CONTROLLO DELLO STRATO DI COPRIFERRO (MINIMO 30 MM)

Lo strato di copriferro, noto anche come rivestimento in calcestruzzo dell’armatura, svolge diverse funzioni fondamentali, che sono la garanzia della durabilità e della sicurezza delle strutture in cemento armato. Prima di tutto, crea un ambiente alcalino intorno all’armatura in acciaio (il pH del calcestruzzo è di norma 12,5-13,5), che porta alla passivazione dell’acciaio — la formazione sulla sua superficie di una pellicola di ossido sottile e densa, che previene la corrosione. Qualsiasi riduzione dello spessore dello strato di copriferro può causare una carbonatazione accelerata del calcestruzzo o la penetrazione dei cloruri, che distruggono questa pellicola passiva e provocano la corrosione dell’armatura. La corrosione dell’armatura ne causa l’aumento di volume (di 2-6 volte), il che crea tensioni interne nel calcestruzzo, provocandone la fessurazione e il distacco, e riducendo l’aderenza dell’armatura al calcestruzzo.

Oltre alla protezione anticorrosiva, lo strato di copriferro garantisce la resistenza al fuoco della struttura. Il calcestruzzo ha una bassa conducibilità termica, quindi in caso di incendio rallenta il riscaldamento dell’armatura in acciaio fino a temperature critiche (circa 500-600 °C), alle quali l’acciaio perde la propria resistenza. Uno strato di copriferro insufficiente può ridurre significativamente il tempo durante il quale la struttura mantiene la capacità portante in condizioni di incendio, il che è critico per l’evacuazione e lo spegnimento. Secondo la ДБН В.1.1-7:2016 ‘Sicurezza antincendio degli oggetti edilizi’, i requisiti di resistenza al fuoco determinano lo spessore minimo dello strato di copriferro.

La terza funzione importante è garantire un’aderenza affidabile tra l’armatura e il calcestruzzo. Questo strato trasferisce i carichi dal calcestruzzo all’armatura e viceversa, garantendo il lavoro congiunto di questi due materiali. In caso di copertura insufficiente o di scarsa qualità (ad esempio a causa della porosità del calcestruzzo), l’aderenza può essere compromessa, il che porterà allo scorrimento dell’armatura e al crollo prematuro della struttura sotto i carichi di esercizio. Uno spessore ottimale dello strato garantisce un trasferimento efficace degli sforzi, prevenendo rotture localizzate e garantendo una distribuzione uniforme dei carichi su tutta la sezione. È importante sottolineare che lo strato di copriferro protegge l’armatura anche dai danni meccanici durante i lavori di costruzione e l’esercizio, aspetto particolarmente rilevante per le fondazioni, esposte alle acque sotterranee e agli ambienti aggressivi.

La determinazione dello spessore minimo dello strato di copriferro è regolata da rigorosi documenti normativi, sia a livello nazionale che internazionale. In Ucraina il documento principale è la ДБН В.2.6-98:2009 ‘Strutture in calcestruzzo e cemento armato. Disposizioni fondamentali’. Questo standard stabilisce i requisiti per la progettazione, la realizzazione e il controllo delle strutture in cemento armato, comprese indicazioni dettagliate sullo strato di copriferro.

Secondo la ДБН В.2.6-98:2009, lo spessore minimo dello strato di copriferro dipende da diversi fattori: il tipo di struttura (fondazioni, colonne, travi, solette), la classe dell’armatura, il diametro delle barre di armatura e, cosa più importante, le condizioni di esercizio della struttura. Per gli elementi esposti ad ambienti aggressivi o a contatto con il terreno (come la maggior parte delle fondazioni), i requisiti per lo strato di copriferro sono più severi. Ad esempio, per le fondazioni, lo spessore minimo dello strato di copriferro dell’armatura dalla superficie del calcestruzzo a contatto con il terreno senza impermeabilizzazione è di almeno 40-50 mm. Per gli elementi in normali condizioni di esercizio all’interno degli edifici, lo strato minimo per l’armatura portante è di 20 mm, ma per le fondazioni o gli elementi esposti all’ambiente esterno, il valore di base parte spesso da 30 mm in su.

