La corrosione delle armature è il degrado elettrochimico dell’acciaio annegato nel calcestruzzo armato. È uno dei principali meccanismi di perdita di durabilità delle strutture in calcestruzzo: riduce la sezione delle barre, genera prodotti di corrosione espansivi, fessura il copriferro e può compromettere aderenza, capacità resistente e vita utile dell’opera.
In condizioni ordinarie il calcestruzzo giovane protegge l’acciaio perché la soluzione nei pori è molto alcalina. Questo ambiente favorisce un film passivo sottile e aderente sulla superficie della barra. La corrosione diventa probabile quando questa passivazione viene meno e sono presenti acqua, ossigeno e continuità elettrica tra zone anodiche e catodiche.
Passivazione e depassivazione
L’acciaio nel calcestruzzo non è protetto perché isolato perfettamente dall’ambiente, ma perché immerso in una matrice alcalina. Il pH elevato stabilizza un film superficiale che rallenta drasticamente le reazioni di ossidazione.
La protezione chimica può essere persa soprattutto in due modi:
| Meccanismo | Effetto sulla barra |
|---|---|
| carbonatazione | abbassa il pH dei pori fino a depassivare l’acciaio |
| cloruri | rompono localmente il film passivo e favoriscono attacchi puntiformi |
La carbonatazione tende a produrre un fronte che avanza dall’esterno verso l’interno. Quando il fronte di carbonatazione raggiunge le armature, la protezione alcalina può non bastare più. I cloruri, invece, sono particolarmente critici in ambiente marino, in presenza di sali disgelanti o con materiali contaminati: possono innescare corrosione localizzata anche se il pH resta relativamente alto.
Condizioni necessarie
La corrosione delle armature richiede una combinazione di fattori, non un solo parametro isolato.
| Condizione | Ruolo |
|---|---|
| depassivazione | rende l’acciaio elettrochimicamente attivo |
| umidità nei pori | fornisce l’elettrolita |
| ossigeno | alimenta la reazione catodica |
| continuità elettrica | permette il flusso di corrente tra anodo e catodo |
| percorso ionico | consente il trasporto delle specie disciolte |
L’umidità ha un ruolo non banale. Un calcestruzzo troppo secco ostacola l’elettrolita; uno completamente saturo può limitare la disponibilità di ossigeno. Spesso le condizioni più aggressive sono cicliche: bagnatura e asciugatura alternano ingresso di ossigeno, trasporto di sali e periodi favorevoli alle reazioni elettrochimiche.
Reazioni elettrochimiche
In una zona anodica il ferro passa in soluzione perdendo elettroni:
In ambiente aerato, la reazione catodica più comune consuma ossigeno:
Gli ioni prodotti possono evolvere in ossidi e idrossidi di ferro. I prodotti di corrosione non sono compatti come l’acciaio originario: occupano un volume maggiore, esercitano pressioni interne sul calcestruzzo circostante e generano fessure parallele alle barre.
Il fenomeno è quindi insieme chimico, elettrochimico e meccanico. Le reazioni redox avviano il degrado; la formazione di prodotti espansivi trasforma il degrado microscopico in danno strutturale visibile.
Carbonatazione e cloruri
La corrosione da carbonatazione è spesso più diffusa e relativamente uniforme: il problema nasce quando il pH scende in prossimità dell’acciaio. Il rischio dipende da profondità del fronte, qualità del calcestruzzo, spessore del copriferro, presenza di fessure, umidità e concentrazione di \mathrm{CO_2}.
La corrosione da cloruri può essere più insidiosa perché tende a essere localizzata. Piccole aree anodiche attive possono corrodersi rapidamente mentre il resto della barra appare ancora protetto. Questo può produrre vaiolatura, perdita locale di sezione e innesco di cricche o rotture fragili in elementi molto sollecitati.
| Aspetto | Carbonatazione | Cloruri |
|---|---|---|
| causa principale | riduzione del pH | rottura locale del film passivo |
| diffusione del rischio | spesso più estesa | spesso localizzata |
| ambienti tipici | atmosfera urbana, elementi esposti all’aria | ambiente marino, sali disgelanti, spruzzi salini |
| danno tipico | depassivazione progressiva | pitting e macrocelle |
Nelle strutture reali i due meccanismi possono coesistere. Una fessura, un copriferro insufficiente o una zona porosa possono accelerare sia l’ingresso di \mathrm{CO_2} sia quello di cloruri.
