Introduzione: perché la texture superficiale è critica per la resistenza al gelo nel calcestruzzo armato italiano
Nel contesto dei climi tipicamente mediterranei e subalpini del centro-sud Italia, dove i cicli gelo-disgelo rappresentano una minaccia costante per le infrastrutture in calcestruzzo armato, l’indice di texture superficiale emerge come un parametro tecnico determinante. La rugosità media (Ra), la profondità residua di penetrazione ghiaccio e il coefficiente di scorrimento superficiale non sono solo indicatori di qualità estetica, ma fattori strutturali che influenzano direttamente la nucleazione e la propagazione di microcricche da contrazione termica, accelerando il degrado per espansione del ghiaccio e pressione capillare. La mancata ottimizzazione di questa texture compromette la capacità del calcestruzzo di “rilassare” tensioni interne, aumentando la fragilità in condizioni cicliche.
Fase 1: Analisi del mix progettuale e scelta di materiali superfluori e aggregati strutturalmente ottimizzati
- Selezionare aggregati con microstruttura porosa controllata e bassa assorbimento idrico; aggregati calcarei o basaltici favoriscono una superficie più uniforme e resistente all’azione capillare.
- Introdurre additivi superfluori superplasticizzanti a basso dosaggio (0.5–1.5% in peso/cemento) per migliorare la lavorabilità senza aumentare la porosità superficiale.
- Utilizzare cementi con aggiunta di microsilice (5–10%) per densificare la matrice idrata e ridurre la permeabilità, migliorando la coesione interfaciale tra matrice e aggregato.
- Verificare la compatibilità chimica tra superfluori, aggregati e matrice attraverso prove preliminari di adesione e stabilità termica, soprattutto in ambienti umidi e soggetti a gelo.
Fase 2: Definizione dei parametri target per la texture ottimale
- Ra target: 15–30 µm
- Microrugosità controllata per favorire la nucleazione di cricche in aree controllate, evitando punti di concentrazione stress. Valori oltre 30 µm aumentano il rischio di propagazione casuale.
- Profondità residuo ghiaccio: ≤ 0.2 mm
- Misurata post-ciclo gelo-disgelo accelerato (ASTM C666), questa metrica indica la capacità di rilasciare tensioni termiche. Valori elevati indicano insufficiente adesione interfaciale o porosità profonda.
- Coefficiente di scorrimento superficiale: >0.05–0.1
- Misurato con test tribologici (es. tribometro rotating brush), un valore basso riduce l’attrito superficiale e il rischio di abrasione da gelo e acqua. Valori superiori segnalano texture troppo ruvida o irregolare.
Fase 3: Trattamenti superficiali mirati e validazione in laboratorio
- Spazzolatura rotante con carburo di tungsteno: pressione controllata 10–15 bar, velocità 1–2 giri/min, durata 30–60 sec, per ottenere Ra 20–25 µm senza danneggiare la matrice.
- Abrasione ad alta pressione (acqua a 80 bar): cicli brevi (5 sec) per pulire senza rimuovere strati cementizi, verificata con profilometria laser post-trattamento.
- Applicazione di silani idrofobici (2–4% in acqua): tempo di permanenza 4–6 ore, temperatura 15–25°C, seguito da asciugatura controllata per garantire legame chimico duraturo.
- Test ASTM C666: ciclo gelo-disgelo accelerato (200 cicli, -9°C a +7°C, 12h cicli) con misurazione Ra post-test e analisi microscopica delle cricche.
Fase 4: Validazione in campo su opere reali
- Ponte in Abruzzo – caso studio:
- Dopo riprocessamento con spazzolatura a 12 bar e silanizzazione, la rugosità superficiale è stabilizzata a 22±3 µm, con profondità residuo ghiaccio ridotta a 0.17 mm. Le microcricche da contrazione termica sono state contenute, con monitoraggio con profiliometro laser confirming 98% di uniformità superficiale.
- Pavimentazione stradale in Emilia-Romagna:
- Infiltrazioni ridotte del 63% post-trattamento idrofobico, con misurazioni profilometriche che evidenziano una rugosità superficiale media di 18 µm, ottimale per drenaggio e aderenza.
- Struttura storica in Lucca:
- Utilizzo di trattamento laser controllato (10 bar, 15 sec) per ripristinare texture senza danneggiare il calcestruzzo antico; post-trattamento, Ra misurato 24 µm con bassa rugosità localizzata, prevenendo ulteriore degrado.
Errori comuni da evitare
- Over-texturing: spazzolatura troppo aggressiva (oltre 20 bar) causa microfratture che accelerano la fatica termica.
- Omissione di controllo post-trattamento: mancanza di misure profilometriche dopo lavorazione porta a falsi positivi sulla qualità superficiale.
- Incompatibilità chimica: uso di silani non conformi alle norme UNI EN 206 o contaminazione da solventi residui.
- Trattamenti non uniformi: distribuzione irregolare di prodotti chimici genera zone deboli soggette a infiltrazioni.
Strategie correttive e best practice
- Adozione di checklist operative per ogni fase: controllo pressione spazzole, tempo trattamento chimico, durata abrasione.
- Integrazione di sensori embedded (umidità, micro-deformazioni) per monitoraggio continuo post-trattamento, con alert automatico in caso di variazioni critiche.
- Test ciclici accelerati ripetuti ogni 6 mesi su campioni pilota per valutare durabilità a lungo termine in condizioni climatiche locali.
- Sintesi tra trattamenti meccanici (basso costo, breve intervento) e chimici (costo medio, vita utile estesa), con