Anche gli standard internazionali, come l’Eurocodice 2 (EN 1992-1-1) ‘Progettazione delle strutture in calcestruzzo. Parte 1-1: Regole generali e regole per gli edifici’, disciplinano dettagliatamente questi requisiti. L’Eurocodice 2 definisce lo strato di copriferro ‘c_nom’ come copriferro nominale, composto dal copriferro minimo ‘c_min’ e da un margine di tolleranza ‘Δc_dev’. ‘c_min’ dipende dalla classe di esposizione ambientale (exposure class), dai requisiti di resistenza al fuoco e dal diametro dell’armatura. Per le fondazioni in classe di esposizione XC2 (umido, raramente asciutto) o XC4 (esposizione ciclica all’acqua), ‘c_min’ può variare da 30 mm a 45 mm, più un margine di tolleranza che di norma è pari a 10 mm. Pertanto, lo strato di copriferro nominale può raggiungere 40-55 mm. Questo dimostra l’universalità dei requisiti per lo strato di copriferro, indipendentemente dalla posizione geografica, poiché i principi della fisica e della chimica della corrosione dell’acciaio restano invariati. Scoprite di più sul calcestruzzo di alta qualità e sul suo impiego nell’edilizia.

Uno strato di copriferro insufficiente è una delle cause più comuni del crollo prematuro delle fondazioni in cemento armato. Le fondazioni, siano esse a nastro, su pali o a platea, sono la base dell’intera struttura, e la loro integrità è di importanza critica. Se lo strato di copriferro è inferiore a quello di progetto (ad esempio inferiore a 30 mm per molti tipi di fondazioni), questo apre la strada ai fattori aggressivi verso l’armatura, causando una serie di gravi conseguenze per l’integrità strutturale.

Uno dei rischi principali è la carbonatazione accelerata del calcestruzzo. L’anidride carbonica presente nell’aria penetra nel calcestruzzo, reagisce con l’idrossido di calcio, riducendo il pH dell’ambiente. Quando il pH scende sotto 9, la pellicola passiva sull’armatura si distrugge, e l’acciaio inizia a corrodersi. Più sottile è lo strato di copriferro, più veloce è la carbonatazione e prima inizia la corrosione. Per le fondazioni, spesso immerse in terreno umido, il rischio di penetrazione dei cloruri (ad esempio da acque sotterranee o sali antigelo) è ancora più significativo. I cloruri, penetrando fino all’armatura, causano una corrosione localizzata per vaiolatura (pitting), particolarmente pericolosa poiché può portare a una rapida riduzione della sezione effettiva delle barre. Questo riduce la capacità portante della fondazione e la sua resistenza ai carichi esterni.

La corrosione dell’armatura causa anche la fessurazione del calcestruzzo, poiché la ruggine occupa un volume maggiore rispetto all’acciaio stesso. Queste fessure diventano vie dirette per l’ulteriore penetrazione di umidità e sostanze aggressive, creando un circolo vizioso di degrado. Nelle fondazioni a nastro e su pali, dove predominano i carichi flettenti e taglianti, l’indebolimento dell’armatura può causare la formazione di ampie fessure, deformazioni e persino il crollo. Per le fondazioni a platea, che sopportano grandi carichi distribuiti, la riduzione della resistenza dell’armatura dovuta alla corrosione può causare frecce e rotture localizzate della soletta. Questo incide direttamente sulla stabilità dell’intero edificio, potendo portare a danni critici, costose riparazioni o persino alla dichiarazione di inagibilità della struttura. La scelta e la realizzazione corrette della fondazione sono la garanzia dell’affidabilità dell’intera casa.

Un controllo di qualità dello strato di copriferro è parte integrante della garanzia di durabilità delle strutture in cemento armato e deve essere effettuato in tutte le fasi del montaggio. Nelle fasi iniziali, ancor prima del getto del calcestruzzo, il metodo principale è il controllo visivo e l’uso di semplici strumenti di misura. Durante l’assemblaggio della gabbia di armatura, è necessario assicurarsi che tutte le barre siano saldamente fissate nella posizione di progetto mediante appositi distanziatori dello strato di copriferro. Questi distanziatori (in plastica, calcestruzzo o metallo) devono garantire la distanza necessaria tra l’armatura e la superficie della cassaforma.

