TRATTAMENTO ANTICORROSIVO DEGLI ELEMENTI DI FISSAGGIO

La corrosione è un processo elettrochimico o chimico di deterioramento del metallo dovuto alla sua interazione con l’ambiente circostante. Per i fissaggi metallici, che sono spesso elementi criticamente importanti, la corrosione rappresenta una seria minaccia, riducendone la capacità portante e portando a un guasto prematuro. I principali fattori che accelerano i processi corrosivi sono l’umidità (specialmente in presenza di elettroliti), l’ossigeno, le temperature elevate, nonché la presenza di composti chimici aggressivi nell’aria o nel terreno. Nelle condizioni dell’Ucraina, dove il clima varia da moderatamente continentale a continentale, i fissaggi sono costantemente soggetti a carichi ciclici: gelo e disgelo, pioggia, neve e condensa.

Secondo la norma ДСТУ EN ISO 9223:2018 ‘Corrosione di metalli e leghe. Aggressività corrosiva dell’atmosfera. Classificazione, determinazione e valutazione’, le atmosfere sono suddivise in cinque classi di aggressività: da C1 (molto bassa) a C5 (molto alta). Questa classificazione è fondamentale nella scelta del tipo di rivestimento anticorrosivo e del suo spessore. Ad esempio, le zone rurali sono tipicamente di classe C1-C2, mentre le zone industriali o costiere rientrano in C3-C5. Ignorare questi fattori può ridurre la durata dei fissaggi di 5-10 volte rispetto al valore calcolato. Ad esempio, un elemento in acciaio non protetto in un’atmosfera di classe C3 (aggressività media) può perdere fino a 25 μm di spessore all’anno, un valore critico per elementi con diametro di 6-10 mm.

È importante comprendere che i diversi tipi di corrosione (uniforme, per vaiolatura, interstiziale, da contatto) presentano caratteristiche proprie e richiedono metodi di protezione specifici. Ad esempio, la corrosione da contatto si verifica quando si uniscono metalli con potenziali elettrochimici diversi (ad esempio, fissaggi in acciaio in una struttura in alluminio), il che richiede l’uso di guarnizioni isolanti o rivestimenti adeguati. I nodi di fissaggio, in particolare quelli integrati negli impianti tecnologici, devono essere progettati riducendo al minimo i rischi di corrosione, garantendo la durabilità e l’affidabilità di tutti i componenti dell’edificio.

La scelta della tecnologia di trattamento anticorrosivo dipende dal tipo di metallo, dalle condizioni di esercizio, dalla durata richiesta e dal budget. Tra i metodi più diffusi di protezione dei fissaggi metallici si distinguono la zincatura a caldo, la zincatura elettrolitica, la zincatura termodiffusiva, nonché l’applicazione di rivestimenti polimerici e verniciati.

La zincatura a caldo (conforme alla norma ДСТУ EN ISO 1461:2019) prevede l’immersione dei prodotti metallici in zinco fuso a una temperatura di 450-460°C. Questo metodo forma un rivestimento di zinco spesso (da 45 a 100 μm), che garantisce sia una protezione barriera che elettrochimica (anodo sacrificale). È ideale per fissaggi di grandi dimensioni e per l’utilizzo in condizioni aggressive (C3-C5). Lo svantaggio è la possibilità di alterazione delle proprietà meccaniche degli acciai ad alta resistenza (infragilimento da idrogeno) e la disomogeneità del rivestimento su superfici complesse.

La zincatura elettrolitica (galvanica) crea un rivestimento più sottile (da 5 a 25 μm), ma uniforme ed esteticamente gradevole. Il processo avviene in una soluzione elettrolitica a temperatura ambiente. Questo metodo è più spesso utilizzato per piccoli fissaggi impiegati in condizioni di bassa e media aggressività (C1-C2). Il vantaggio è l’assenza di effetti sulle proprietà meccaniche del metallo. Tuttavia, le sue proprietà protettive sono meno pronunciate rispetto alla zincatura a caldo.

La zincatura termodiffusiva (sherardizzazione) forma un rivestimento zinco-ferro riscaldando i fissaggi in polvere di zinco a una temperatura di 350-450°C. Questo garantisce un rivestimento ad alta adesione e uniforme, con elevata durezza e resistenza all’usura abrasiva. Lo spessore del rivestimento può raggiungere 30-100 μm. Questo metodo è efficace per i fissaggi che operano in condizioni di umidità elevata e abrasione, ed è conforme ai requisiti della norma ДСТУ EN ISO 17668:2020 ‘Rivestimenti di diffusione dello zinco su prodotti in ferro e acciaio’.

