COME CONTROLLARE L’UMIDITÀ DURANTE LA MATURAZIONE DEL CALCESTRUZZO

Il processo di maturazione del calcestruzzo è una complessa reazione fisico-chimica di idratazione del cemento, durante la quale i minerali del clinker di cemento reagiscono con l’acqua, formando nuovi composti cristallini. Questi composti formano la pietra di cemento, che garantisce la resistenza e la durabilità del calcestruzzo. L’acqua non è un semplice solvente, ma un reagente diretto in questo processo. Una quantità insufficiente di acqua durante l’idratazione porta a una reazione incompleta del cemento, il che a sua volta riduce la resistenza potenziale del calcestruzzo, ne aumenta la porosità e ne riduce la resistenza agli ambienti aggressivi.

Il fattore acqua-cemento (A/C) ottimale è fondamentale per garantire sia la lavorabilità della miscela di calcestruzzo sia il raggiungimento delle caratteristiche di resistenza di progetto. Tuttavia, anche rispettando il rapporto A/C in fase di preparazione, è fondamentale mantenere un livello di umidità sufficiente per tutto il periodo di maturazione, in particolare nei primi 7-14 giorni. In questo periodo avviene la formazione intensiva della maggior parte degli idrati cristallini. Se il calcestruzzo perde rapidamente umidità per evaporazione (ad esempio a causa del sole, del vento o di una bassa umidità relativa dell’aria), il processo di idratazione si arresta o rallenta, il che porta alla formazione di fessure da ritiro, alla riduzione della densità e al generale peggioramento delle proprietà del calcestruzzo. Per garantire un adeguato regime di umidità, normative come la DSTU B V.2.7-176:2008 ‘Calcestruzzi. Condizioni tecniche generali’ indicano la necessità di mantenere condizioni che impediscano l’essiccazione del calcestruzzo.

Inoltre, il rapido essiccamento degli strati superficiali del calcestruzzo con un nucleo ancora plastico può causare la formazione delle cosiddette fessure da ritiro plastico. Queste fessure sono il risultato di un ritiro differenziale e influiscono negativamente sull’impermeabilità e sulla resistenza al gelo della struttura. Per controllare efficacemente questo fenomeno, secondo la EN 13670 ‘Execution of concrete structures’, è necessario garantire un’adeguata cura del calcestruzzo subito dopo la posa e la presa iniziale. Ciò include la protezione dall’irraggiamento solare diretto, dal vento e da altri fattori che favoriscono un’intensa evaporazione dell’umidità. Comprendere i cambiamenti microstrutturali che avvengono durante l’idratazione permette di scegliere consapevolmente i metodi di cura e di garantire la qualità necessaria del prodotto finale. Il corretto controllo del regime di umidità non è semplicemente una raccomandazione, ma un requisito tecnico obbligatorio.

Nel settore edile dell’Ucraina e dell’Unione Europea esistono precisi requisiti normativi sulla cura del calcestruzzo, volti a garantire il raggiungimento della resistenza di progetto e della durabilità delle strutture. In Ucraina il documento principale è la DSTU B V.2.7-176:2008 ‘Calcestruzzi. Condizioni tecniche generali’, che disciplina i requisiti generali per i calcestruzzi, comprese le condizioni della loro maturazione. Secondo questa norma, il calcestruzzo deve essere protetto dall’essiccazione, dal raffreddamento e dal congelamento, nonché da danni meccanici per tutto il periodo di maturazione, il che garantisce lo sviluppo della resistenza.

Gli standard europei, in particolare la EN 13670 ‘Execution of concrete structures’ e la EN 1992-1-1 ‘Eurocode 2: Design of concrete structures – Part 1-1: General rules and rules for buildings’, dedicano anch’essi grande attenzione alla cura del calcestruzzo. La EN 13670 definisce le classi di cura del calcestruzzo in funzione dell’esposizione ambientale e del tipo di struttura. Ad esempio, per il calcestruzzo esposto ad ambienti aggressivi (classi di esposizione XA1, XA2, XA3), i requisiti di cura sono molto più severi. La norma propone periodi minimi di cura che dipendono dalla temperatura del calcestruzzo e dal tipo di cemento. Ad esempio, a una temperatura del calcestruzzo di 5°C e con l’uso di cemento CEM I (a rapido indurimento), il periodo minimo di cura può essere di 2 giorni, mentre a 15°C – di 1 giorno. Per i calcestruzzi contenenti additivi o con composizione complessa, questi periodi possono essere prolungati.

