Sulle classi di esposizioni del calcestruzzo

Qualche giorno fa un amico mi ha segnalato questa discussione sul forum di ingegneria riguardo le classi di esposizione del calcestruzzo, chiedendomi di intervenire. Dopo una scorsa veloce degli interventi altrui mi sono accorto di come ci sia confusione su cosa siano le classi di esposizione. Non avendo tutti la stessa definizione è quasi inevitabile non concordare sulle conclusioni del ragionamento.

La norma europea la UNI EN 206-1 riporta la seguente definizione:

Le azioni dell’ambiente sono classificate come classi di esposizioni nel prospetto 1. Gli esempi forniti sono informativi. Le classi di esposizione da scegliere dipendono dalle disposizioni valide nel luogo d’impiego del calcestruzzo. Questa classificazione dell’esposizione non esclude considerazioni in merito a condizioni speciali che possono esistere nel luogo di impiego del calcestruzzo o di misure protettive quali l’uso di acciaio inossidabile o altri metalli resistenti alla corrosione e l’uso di rivestimenti protettivi per il calcestruzzo o per l’armatura.

Il calcestruzzo può essere soggetto a più di una delle azioni descritte nel prospetto 1 e può essere necessario esprimere le condizioni dell’ambiente alle quali esso è esposto come combinazione di classi di esposizione.

Le diverse superfici di calcestruzzo di un dato componente strutturale possono essere soggette a diverse azioni ambientali.

Vediamo ora le definizioni delle varie classi:

Non avendo noi il carisma del poeta ed avendo l’ingegneria la “sciocca pretesa” di basarsi sul metodo scientifico e sulle scienza dure questa tabella deve essere tradotta in requisiti misurabili per poter essere utile. Detto in altre parole la durabilità  del calcestruzzo si verifica controllando altre caratteristiche, caratteristiche misurabili ((perlomeno in via del tutto teorica, come vedremo nel seguito)) .

Potreste rimanere basiti leggendo questa ridente tabellina domandandovi quali siano i motivi delle differenze tra la normativa italiana e quella europea. Molti ingegneri e tecnici italiani saranno indotti a giudicare con asprezza le peculiarità  della norma italiana attribuendole a turpi ed inconfessabili motivazioni (( “a pensar male si fà  peccato ma ci si azzecca” diceva il mio illustre concittadino Achille Ratti, il papa alpinista )) e devo ammettere che anche io per molto tempo non ho nutrito una grande stima per questa tabella. Un elenco parziale delle innumerevoli obiezioni annovera:

1. primo fra tutti: i requisiti dell’XC1 sono identici a quelli della classe di XC2. Come a dire che XC1 ed XC2 sono la stessa cosa. Dato che la definizione di classe di esposizione è nebulosa il normatore italiano ha alzato l’asticella e secondo me ha fatto bene;
2. idem per XS2 ed XS3.
3. le classi XF2 ed XF3 hanno per la norma italiana la stessa resistenza minima e differenti contenuti minimi di cemento; lo stesso fa la norma europea ma con le classi XF3 ed XF4

I motivi li capiamo andando a leggere le note di presentazione della tabella europea: è prevista una durata del manufatto di 50 anni, usando cemento CEM I e diametro massimo dell’aggregato compreso tra 20 e 32mm (20mm<Ø_{max, aggregato}<32mm); la classe di resistenza desunte dalla relazione rapporto A/C resistenza per un cemento di classe 32,5. La tabella “europea” ri riferisce a cementi CEM I 32,5.

Viceversa il prospetto della norma italiana è valido per cementi 32.5 e 42.5, sempre con 20mm<Ø_{max, aggregato}<32mm.

Non sono affatto differenze di poco conto, innanzitutto perchè CEM I è un requisito sulla composizione del cemento, mentre 32,5 e 42,5 sono un requisito prestazionale: la norma europea dà  indicazioni valide per un cemento composto esclusivamente da clicker e gesso regolatore di presa, ovvero solo uno dei centosessantadue tipi di cemento ammessi dalla normativa europea. Quasi certamente vi capiterà  di usare altri tipi di cementi per i quali la tabella europa non è valida, perlomeno non tutta.