I rivestimenti polimerici e verniciati (ad esempio, vernici in polvere a base epossidica o poliestere) offrono un’efficace protezione barriera. Vengono applicati su una superficie preventivamente pulita e primerizzata, dopo di che avviene la polimerizzazione ad alte temperature. Lo spessore di tali rivestimenti è solitamente di 60-200 μm. Non solo proteggono dalla corrosione, ma conferiscono anche un aspetto estetico. L’uso di tali rivestimenti è ottimale per i fissaggi che devono essere resistenti agli agenti chimici o corrispondere a una determinata soluzione cromatica della facciata o dell’interno. Questo approccio può essere applicato nei progetti di case in pannelli XLAM, dove estetica e protezione sono requisiti complementari.

I nodi di fissaggio nelle strutture in legno, specialmente in legno lamellare (GL24h) o legno massiccio, richiedono un’attenzione particolare alla protezione anticorrosiva. Il legno, essendo un materiale igroscopico, assorbe e rilascia umidità, creando un microambiente favorevole alla corrosione degli elementi metallici. Inoltre, i tannini e altri acidi organici contenuti nel legno possono accelerare i processi corrosivi. Pertanto, la scelta del rivestimento per i fissaggi a contatto con il legno deve essere il più possibile ponderata.

Uno dei nodi critici è il collegamento di travi o colonne in legno con fondazioni o zoccoli in cemento. I bulloni di ancoraggio o le piastre che attraversano il legno e si fissano nel cemento devono avere un rivestimento in grado di resistere sia agli agenti atmosferici che al contatto con il legno. In questi casi si raccomanda di utilizzare fissaggi zincati a caldo (spessore del rivestimento > 80 μm) o fissaggi in acciaio inossidabile (classe A2 o A4 secondo ISO 3506). L’acciaio inossidabile di classe A4 è particolarmente efficace in condizioni di elevata umidità e presenza di cloruri.

Per i collegamenti trave-trave o trave-parete, dove i fissaggi si trovano all’interno della struttura e sono meno esposti all’azione atmosferica diretta, si possono utilizzare fissaggi zincati elettroliticamente con passivazione aggiuntiva (ad esempio, cromatura gialla o blu), che ne aumenta la resistenza alla corrosione in condizioni di umidità moderata. È inoltre importante garantire la ventilazione dei nodi per evitare l’accumulo di condensa, che può causare corrosione interstiziale.

La norma ДБН В.2.6-161:2017 ‘Strutture in acciaio. Norme di progettazione’ contiene requisiti generali per la protezione delle strutture in acciaio, che possono essere estrapolati ai fissaggi. Tuttavia, per i nodi specifici in legno ci si riferisce spesso alle raccomandazioni delle norme europee, come l’EN 1995-1-1 (Eurocodice 5) ‘Progettazione delle strutture in legno’, che descrive in dettaglio i requisiti per i fissaggi nel legno. Ad esempio, in condizioni di umidità elevata (classi di servizio 2 e 3 secondo l’Eurocodice 5) sono richiesti fissaggi con maggiore resistenza alla corrosione. Ciò garantisce la durabilità di strutture come le case in legno lamellare, dove ogni elemento deve essere affidabile.

La scelta del rivestimento anticorrosivo ottimale per i fissaggi è un processo multifattoriale che richiede di considerare le condizioni di esercizio, il tipo di struttura, la durata prevista, la convenienza economica e la conformità ai requisiti normativi. Per un confronto efficace delle diverse tecnologie si possono utilizzare i seguenti criteri chiave:

1. Spessore del rivestimento: Direttamente proporzionale alla capacità protettiva. La zincatura a caldo garantisce gli strati più spessi (fino a 100 μm), mentre quella elettrolitica i più sottili (5-25 μm). La zincatura termodiffusiva occupa una posizione intermedia (30-100 μm) con il vantaggio dell’uniformità.

2. Adesione (aderenza al substrato): Un’elevata adesione garantisce la durabilità del rivestimento. La zincatura termodiffusiva dimostra un’ottima aderenza grazie alla formazione di strati intermetallici. Anche la zincatura a caldo presenta una buona adesione, mentre il rivestimento elettrolitico può essere meno resistente ai danni meccanici.

3. Resistenza alla corrosione in diversi ambienti: Viene valutata in base alla velocità di perdita di spessore del rivestimento in determinati ambienti aggressivi. Per le atmosfere di classe C3-C5 sono preferibili la zincatura a caldo e quella termodiffusiva. Per ambienti meno aggressivi (C1-C2) è sufficiente la zincatura elettrolitica con passivazione o un rivestimento polimerico.