Oltre ai regimi termo-igrometrici, le normative sottolineano l’importanza di proteggere il calcestruzzo appena posato dalla pioggia, dal vento forte, dai raggi solari diretti e dalle vibrazioni. Per le fondazioni, che spesso vengono gettate in scavi aperti, questo è particolarmente rilevante. Trascurare questi requisiti può portare a difetti strutturali e a una significativa riduzione della capacità portante. Ad esempio, la rapida evaporazione dell’acqua dalla superficie può causare deformazioni che portano a tensioni interne e fessure. È inoltre importante notare che il controllo qualità del calcestruzzo deve includere il monitoraggio del rispetto di queste condizioni di cura, poiché anche una miscela perfettamente progettata potrebbe non raggiungere la resistenza di progetto senza un’adeguata cura. Pertanto, il rigoroso rispetto dei requisiti normativi è parte integrante della tecnologia del getto in calcestruzzo, che garantisce l’affidabilità della struttura nel lungo periodo.

Garantire un regime di umidità ottimale per la fondazione durante la maturazione richiede l’applicazione di metodi completi e ben ponderati. Uno dei modi più semplici, ma efficaci, è la bagnatura regolare della superficie del calcestruzzo. Nei primi 7-14 giorni, e in caso di clima caldo e ventoso — anche più a lungo, la superficie del calcestruzzo deve essere annaffiata ogni 2-3 ore, mantenendola umida. È importante evitare la formazione di pozzanghere e l’erogazione di acqua a forte pressione, che può dilavare la boiacca cementizia. Per grandi superfici di fondazione si possono utilizzare sistemi di irrigazione a goccia o teli di iuta costantemente inumiditi che coprono la superficie.

Un altro metodo diffuso è la copertura del calcestruzzo appena posato con materiali trattenenti l’umidità. Possono essere teli di polietilene, teloni, iuta, materiali speciali non tessuti. Il telo crea una barriera che impedisce l’evaporazione intensa dell’umidità dalla superficie del calcestruzzo, contribuendo a mantenere un’elevata umidità relativa dell’aria direttamente sopra la superficie. Sotto il telo di polietilene si condensa umidità, che poi scorre di nuovo sul calcestruzzo, garantendone l’inumidimento. È importante che i bordi del telo siano saldamente fissati, per evitare la ventilazione e l’ingresso di aria. L’uso di iuta, regolarmente inumidita, permette non solo di trattenere l’umidità, ma anche di proteggere il calcestruzzo dagli sbalzi di temperatura.

Le tecnologie moderne di cura includono l’applicazione di composti filmogeni (vernici o emulsioni). Questi materiali vengono applicati sulla superficie del calcestruzzo fresco subito dopo la sua compattazione e lisciatura. Formano una pellicola sottile e impermeabile che impedisce l’evaporazione dell’acqua dal calcestruzzo. Il vantaggio di questi composti risiede nella loro semplicità di applicazione e nell’assenza della necessità di un controllo costante dell’inumidimento. Tuttavia, è importante scegliere un composto che non influisca sull’adesione degli strati successivi o dei materiali di finitura, se previsti. Per le fondazioni in calcestruzzo in Ucraina, specialmente in condizioni di caldo estivo o clima secco e ventoso, questi metodi sono molto efficaci. Esistono anche metodi di cura termo-umida (riscaldamento del calcestruzzo), che accelerano il processo di maturazione, ma richiedono un rigoroso controllo del regime termo-igrometrico per evitare l’essiccazione. Alcuni errori nel getto in calcestruzzo possono essere evitati seguendo queste raccomandazioni.

Un efficace controllo dell’umidità e della temperatura del calcestruzzo appena posato è la chiave per una maturazione riuscita e per il raggiungimento delle caratteristiche di resistenza di progetto. A tale scopo si utilizzano diversi strumenti e metodi. Uno dei più comuni è la misurazione diretta della temperatura del calcestruzzo mediante termosonde inserite nel corpo della struttura. Ciò permette di controllare il regime termico di idratazione, che influisce significativamente sulla velocità di sviluppo della resistenza e sul rischio di formazione di fessure termiche, in particolare nelle grandi masse di fondazione.

Per valutare l’umidità della superficie o degli strati interni del calcestruzzo si utilizzano igrometri portatili. Ne esistono di diversi tipi: resistivi, capacitivi, a infrarossi. Gli igrometri resistivi misurano la resistenza elettrica del calcestruzzo, che dipende dalla sua umidità, ma le loro letture possono essere meno precise per il calcestruzzo fresco a causa della presenza di ioni nella soluzione. Gli igrometri capacitivi misurano la permittività dielettrica del materiale, anch’essa legata al contenuto d’acqua. Un metodo più preciso, ma distruttivo, è il metodo al carburo di calcio, che permette di determinare il contenuto di acqua libera in un campione di calcestruzzo. Questo metodo è ampiamente utilizzato per verificare la prontezza della superficie del calcestruzzo prima dell’applicazione dei rivestimenti finali.