Effetti strutturali
La corrosione delle armature danneggia la struttura in più modi:
- riduce la sezione resistente dell’acciaio;
- peggiora la duttilità locale della barra;
- riduce l’aderenza acciaio-calcestruzzo;
- fessura ed espelle il copriferro;
- facilita ulteriore ingresso di acqua, ossigeno e agenti aggressivi;
- aumenta la vulnerabilità a fatica e carichi ciclici.
La perdita di sezione non è l’unico problema. Anche una corrosione moderata può essere grave se interrompe l’aderenza o apre fessure che cambiano il comportamento dell’elemento. In travi, pilastri, solai e balconi, il distacco del copriferro può inoltre generare rischio di caduta di frammenti.
Segni diagnostici
I sintomi visibili sono spesso tardivi. Tra i segnali tipici:
| Segnale | Possibile interpretazione |
|---|---|
| macchie di ruggine | prodotti di corrosione migrati verso la superficie |
| fessure parallele alle barre | pressione espansiva lungo l’armatura |
| distacco o rigonfiamento del copriferro | corrosione già avanzata |
| ferri scoperti | protezione fisica compromessa |
| delaminazioni | perdita di adesione tra strati di calcestruzzo |
La diagnosi tecnica non dovrebbe fermarsi all’ispezione visiva. Si possono usare misure di copriferro, profondità di carbonatazione, contenuto di cloruri, potenziale di corrosione, resistività del calcestruzzo, prove soniche, pacometria, carotaggi e saggi locali. La scelta dipende da scopo dell’indagine, accessibilità, criticità strutturale e livello di affidabilità richiesto.
Prevenzione
La prevenzione inizia dal progetto e dalla posa in opera. Le misure principali sono:
- calcestruzzo con bassa permeabilità e composizione coerente con l’ambiente di esposizione;
- rapporto acqua/cemento controllato;
- corretta compattazione e stagionatura;
- copriferro nominale adeguato e realmente rispettato;
- controllo della fessurazione;
- dettagli costruttivi che evitino ristagni e percorsi preferenziali d’acqua;
- materiali e additivi compatibili con l’ambiente;
- protezioni superficiali quando l’esposizione è aggressiva.
Nelle zone marine, industriali o soggette a sali disgelanti, la durabilità non può essere trattata come dettaglio secondario. Il progetto deve considerare la vita nominale, la classe di esposizione, la manutenzione prevista e la possibilità di ispezione.
Ripristino
Il ripristino dipende dall’estensione e dalla causa del degrado. In forma generale, una riparazione locale richiede di rimuovere il calcestruzzo ammalorato, pulire o sostituire le barre degradate, ripristinare la sezione resistente se necessario, ricostruire il copriferro con materiali compatibili e proteggere la superficie.
Interventi più complessi possono includere inibitori di corrosione, rialcalinizzazione, estrazione elettrochimica dei cloruri, protezione catodica, rivestimenti protettivi, rinforzi o sostituzione di elementi. La scelta va fatta dopo diagnosi: coprire le fessure senza rimuovere la causa può nascondere il problema e accelerare il degrado interno.
Errori comuni
Il primo errore è pensare che il calcestruzzo protegga sempre l’acciaio in modo permanente. La protezione dipende da pH, permeabilità, copriferro, fessure e ambiente.
Il secondo errore è attribuire ogni fessura alla corrosione. Ritiro, carichi, cedimenti, variazioni termiche e dettagli costruttivi possono produrre fessure simili; serve diagnosi.
Il terzo errore è valutare solo lo spessore medio di copriferro. Un punto localmente insufficiente può governare l’innesco della corrosione.
Il quarto errore è riparare solo l’estetica. Rimuovere macchie o stuccare distacchi non basta se restano cloruri, barre depassivate o umidità persistente.
Il quinto errore è trascurare la differenza tra carbonatazione e cloruri. Le strategie diagnostiche e di ripristino non sono identiche.
Vedi anche: copriferro, fronte di carbonatazione, carbonatazione, ossidoriduzione, ossidazione, elettrochimica, pH e umidità.