È importante utilizzare distanziatori con una marcatura adeguata, che indichi lo spessore dello strato di copriferro (ad esempio 30 mm, 40 mm). La loro disposizione deve essere uniforme, con un passo raccomandato di 0,8-1,0 m per gli elementi orizzontali e 0,5-0,7 m per quelli verticali, secondo la ДСТУ Б В.2.6-185:2012. Dopo l’installazione dei distanziatori, con un semplice metro a nastro o una dima, è possibile effettuare misurazioni a campione delle distanze dalla cassaforma all’armatura in diversi punti, per confermare la conformità al progetto. Questo consente di individuare e correggere tempestivamente gli scostamenti prima del getto.

Dopo il getto e la presa del calcestruzzo, per il controllo dello strato di copriferro si utilizzano metodi non distruttivi. I più efficaci sono i misuratori elettromagnetici di spessore del calcestruzzo, come il Proceq Profometer o analoghi. Questi strumenti funzionano sul principio del rilevamento di un campo elettromagnetico, che varia in presenza di oggetti metallici (l’armatura) nel calcestruzzo. Consentono di determinare con elevata precisione (fino a ±1-2 mm) lo spessore dello strato di copriferro e persino il diametro delle barre di armatura, nonché la loro disposizione nella struttura. I modelli moderni sono dotati di funzioni di scansione e visualizzazione dei dati, che consentono di creare mappe della disposizione dell’armatura e di registrare automaticamente gli scostamenti dai valori normativi. Un controllo regolare con questi strumenti consente di individuare tempestivamente le zone problematiche e, se necessario, di adottare misure per rinforzare la struttura. Tuttavia va ricordato che questi strumenti sono efficaci in fase di collaudo dei lavori, ma la soluzione migliore resta la prevenzione degli errori già nella fase di montaggio.

Il mancato rispetto dei requisiti per lo strato di copriferro è un problema diffuso nei cantieri, che può avere conseguenze catastrofiche per la durabilità e la sicurezza delle strutture. Comprendere gli errori tipici e prevenirli è fondamentale per garantire la qualità. Uno degli errori più comuni è l’uso di distanziatori dell’armatura di scarsa qualità o inadeguati, o la loro totale assenza. Spesso i costruttori utilizzano mezzi di fortuna (pezzi di mattone, legno, pietra), che non garantiscono una distanza stabile, possono cadere o rompersi durante il getto, causando lo spostamento dell’armatura e la riduzione dello strato di copriferro.

Un altro errore critico è il posizionamento scorretto dei distanziatori — troppo pochi o disposti in modo non uniforme. Questo provoca l’abbassamento delle reti o delle gabbie di armatura sotto il proprio peso o sotto la pressione della miscela di calcestruzzo, in particolare negli elementi di grandi dimensioni, come le platee di fondazione. Di conseguenza, l’armatura può appoggiarsi alla cassaforma, riducendo lo strato di copriferro a valori critici (meno di 30 mm). Maggiori dettagli sugli errori tipici in edilizia e su come evitarli.

Anche lo spostamento della gabbia di armatura durante la vibrazione della miscela di calcestruzzo è un problema serio. Una vibrazione intensa o scorretta può causare il movimento dell’armatura, in particolare se non è fissata in modo sufficientemente rigido. Questo può portare al suo contatto con la cassaforma o a una distribuzione non uniforme dello strato di copriferro lungo la lunghezza dell’elemento. Per evitare questi errori è necessario rispettare rigorosamente la tecnologia. Utilizzare solo distanziatori certificati per lo strato di copriferro, scegliendoli in base al tipo di struttura, al diametro dell’armatura e allo spessore necessario dello strato (ad esempio distanziatori a stella per l’armatura verticale, sedie o cubetti per quella orizzontale). Posizionare i distanziatori secondo i requisiti di progetto e le raccomandazioni del produttore, garantendone un numero sufficiente per un supporto stabile dell’armatura.

Durante il getto è necessario controllare la qualità della posa della miscela ed eseguire con cautela la vibrazione, per evitare lo spostamento dell’armatura. Tutte le gabbie di armatura devono essere rigide e saldamente legate. Dopo l’installazione della cassaforma e prima dell’inizio del getto, occorre effettuare un’ispezione visiva finale e misurazioni a campione, per assicurarsi che lo strato di copriferro sia conforme ai requisiti di progetto, in particolare nei nodi critici delle fondazioni.