I moderni cantieri edili adottano sempre più spesso sistemi di monitoraggio in tempo reale. Ciò include l’installazione di sensori wireless di umidità e temperatura direttamente nel corpo del calcestruzzo, che trasmettono i dati a un server centrale o a un dispositivo mobile. Tali sistemi di monitoraggio ‘intelligente’ permettono di reagire tempestivamente ai cambiamenti delle condizioni di maturazione, di correggere le misure di cura e di documentare il processo per analisi successive. Ciò è particolarmente prezioso per le strutture importanti e per i lavori in condizioni climatiche difficili. È importante notare che, secondo la DBN V.2.6-98:2009 ‘Strutture in calcestruzzo e calcestruzzo armato. Disposizioni fondamentali’, il monitoraggio della resistenza del calcestruzzo deve essere effettuato per tutto il periodo di sviluppo della resistenza, e un adeguato regime di umidità è un fattore chiave a tal fine. Un monitoraggio regolare permette non solo di individuare i problemi in una fase precoce, ma anche di ottimizzare l’uso delle risorse, evitando annaffiature o coperture superflue.

Le condizioni climatiche dell’Ucraina sono caratterizzate da significativi sbalzi stagionali di temperatura e umidità, il che rende il controllo della maturazione del calcestruzzo delle fondazioni un compito particolarmente complesso e delicato. In estate, in condizioni di temperature dell’aria elevate (spesso oltre i +30°C) e di intensa radiazione solare, la rapida evaporazione dell’acqua dalla superficie del calcestruzzo costituisce la minaccia maggiore. Ciò porta a un’essiccazione prematura, alla formazione di fessure plastiche e da ritiro, nonché a una carenza di resistenza di progetto negli strati superficiali. Per queste condizioni è fondamentale l’inizio immediato della cura dopo la posa del calcestruzzo: annaffiatura intensiva, copertura con teli riflettenti o iuta umida, che aiutano a mantenere un regime termo-igrometrico ottimale.

In autunno e in primavera, quando la temperatura oscilla tra +5°C e +15°C e l’umidità relativa dell’aria è generalmente più alta, i rischi di rapida essiccazione sono minori, ma esistono comunque, specialmente in caso di vento. In questo periodo è importante garantire un regime termico stabile, affinché l’idratazione del cemento proceda uniformemente. Anche la protezione dalle improvvise gelate notturne è una priorità. In inverno, quando la temperatura scende sotto 0°C, il problema si complica con il rischio di congelamento dell’acqua nei pori del calcestruzzo, che può arrestare completamente il processo di idratazione e portare al deterioramento della sua struttura. In queste condizioni si utilizzano additivi antigelo speciali, il riscaldamento del calcestruzzo (mediante cavi elettrici o riscaldamento a vapore) e coperture termoisolanti, che mantengono una temperatura e un’umidità positive.

Oltre ai fattori termici, anche il vento gioca un ruolo significativo, intensificando l’evaporazione dell’umidità dalla superficie del calcestruzzo, indipendentemente dalla temperatura dell’aria. Pertanto, la protezione dal vento mediante schermi frangivento o coperture ermetiche è parte integrante della cura. È inoltre necessario tenere conto delle particolarità regionali — ad esempio, nelle regioni meridionali dell’Ucraina sono più rilevanti i problemi legati al caldo e al clima secco, mentre in quelle settentrionali e occidentali — alle piogge frequenti e alle basse temperature. Un approccio integrato alla progettazione e all’esecuzione dei lavori, che tenga conto delle particolarità climatiche locali e delle raccomandazioni della DBN V.2.6-98:2009, è la chiave per il successo del getto in calcestruzzo delle fondazioni in Ucraina. Creare un microclima controllato sopra il calcestruzzo permette di ridurre significativamente i rischi.

Nonostante l’esistenza di norme chiare e metodi collaudati, durante il controllo dell’umidità nella maturazione del calcestruzzo nei cantieri si commettono spesso errori tipici che possono influire significativamente sulla qualità e sulla durabilità della struttura. Uno degli errori più comuni è il periodo di cura insufficiente del calcestruzzo. Spesso i costruttori interrompono l’annaffiatura o rimuovono la copertura già dopo 1-2 giorni dal getto, ritenendo che il calcestruzzo abbia già ‘fatto presa’. Tuttavia, l’intenso sviluppo della resistenza e l’idratazione durano almeno 7-14 giorni, mentre il raggiungimento completo della resistenza di progetto avviene in 28 giorni. L’interruzione prematura della cura porta all’essiccazione del calcestruzzo e a una carenza di resistenza, in particolare in superficie.