4. Resistenza ai danni meccanici e all’abrasione: Fattore importante per i fissaggi soggetti a montaggio o esercizio in condizioni di abrasione. La zincatura termodiffusiva si distingue per un’elevata durezza e resistenza alle sollecitazioni meccaniche.

5. Effetto sulla resistenza dei fissaggi: Alcuni metodi (ad esempio, la zincatura a caldo per acciai ad alta resistenza) possono causare infragilimento da idrogeno, pertanto occorre attenersi alle raccomandazioni dei produttori e delle norme. La zincatura elettrolitica e termodiffusiva, di norma, non influiscono sulle proprietà meccaniche.

6. Convenienza economica: Il costo del trattamento dipende dalla tecnologia, dal volume e dalle dimensioni dei fissaggi. La zincatura a caldo può essere più costosa nella fase iniziale, ma garantisce la durata più lunga, riducendo il costo totale di proprietà (TCO). La costruzione in legno lamellare, dove si utilizzano numerosi fissaggi, richiede un’analisi accurata di questo aspetto.

7. Sostenibilità ambientale: I metodi che utilizzano il cromo (VI) per la passivazione vengono progressivamente sostituiti da alternative più sicure a causa dei requisiti ambientali.

Tabella 1: Caratteristiche comparative dei rivestimenti anticorrosivi per fissaggi

Garantire un adeguato controllo qualità dei rivestimenti anticorrosivi è di fondamentale importanza per assicurare la durabilità e la sicurezza delle strutture edilizie. In Ucraina è in vigore un sistema di standardizzazione ampiamente armonizzato con le norme internazionali ed europee. Questo vale anche per i requisiti relativi ai rivestimenti protettivi dei fissaggi metallici. I principali documenti normativi che regolano queste questioni sono le norme della serie ДСТУ EN ISO.

Aspetti chiave del controllo qualità:

• Spessore del rivestimento: Viene misurato con metodi non distruttivi, come spessimetri magnetici o a correnti parassite, conformemente alla norma ДСТУ ISO 2178:2020 ‘Prove non distruttive dei rivestimenti. Misurazione dello spessore del rivestimento. Metodi magnetici’. Per la zincatura a caldo, lo spessore deve corrispondere ai valori minimi indicati nella norma ДСТУ EN ISO 1461:2019, a seconda dello spessore del prodotto in acciaio. Ad esempio, per componenti con spessore di 3-6 mm, lo spessore minimo del rivestimento è di 70 μm.
• Adesione del rivestimento: Viene valutata mediante vari test, tra cui prove di piegatura, trazione o il metodo a griglia, conformemente alla norma ДСТУ ISO 2409:2019 ‘Pitture e vernici. Determinazione dell’adesione mediante il metodo a griglia’. Il rivestimento non deve staccarsi o incrinarsi.
• Porosità e continuità: I difetti del rivestimento (pori, crepe) possono ridurre significativamente le sue proprietà protettive. Questi parametri sono controllati tramite ispezione visiva, nonché con speciali test elettrochimici o chimici.
• Composizione chimica del rivestimento: Particolarmente importante per i rivestimenti di zinco, dove il contenuto di zinco deve soddisfare i requisiti per garantire la protezione elettrochimica.

La certificazione dei prodotti con rivestimento anticorrosivo in Ucraina si basa sulla conferma volontaria o obbligatoria della conformità agli standard. I produttori e i fornitori di fissaggi sono tenuti a fornire certificati di conformità, protocolli di prova e schede tecniche che attestano la qualità del rivestimento applicato. Questi documenti garantiscono che il prodotto sia conforme alle caratteristiche dichiarate e possa essere utilizzato nei progetti edilizi. Gli investitori e i costruttori che desiderano realizzare case modulari affidabili e durature devono prestare particolare attenzione alla presenza e al contenuto di tali documenti.

Il campo della protezione anticorrosiva è in continua evoluzione, offrendo soluzioni nuove, più efficaci ed ecologiche. Queste innovazioni hanno un notevole potenziale di applicazione nell’edilizia ucraina, aumentando la durabilità e riducendo i costi di esercizio.

Una delle tendenze chiave è lo sviluppo dei rivestimenti nanostrutturati. L’uso di nanoparticelle (ad esempio, biossido di silicio, ossidi di grafene) consente di creare rivestimenti con proprietà barriera migliorate, maggiore durezza e resistenza all’usura abrasiva con uno spessore inferiore. Questi rivestimenti possono avere proprietà ‘autorigeneranti’, rilasciando inibitori di corrosione in caso di danneggiamento, il che ne prolunga significativamente la durata.