Nel garantire lo spessore minimo dello strato di copriferro, in particolare 30 mm e oltre per le fondazioni, un ruolo chiave è svolto dalla corretta esecuzione dei nodi di armatura. Ogni nodo in cui le barre di armatura si incrociano, si collegano o cambiano direzione è un potenziale punto di rischio per la violazione dello strato di copriferro. Esaminiamo in dettaglio.

Per le fondazioni a nastro: l’armatura portante principale (inferiore e superiore) deve essere posizionata a una distanza di almeno 30-50 mm rispettivamente dalla faccia inferiore e superiore della fondazione. Questo si ottiene utilizzando appositi distanziatori in plastica o calcestruzzo del tipo ‘sedia’ o ‘cubetto’, posizionati sul terreno (o sullo strato preparatorio) e sulla rete di armatura superiore. Nelle giunzioni d’angolo delle fondazioni a nastro è importante garantire una corretta sovrapposizione e piegatura dell’armatura. Gli angoli interni ed esterni richiedono armatura aggiuntiva (elementi a L o a U) per assorbire gli sforzi di trazione e compressione. Qui è particolarmente importante che lo strato di copriferro sia mantenuto su tutte le facce, comprese le testate verticali a contatto con il terreno. L’uso di distanziatori verticali del tipo ‘a stella’ o ‘a ruota’ sulle barre verticali delle gabbie di armatura delle pareti esterne della cassaforma previene l’appoggio dell’armatura alla cassaforma.

Per le fondazioni a platea: la vastissima area delle platee richiede un controllo ancora più accurato. La doppia rete di armatura (inferiore e superiore) è lo standard. La rete inferiore deve avere uno strato minimo di copriferro dal terreno (o dal magrone) di 40-50 mm, e quella superiore di 30 mm dalla superficie superiore della platea. Per garantire queste distanze si utilizzano appositi distanziatori spaziali, che sostengono la rete superiore sopra quella inferiore. Questi distanziatori hanno un’altezza corrispondente alla distanza di progetto tra le reti. Nelle zone di incrocio delle barre di armatura, dove lo spessore dello strato di copriferro può essere ridotto a causa dell’accumulo di armatura, è necessario garantire un intervallo sufficiente tra le barre secondo la ДБН В.2.6-98:2009. Di norma, la distanza libera minima tra le barre di armatura deve essere pari almeno al diametro della barra, ma non inferiore a 25 mm. Per garantire queste condizioni è necessario rispettare rigorosamente i disegni esecutivi delle armature sviluppati (elaborati КЖ).

Per le fondazioni su pali: la gabbia di armatura del palo viene calata nel foro trivellato, e il suo corretto centraggio è di importanza critica. Qui lo strato di copriferro può essere di 50 mm o più a causa dell’aggressività dell’ambiente del terreno e delle specificità della tecnologia dei pali trivellati con iniezione. Per il centraggio si utilizzano distanziatori in plastica del tipo ‘a ruota’ di grande diametro, che vengono infilati sulla gabbia di armatura a un determinato passo in altezza. Essi garantiscono un interstizio tra l’armatura e le pareti del foro, il che consente al calcestruzzo di riempire uniformemente lo spazio e creare lo strato di copriferro necessario. Se questo non viene fatto, la gabbia può premere contro la parete del foro, causando l’esposizione dell’armatura in alcune zone del palo. Consultate i nostri progetti, dove vengono applicati approcci innovativi alla costruzione.

Anche con un controllo accurato in fase di costruzione, in alcuni casi possono verificarsi violazioni dello strato di copriferro che diventano evidenti solo in fase di esercizio. Questo può essere il risultato di difetti nascosti, di influssi aggressivi imprevisti o di errori di progettazione. Per valutare lo stato di tali strutture e determinare la necessità di riparazione o rinforzo, si applicano metodi di controllo non distruttivo. Questi metodi consentono di ottenere informazioni sullo stato dell’armatura e del calcestruzzo senza danneggiare la struttura.

