Calcestruzzo in opera e comportamento all'incendio | Edilone.it

Calcestruzzo in opera e comportamento all’incendio

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Gli Eurocodici prescrivono al progettista, mentre sta impostando un progetto con strutture in cemento armato (in verità lo prescrivono per tutti i materiali) di considerarne il comportamento all’incendio, proprio per consentire di determinarne correttamente le caratteristiche strutturali e, quindi i requisiti progettuali da soddisfare per salvaguardare la vita e la salute dei fruitori della struttura stessa.

A favore del calcestruzzo (soprattutto se vengono impiegati aggregati calcarei, in luogo di pozzolane o di fibre polipropileniche), ovviamente, il fatto che sotto l’azione del fuoco non brucia e, soprattutto, non emette fumi o sostanze tossiche; molto positiva anche la sua bassa conducibilità termica che consente di allungare i rischi di collasso delle strutture soggette a incendio, con evidente maggiore sicurezza degli occupanti e dei soccorritori.

Tuttavia, l’incendio innesca dei comportamenti che è meglio conoscere, in vista di un’analisi corretta di una struttura in calcestruzzo che ne ha subito l’aggressione: innanzitutto, gli aggregati e la componente cementizia si comportano in modo radicalmente diverso quando scaldati oltre i 400 °C; i primi tendono ad dilatarsi, mentre la seconda subisce un ritiro.

Si generano, quindi, all’interno delle strutture una serie di stati tensionali che generano delle rotture all’interno della componente cementizia, soprattutto in prossimità della zona di contatto tra questa e l’aggregato.

Altro fattore da tenere in considerazione: l’acqua contenuta nelle porosità del calcestruzzo, quando scaldata, tende a evaporare e, al raggiungimento dei 350 °C, si decompongono gli ossidi di calcio presenti nella matrice, seguiti, oltre i 500 °C dalla decomposizione della fase idrata dei silicati di calcio.

Da un punto di vista pratico, queste trasformazioni chimiche rendono il calcestruzzo meno resistente dato che ne aumentano la porosità; fondamentale, quindi, quando si analizza una struttura aggredita dall’incendio, conoscere il più possibile le caratteristiche dell’incendio stesso (durata, velocità di riscaldamento e raffreddamento della struttura, temperatura massima, curva della temperatura).

Attenti al colore, ma non solo

Quali quindi le analisi da effettuare su una struttura aggredita dall’incendio in vista delle azioni di ripristino da mettere in opera?

Innanzitutto, c’è l’analisi visiva che parte dalla verifica di eventuali fenomeni di espulsione del copriferro (diffusione, entità e localizzazione), per arrivare alla rilevazione della colorazione della superficie di calcestruzzo aggredita dal fuoco.

Questo secondo aspetto è molto importante, in quanto c’è una correlazione diretta tra colore del cls e temperature raggiunte dalla struttura (senza dimenticarsi che queste possono essere in parte influenzate dalla composizione mineralogica della miscela): rosa/rosso con temperature tra i 300 °C e i 600 °C, grigio fino ai 900 °C e camoscio oltre i 900 °C. L’analisi visiva, consente al tecnico di cantiere di avere un primo quadro di massima delle temperature raggiunte e quindi del quadro di danno plausibile subito dalla struttura.


:: L’incendio in galleria è uno dei più distruttivi per le strutture interessate ::

Si devono poi effettuare una serie di prove distruttive per una valutazione più attenta della resistenza a compressione residua: il metodo più semplice da realizzarsi in cantiere e quello che prevede il prelievo di carote.

Importante in questo caso che il carotaggio non si limiti solo alla zona superficiale della struttura interessata dall’incendio, ma, soprattutto per strutture massive, si estenda il più possibile in spessore per consentire un’analisi della propagazione di calore nel calcestruzzo, con conseguente dettaglio della variazione delle resistenze in tutta la struttura.

Un esempio concreto, realizzato su una struttura portante massiva di notevole spessore, potrebbe essere d’aiuto: rilevato visivamente il degrado superficiale del calcestruzzo e l’espulsione di notevoli porzioni di copriferro, sopratutto nelle zone maggiormente sollecitate staticamente, si sono eseguiti una serie di carotaggi che hanno consentito l’analisi della variazione di resistenza a compressione e del relativo aumento della porosità e conseguente riduzione della durabilità dell’elemento strutturale.

La struttura poi, dopo lo spegnimento, è stata raffreddata solo con l’azione dell’aria e quindi si sono innescate una serie di reazioni chimiche che hanno generato un notevole grado di carbonatazione (il ripristino dovrà tenerlo in considerazione per la protezione delle armature dalla corrosione), la cui profondità di penetrazione è stata  valutata con un semplice saggio di fenolftaleina eseguito sulle carote.

L’entità dei corretti ripristini sarà così immediatamente evidente e con essa l’importo economico dei lavori da sostenere e le tempistiche di riqualificazione dell’opera (che in casi come gallerie o strutture strategiche è estremamente importante).

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