiché può provocare sia la decalcificazione che l'espansione e successiva fessurazione del conglomerato cementizio.
La decalcificazione del calcestruzzo da parte dello ione solfato può essere esplicata sia nei confronti della calce con formazione di gesso (CaSO4•2H2O), sia nei confronti dei silicati idrati con formazione della thaumasite.
Il processo di formazione della thaumasite (favorito dalle basse temperature: 0-10 °C) è particolarmente devastante poiché si ha la riduzione (fino a scomparsa) dei silicati idrati di calcio con annullamento del potere legante del cemento.
la formazione di thaumasite è accompagnata da una sorta di spappolamento del calcestruzzo.
Ai suddetti fenomeni, che causano un decadimento delle proprietà meccaniche del calcestruzzo, si aggiunge l'ulteriore effetto negativo dello ione solfato che reagendo con gli alluminati idrati di calcio (C-A-H[2]), non dotati degli stessi poteri leganti dei silicati idrati, da origine alla formazione dell'ettringite secondaria a cui è associata la formazione di fessurazioni e distacchi di materiale dovuti al rigonfiamento differenziale del calcestruzzo.
Bibliografia
- Mario Collepardi e Luigi Coppola, "Durabilità del calcestruzzo secondo le Linee Guida del Ministero LL. PP.:Parte VI: esposizione alle acque chimicamente aggressive" - ", Parte VI" - Enco Journal