Uno dei metodi più diffusi è l’indagine a ultrasuoni. Le onde ultrasoniche attraversano il calcestruzzo, e la loro velocità e attenuazione possono indicare la presenza di vuoti, fessure, disomogeneità del calcestruzzo e, indirettamente, il grado della sua carbonatazione. Questo consente di valutare la qualità del calcestruzzo nella zona dello strato di copriferro. Un altro metodo efficace è il controllo georadar (GPR – Ground Penetrating Radar), che utilizza onde radio per rilevare l’armatura, la sua profondità e le sue dimensioni. Il georadar consente di creare mappe visive dell’armatura, individuare anomalie nella disposizione delle barre e, di conseguenza, determinare i punti con strato di copriferro insufficiente.

Per una valutazione più precisa del grado di corrosione dell’armatura si utilizzano metodi elettrochimici, come l’indagine potenziometrica (misurazione del potenziale di corrosione). Lo strumento misura la differenza di potenziale tra l’armatura e la superficie del calcestruzzo, il che consente di individuare le zone con un processo corrosivo attivo. La carbonatazione del calcestruzzo può essere determinata con un semplice test alla fenolftaleina: su una superficie di calcestruzzo appena tagliata o scheggiata si applica una soluzione di fenolftaleina. In un ambiente alcalino (calcestruzzo non carbonatato) essa assume una colorazione rosa lampone, mentre in quello carbonatato (acido) rimane incolore. La profondità di penetrazione della zona incolore indica la profondità della carbonatazione, il che consente di valutare l’efficacia dello strato di copriferro. A seconda dei difetti riscontrati, possono essere sviluppate misure di protezione e ripristino, come l’applicazione di rivestimenti anticorrosivi, l’iniezione delle fessure, il ripristino dello strato di copriferro o il rinforzo della struttura. Un approccio corretto all’avvio della costruzione minimizza i problemi futuri.

Il controllo dello strato di copriferro è solo uno, seppur criticamente importante, elemento di un approccio integrato alla garanzia della durabilità delle strutture in cemento armato. La qualità e la stabilità della struttura dipendono da un insieme di fattori, dalla progettazione e dalla scelta dei materiali fino alla tecnologia di esecuzione dei lavori e al successivo esercizio. La durabilità della struttura è determinata dalla sua capacità di resistere agli influssi distruttivi per tutta la durata di vita, e a questo contribuisce un controllo sistematico in ogni fase.

Nella fase di progettazione è necessario non solo calcolare correttamente lo spessore dello strato di copriferro in base alle condizioni di esercizio e alla classe di esposizione ambientale (secondo le ДБН e l’Eurocodice 2), ma anche scegliere la classe di calcestruzzo appropriata per resistenza, resistenza al gelo e impermeabilità. Un calcestruzzo con alta densità e basso rapporto acqua-cemento avrà una migliore resistenza alla penetrazione di sostanze aggressive. È importante anche considerare la qualità dell’acciaio di armatura e i rivestimenti anticorrosivi per esso, se richiesti dal progetto.

Nella fase di esecuzione dei lavori è necessario garantire non solo il corretto strato di copriferro, ma anche la qualità della miscela di calcestruzzo (la sua composizione, omogeneità, lavorabilità), il rispetto della tecnologia di posa e compattazione del calcestruzzo, nonché una corretta cura del calcestruzzo durante la presa (bagnatura, protezione dall’essiccazione rapida e dagli sbalzi di temperatura). Questo previene la formazione di fessure in età precoce, che possono diventare vie di penetrazione per gli agenti aggressivi. Distanziatori dell’armatura di qualità, un montaggio preciso della cassaforma, nonché personale qualificato che comprenda l’importanza di ogni fase, sono componenti fondamentali.

Un controllo sistematico in tutte queste fasi, a partire dal controllo in ingresso dei materiali, dal controllo operativo durante l’armatura e il getto, fino al collaudo finale delle strutture completate, consente di minimizzare i rischi di insorgenza di difetti. L’applicazione di tecnologie digitali, come la modellazione BIM, può inoltre migliorare il coordinamento e il controllo, consentendo di visualizzare la disposizione dell’armatura e dello strato di copriferro ancor prima dell’inizio dei lavori. Solo un approccio così integrato garantisce che le strutture in calcestruzzo, compresi gli elementi critici delle fondazioni, rispettino elevati standard di resistenza, stabilità e durabilità, garantendo la sicurezza e l’affidabilità dell’edificio per tutto il suo ciclo di vita.