Il volume «Gli additivi per calcestruzzo», acquistabile online sul sito di Enco – Engineering Concrete, ha affrontato nei precedenti capitoli i seguenti argomenti: additivi e aggiunte per calcestruzzo, gli additivi riduttori d’acqua del calcestruzzo,gli additivi ritardanti,gli acceleranti di indurimento per calcestruzzo, gli additivi antigelo, il degrado promosso dai cicli di gelo-disgelo, i sali di litio come inibitori della reazione alcali-aggregato. In questo ottavo capitolo tratta della modalità d’impiego degli inibitori di corrosione.
Gli inibitori di corrosione possono essere impiegati in tre modi diversi e cioè come: additivi aggiunti al calcestruzzo fresco; prodotti migranti applicati sulla superficie del calcestruzzo indurito; prodotti filmogeni applicati sui ferri di armatura scoperti.
Inibitori di corrosione aggiunti al calcestruzzo
Gli inibitori di corrosione possono essere impiegati come additivi introdotti (4) nel calcestruzzo fresco quando la costruzione in c.a. o c.a.p. è esposta a condizioni particolarmente aggressive (per esempio in classe di esposizione xs3 oppure xf4) e si vuole prevenire la corrosione dei ferri di armatura adottando un’ulteriore misura di sicurezza in aggiunta ad un basso rapporto a/c (≤ 0,45) e un adeguato spessore di copriferro (≥ 45 o 55 mm per strutture in c.a. o c.a.p. rispettivamente).
Oltre a ridurre la velocità del processo di corrosione delle barre di armatura gli additivi inibitori di corrosione debbono anche soddisfare i seguenti requisiti: essere prontamente e discretamente solubili nell’acqua d’impasto; essere compatibile con le proprietà del calcestruzzo.
La solubilità in acqua è di fondamentale importanza perché deve essere garantita una concentrazione uniforme dell’additivo in tutto il calcestruzzo e quindi in prossimità delle barre di armatura.
Una solubilità ridotta e/o lenta dell’additivo in acqua potrebbe causare una distribuzione non uniforme dell’additivo in prossimità dei ferri di armatura e provocare quindi una corrosione galvanica dovuta alle differenti condizioni elettrochimiche che si instaurano nell’acciaio.
D’altra parte una solubilità eccessiva potrebbe provocare un dilavamento dell’additivo da parte di acqua corrente dovuta alla pioggia o al moto ondoso che impatta il calcestruzzo indurito.
La compatibilità dell’additivo con il calcestruzzo consiste in una mancata modifica delle principali proprietà del calcestruzzo in termini di tempi di presa, lavorabilità del calcestruzzo fresco e resistenza meccanica del calcestruzzo indurito.
Inibitori migranti applicati in superficie
Quando si manifestano i primi segni di corrosione in atto (macchie di ruggine), ma il copriferro non è ancora divelto, gli inibitori potrebbero essere applicati sulla superficie del calcestruzzo perché possano migrare in direzione delle armature metalliche arrestandone l’incipiente corrosione (8). La migrazione può avvenire per suzione capillare, se il calcestruzzo è asciutto, per diffusione attraverso la fase acquosa se il calcestruzzo è saturo di acqua. In entrambi i casi il successo di questa applicazione risulta essere incerto per la difficoltà di garantire realmente una completa migrazione degli inibitori.
Inibitori filmogeni per il restauro del calcestruzzo degradato
Quando si deve riparare una struttura in calcestruzzo armato, i cui ferri risultino già corrosi per l’ambiente particolarmente aggressivo, è necessario rimuovere tutto il copriferro danneggiato e applicare una nuova malta di restauro.
Per garantire il successo di questo intervento, dopo aver rimosso tutto il copriferro danneggiato, si applica a pennello sui ferri scoperti una pittura formata da una pasta fluida di cemento Portland (possibilmente colorata per verificarne la corretta applicazione su tutti i ferri a vista) contenente l’inibitore di corrosione al fine di migliorare la protezione delle armature metalliche da una nuova corrosione (9).
La presenza del cemento Portland favorisce l’instaurazione di un Ph intorno a 13 che crea le condizioni di passivazione dei ferri di armatura. Quest’applicazione degli inibitori di corrosione risulta in pratica quella più impiegata rispetto alle altre due.
Classificazione degli inibitori di corrosione
Gli inibitori di corrosione possono essere suddivisi in tre categorie a seconda che agiscano preferenzialmente in prossimità della zona anodica, o di quella catodica, o di entrambe: inibitori anodici; inibitori catodici; inibitori misti.
Inibitori anodici
Gli inibitori anodici includono una lunga lista di prodotti chimici tra i quali il nitrito di sodio (10) e di calcio (11), il nitrato di calcio (12), il benzoato di sodio (13), il cromato di sodio (14) ed altri prodotti (4).
Per quanto concerne il nitrito di sodio è stato trovato (15) che in calcestruzzi fessurati esposti all’acqua di mare questo sale aggrava la corrosione probabilmente per la sua rimozione maggiore in corrispondenza delle fessure che provoca una concentrazione salina differenziale responsabile del fenomeno.
I sali di sodio presentano il rischio di aggravare la reazione alcali-aggregato nel calcestruzzo (capitolo VII) se sono presenti aggregati alcali-reattivi. Da questo punto di vista il nitrito e il nitrato di calcio (con un dosaggio del 2-4% sul peso del cemento) sono più affidabili con una preferenza per il secondo che ha un minor costo e presenta meno rischi per la salute degli operatori che debbono manipolare questi additivi.
Il meccanismo di azione degli inibitori anodici è molto complesso ed è stato studiato principalmente per il nitrito che è il prodotto commercialmente più impiegato. Esso si basa sulla reazione del nitrito (No2-) con gli ioni ferrosi (Fe++) e formazione di ossido d’azoto (No) gassoso e ossido ferrico (Fe203) che si deposita sul ferro metallico bloccandone la corrosione secondo la seguente reazione:
2 Fe++ + 2 OH- + 2 NO2– ==> 2 NO + Fe2O3 + H2O
Inibitori catodici
Esistono due categorie di inibitori catodici: la prima è basata su prodotti come NaOH o Na2Co3 capaci di aumentare il Ph di diminuire, quindi, la solubilità del ferro nel mezzo acquoso. La seconda categoria di inibitori catodici si basa su prodotti organici come l’anilina o le sue forme sostituite da gruppi cloro, alchile e nitro (16) oppure da prodotti tensioattivi (17).
Inibitori misti
Gli inibitori misti influenzano sia il processo anodico che quello catodico e sono ideali per eliminare le celle elettrochimiche che si formano nel calcestruzzo armato. Essi sono basati su prodotti aromatici o olefi ne con gruppi funzionali, come l’Nh2, capaci di scambiare almeno un protone e un elettrone (4).
