Carbonatazione di strutture in calcestruzzo
La microstruttura del calcestruzzo è tale da avere pori capillari nella misura del 28%. L’estensione dei pori dipende dalla qualità del calcestruzzo e dalla presenza di acqua al momento della miscelazione del calcestruzzo. Rendere il calcestruzzo più denso con meno rapporto acqua / cemento riduce la quantità di pori. Questi pori sono creati a causa dell’evaporazione dell’acqua libera in eccesso durante il rafforzamento della massa di calcestruzzo. Questi pori sono interconnessi e va all’interno della massa di calcestruzzo dalla superficie delle strutture in calcestruzzo.
La carbonatazione del calcestruzzo è un processo mediante il quale l’anidride carbonica dall’aria penetra nel calcestruzzo attraverso i pori e reagisce con idrossido di calcio per formare carbonati di calcio. Ha visto che la conversione di Ca (OH) 2 in CaCO3 dall’azione della CO2 provoca un piccolo restringimento.
vedremo un altro aspetto di carbonatazione, come la CO2 di per sé non è reattivo. In presenza di umidità, la CO2 si trasforma in acido carbonico diluito, che attacca il calcestruzzo e riduce anche l’alcalinità del calcestruzzo (cioè il valore del pH si riduce).
L’aria contiene CO2. La concentrazione di CO2 nell’aria rurale può essere di circa lo 0,03% in volume. Nelle grandi città il contenuto può andare fino a 0.3 per cento o eccezionalmente può andare fino a anche 1.0 per cento. Nel tunnel, se non ben ventilato l’intensità può essere molto più alta.
Il valore pH dell’acqua dei pori nel calcestruzzo indurito è generalmente compreso tra 12,5 e 13.5 a seconda del contenuto di alcali di cemento. L’elevata alcalinità forma un sottile strato passivante attorno al rinforzo in acciaio e lo protegge dall’azione dell’ossigeno e dell’acqua. Finché l’acciaio è posto in una condizione altamente alcalina, non si corrode. Tale condizione è nota come passivazione.
Nella pratica reale la CO2 presente in atmosfera in concentrazione minore o maggiore, permea nel calcestruzzo e carbonizza il calcestruzzo e riduce l’alcalinità del calcestruzzo. Il valore di pH dell’acqua del poro nella pasta indurita del cemento, che era intorno a 13, sarà ridotto a intorno a 9,0. Quando tutto il Ca (OH) 2 è diventato gassata, il valore di pH si riduce fino a circa 8.3. In un valore di pH così basso, lo strato protettivo viene distrutto e l’acciaio viene esposto alla corrosione.
La carbonatazione del calcestruzzo è uno dei motivi principali per la corrosione del rinforzo. Naturalmente l’ossigeno e l’umidità sono gli altri componenti necessari per la corrosione dell’acciaio incorporato.
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