Un altro errore critico è l’annaffiatura irregolare o la sua totale assenza in condizioni di caldo e vento. Il getto di calcestruzzo in estate senza un’adeguata inumidimento o copertura garantisce praticamente la formazione di fessure da ritiro. È inoltre pericoloso annaffiare con acqua fredda una superficie di calcestruzzo molto riscaldata, il che può provocare uno shock termico e causare anch’esso la formazione di fessure a causa di bruschi sbalzi di temperatura. L’acqua per l’annaffiatura deve avere una temperatura vicina a quella dell’ambiente circostante o del calcestruzzo. Inoltre, l’uso di acqua con impurità dannose o di acqua tecnica può influire negativamente sui processi chimici di idratazione e sulle proprietà finali del calcestruzzo.

L’assenza di protezione dalla pioggia dopo la posa del calcestruzzo è un altro errore diffuso. Una pioggia eccessiva può dilavare la boiacca cementizia dallo strato superficiale, riducendone la resistenza e aumentandone la porosità. Una copertura scorretta, quando il telo non aderisce bene o presenta delle lacune, riduce anch’essa l’efficacia della cura, permettendo al vento e al sole di essiccare il calcestruzzo. Per evitare questi errori è necessario rispettare rigorosamente la disciplina tecnologica, elaborare un piano dettagliato di cura del calcestruzzo tenendo conto delle condizioni climatiche locali e utilizzare personale qualificato. La formazione dei costruttori e l’uso di liste di controllo sono strumenti efficaci per prevenire i problemi. Inoltre, l’introduzione di sistemi di controllo qualità, che includano misurazioni regolari della resistenza e dell’umidità del calcestruzzo, permetterà di evitare difetti critici. Alcuni di questi aspetti possono essere integrati nel concetto generale di sistema di ventilazione per il controllo del microclima negli spazi chiusi, ma per la fondazione a cielo aperto sono necessari altri approcci.

Una cura di qualità del calcestruzzo durante la sua maturazione ha un’influenza diretta e determinante sulla durabilità delle strutture di fondazione. La fondazione è la base di qualsiasi edificio, e i suoi difetti possono portare a gravi problemi in tutta la struttura, comprese fessure nei muri, cedimenti, alterazioni della geometria e persino situazioni di emergenza. Il calcestruzzo che ha maturato in condizioni termo-igrometriche ottimali acquisisce la massima resistenza, densità, impermeabilità e resistenza al gelo possibili per la sua composizione. Ciò ne garantisce la resistenza ai cicli di gelo-disgelo, all’aggressione chimica delle acque di falda, alla corrosione dell’armatura e ad altri fattori distruttivi che agiscono per tutta la durata di esercizio dell’edificio.

Una cura insufficiente del calcestruzzo, al contrario, porta alla formazione di fessure, che diventano vie di penetrazione dell’umidità e delle sostanze aggressive fino all’armatura, causandone la corrosione. La corrosione dell’armatura è uno dei meccanismi più pericolosi di deterioramento delle strutture in cemento armato, poiché riduce la capacità portante e porta alla fessurazione del calcestruzzo. Inoltre, il calcestruzzo con bassa densità e alta porosità ha una minore resistenza agli sbalzi di temperatura e una minore resistenza al gelo, il che è critico per le fondazioni nelle condizioni climatiche dell’Ucraina, dove i terreni sono soggetti al rigonfiamento da gelo.

Secondo le norme DBN V.2.6-98:2009 e gli standard europei, la vita utile di progetto delle strutture in cemento armato può raggiungere i 50-100 anni e oltre, ma ciò è possibile solo rispettando tutti i requisiti tecnologici, compresa una cura di qualità del calcestruzzo. Gli investimenti in un’adeguata cura in fase di costruzione sono modesti rispetto ai potenziali costi di riparazione o ricostruzione della fondazione in futuro. L’affidabilità in esercizio, la durabilità e la sicurezza dell’edificio dipendono direttamente da quanto attentamente e consapevolmente sia stato effettuato il controllo dell’umidità e della temperatura del calcestruzzo durante la sua maturazione. Questo è un aspetto fondamentale che non può essere ignorato, poiché getta le basi per un esercizio riuscito e duraturo dell’intera struttura.