I rivestimenti anticorrosivi attivi di nuova generazione includono pigmenti intelligenti che reagiscono ai cambiamenti dell’ambiente circostante (ad esempio, all’aumento del pH o alla comparsa di ioni cloruro), rilasciando sostanze protettive. Ciò consente di fornire una protezione mirata esattamente quando è necessaria, riducendo al minimo l’uso di sostanze chimiche.

I sistemi di rivestimento duplex, che combinano la zincatura a caldo con la successiva applicazione di uno strato polimerico o verniciato, stanno guadagnando sempre più popolarità. Questa combinazione garantisce un effetto sinergico: lo zinco protegge il metallo dalla corrosione, mentre lo strato polimerico protegge lo zinco dall’usura rapida e ne migliora le caratteristiche estetiche. Secondo gli studi, i sistemi duplex possono aumentare la durata dei prodotti metallici di 1,5-2,5 volte rispetto ai rivestimenti singoli.

Per l’Ucraina, con le sue diverse zone climatiche e regioni industriali, l’introduzione di queste innovazioni può aumentare significativamente la resistenza degli edifici. È inoltre rilevante lo sviluppo della produzione nazionale di materiali anticorrosivi conformi agli attuali standard europei, come la norma ДСТУ EN ISO 12944:2018 ‘Pitture e vernici. Protezione dalla corrosione delle strutture in acciaio mediante sistemi di verniciatura protettivi’. Ciò non solo garantirà prodotti di alta qualità, ma contribuirà anche allo sviluppo economico del paese. Lo sviluppo di queste tecnologie è parte integrante del moderno concetto di casa intelligente, dove la durabilità e la manutenzione minima sono prioritarie.

La scelta corretta del rivestimento anticorrosivo per i fissaggi è la garanzia della loro durabilità e affidabilità nelle specifiche condizioni di esercizio. In Ucraina, considerando la varietà delle zone climatiche e dei territori urbanizzati, è importante orientarsi in base alla classificazione dell’aggressività atmosferica secondo la norma ДСТУ EN ISO 9223:2018.

• Per ambienti interni asciutti (Classe di aggressività C1 – molto bassa): Per condizioni come edifici residenziali, uffici, dove l’umidità è controllata, è sufficiente la zincatura elettrolitica (5-10 μm) con passivazione. Possono essere adatti anche i comuni rivestimenti verniciati per scopi estetici.
• Per le zone rurali e le strutture esterne non protette (Classe C2 – bassa): Alcuni elementi delle Barnhouse o delle case a telaio, non esposti all’azione diretta della pioggia, possono richiedere una zincatura elettrolitica di 15-25 μm, oppure una zincatura termodiffusiva di 30-50 μm.
• Per le zone urbane e industriali (Classe C3 – media): In queste condizioni, dove sono presenti inquinamento atmosferico moderato e umidità, si raccomanda di utilizzare la zincatura a caldo (55-80 μm) o quella termodiffusiva (50-80 μm). Anche i rivestimenti polimerici sono efficaci.
• Per zone industriali ad alta umidità, ambienti chimicamente aggressivi o zone costiere (Classe C4 – alta e C5 – molto alta): Queste sono le condizioni più severe. Qui è necessaria la zincatura a caldo con uno spessore del rivestimento superiore a 80 μm, sistemi duplex (zincatura a caldo + rivestimento polimerico) o fissaggi in acciaio inossidabile (A4).
• Fissaggi a contatto con il legno: Bisogna sempre scegliere fissaggi zincati a caldo o in acciaio inossidabile (A2/A4), specialmente per le conifere che contengono sostanze aggressive. Lo spessore del rivestimento di zinco non deve essere inferiore a 50-70 μm.

Numero di anni prima della prima riparazione/rizincatura (indicativo):

• Zincatura a caldo (60 μm): C1 (100+), C2 (50-100), C3 (20-40), C4 (10-20), C5 (5-10)
• Zincatura elettrolitica (15 μm): C1 (10-20), C2 (5-10), C3 (2-5), C4 (1-2), C5 (<1)
• Sistemi duplex: Aumentano significativamente le prestazioni della zincatura a caldo.

Queste raccomandazioni sono di carattere generale; per casi specifici è sempre opportuno fare riferimento alla documentazione progettuale, ai pareri di esperti e alle norme relative al tipo specifico di fissaggi e materiali.