Un altro aspetto che non sono ancora stato in grado di chiarire è il motivo per il quale anzichè dare requisiti prestazionali e misurabili la norma europa dia ancora requisti prescrittivi/composizionali; chi ha studiato un po’ le normative ed i codici di calcolo recenti avrà  notato che la tendenza di tutti i normatori da una quarantina d’anni a questa parte ed in particolare con la generi degli Eurocodici è quella di abbandonare i requisiti prescrittivo/composizionali per privilegiare quelli prestazionali. Da questo punto di vista la norma italiana è migliore di quella europea, anche se non perfetta: rimangono ulteriori requisiti composizionali di cui parlerò più avanti.

Tutto questo argomentare sul tipo di cemento utilizzato non è una disquisizione così peregrina.

Il CEM I 32,5 è un cemento tecnologicamente vetusto.

Questa mia affermazione vi potrà  sembrare forse forte e richiede una spiegazione da parte mia.

Come ho già  scritto CEM I vuol dire che è composto esclusivamente da almeno il 95% di clinker; il resto dovrebbe essere gesso (solfati) regolatore di presa, ed eventualmente filler ed additivi (solitamente coadiuvanti di macinazione). 32,5 vuol dire che in malta standard presenta resistenze superiori a 32,5 Mpa.

Un cemento del genere è realizzabile in un solo modo((sempre che tu non abbia clinker di pessima qualità )): macinando molto poco il clicker. In questo modo si ottiene un cemento grossolano con una superfice specifica molto bassa che risulta lento. Le prestazioni di un cemento 52,5 sono solitamente ottenute agendo sulla finezza di macinazione; per ottenere col solo clinker una resistenza più bassa è necessario avere una grossolana macinazione cosìì che la bassa superficie specifica abbassi la velocità  di idratazione del clinker che al termine dei 28 giorni di maturazione presenterà  un grado di idratazione assai più basso di un quanto sia raggiungibile da un cemento 52,5 presentando cosìì resistenze assai inferiori.

Indicativamente i cementi prodotti prima del 1994 avevano caratteristiche molto simili ad un CEM I.

Da ultimo affrontiamo la questione reperibilità : nessuna cementeria in Italia la produce, eppure i gruppi cementieri italiani sono tra i primi al mondo, le conoscenze sulla tecnologia del cemento proprio non ci mancano. Una velocissima ricerca mi dice che potere reperirlo in Austria, in Francia alla Dyckerhoff, in Germania (Phoenix Zement), Russia (Heidelberg Cement), in Danimarca.

Gli austriaci ne decantano le doti di basso sviluppo di calore e basse richieste d’acqua a pari lavorabilità , ma non riesco a non notare che siano caratteristiche tipiche di altri tipi di cementi che in prima battuta mi sembrano avere un’impronta ecologica più limitata (tipi III, IV e forse V).

Il professor Coppola dell’università  di Bergamo ha pubblicato delle belle schede che spiegano nel dettaglio il significato delle sigle di classificazione del cemento. L’ITC, Istituto per le Tecnologie della Costruzione del CNR Consiglio Nazionale delle Ricerche ha una bella lista dei cementi prodotti in Italia; dei 215 cementi certificati acquistabili/usabili in Italia, solo 41 sono dei CEM I e solo 11 sono dei CEM I 42,5. Tutti gli altri sono dei 52,5. Non esiste alcun cemento CEM I 32.5 prodotto in Italia.

Tra l’altro l’amore che nutrono nel nord Europa per questo “cemento fossile” mi pare piuttosto nostalgia o resistenza all’innovazione. Tanto più che – non vorrei sbagliarmi – ma i calcestruzzi confezionati con questo cemento proprio per la sua bassa superficie specifica saranno afflitti inevitabilmente da una essudazione ((bleeding per gli anglofoni)) più marcata e probabile fonte di problemi.

Per ora mi fermo qui perchè mi rendo conto di non riuscire a condensare tutto in un pezzo dalla lunghezza accettabile. Vorrei proporre per questo una serie di riflessioni, cercando per quanto possibile di integrare ragionamenti, dati e discussioni con della documentazione fotografica che perlomeno nel caso della durabilità  del calcestruzzo vale più di mille parole.