|
|
Durabilità
e degrado del cemento armato
Inizialmente e per molti anni si pensò che il calcestruzzo armato
potesse avere una vita eterna; purtroppo ciò è evidentemente
falso, perché entrambi i materiali che lo costituiscono sono soggetti
a problemi che ne compromettono la resistenza nel tempo.
Il calcestruzzo, se non adeguatamente protetto, può essere attaccato
da sali presenti nell'acqua di mare e nell'aria in prossimità delle
coste, da acidi dei fumi industriali, dal fenomeno della carbonatazione.
Esso risente inoltre delle variazioni di temperatura, ed in particolare
è vulnerabile al gelo.
L'acciaio, se non ben protetto da uno strato di calcestruzzo (copriferro),
è soggetto ad ossidazione, cioè tende ad arrugginirsi. L'ossidazione
fa aumentare il volume dell'acciaio che può così rompere
ed espellere il calcestruzzo che lo ricopre. L'ossidazione può essere
provocata da vari fattori, per esempio da infiltrazione di acqua o vapore
acqueo attraverso le fessurazioni del calcestruzzo che si producono naturalmente
quando l'elemento strutturale è sollecitato a flessione: il calcestruzzo,
non reagendo a trazione, nella parte tesa della sezione tende a fessurarsi,
aprendo così la strada, quando tali fessure sono di entità
rilevante, agli agenti ossidanti. L'entità e la pericolosità
delle fessurazioni sono calcolabili attraverso semplici modelli matematici
descritti nella scienza delle costruzioni e nelle norme UNI. È virtualmente
impossibile realizzare un calcestruzzo armato che non si fessura, perché
il modulo di elasticità (o modulo di Young) dei due materiali (acciaio
e calcestruzzo) differisce troppo per consentire una omogeneità
di dilatazione sotto sforzo. Tuttavia, rimanendo entro i limiti normativi
per la fessurazione, l'ossidazione dell'acciaio può essere considerata
trascurabile, allungando di molto la durabilità del manufatto. Negli
ultimi tempi alcune ditte hanno cominciato a proporre l'acciaio inossidabile
per l'armatura del calcestruzzo. Tale materiale è sensibilmente
più costoso dell'acciaio "normale" (semplice lega di ferro e carbonio),
perché più complesso da produrre, meno resistente e più
fragile. Ha però un vantaggio indiscusso: il fatto di non subire
la ruggine e il conseguente aumento di volume. I costi proibitivi ne consentono
l'utilizzo, per ora, solo in strutture in cui la manutenzione è
particolarmente gravosa o l'aggressività degli agenti atmosferici
particolarmente elevata, quali, per esempio: ponti, dighe, strutture portuali,
infrastrutture viarie sospese e simili. In questi casi, il risparmio dovuto
alle opere di manutenzione può giustificare una maggiore spesa per
la realizzazione del manufatto. Rimane il fatto, però, che la struttura
è più pesante perché necessita di una maggiore quantità
di acciaio in quanto l'acciaio inossidabile è meno resistente di
quello al solo carbonio e ne serve dunque una maggiore quantità
per rientrare nei limiti di legge.
Storia
Il calcestruzzo, con pozzolana e calce comune come leganti, fu adoperato
già dagli antichi romani col nome di betunium.
Vi sono anche rari esempi di ritrovamenti di barre di bronzo annegate
nella massa del calcestruzzo, disposte in maniera intuitiva, che non permettono
però di considerarlo cemento armato vero e proprio. Inoltre la differente
dilatazione termica dei due materiali produceva problemi di scheggiatura.
L'invenzione del cemento armato è generalmente attribuita alla
scoperta fortuita di un giardiniere parigino di nome Joseph Monier: nel
tentativo di produrre vasi da fiori, avrebbe notato che la gabbia di metallo
usata per trattenere e modellare il cemento dimostrava la proprietà
di non staccarsi facilmente dal calcestruzzo stesso. Il 16 luglio 1867
Monier si faceva rilasciare il suo primo brevetto per la realizzazione
di vasi da fiori.
Negli anni successivi seguirono brevetti per tubi, serbatoi, solette
piane e curve, scale ecc. In tali brevetti si riscontrano già tutti
i concetti principali per l'armatura del cemento.
Prima di essere utilizzato nell'edilizia, il cemento armato fu impiegato
nell'industria navale. L'avvocato francese J. L. Lambot costruì
una piccola imbarcazione con una struttura metallica ricoperta di calcestruzzo,
che fece sensazione all'Esposizione universale di Parigi del 1855. Nel
1890 l'italiano C. Gabellini iniziò la costruzione di scafi navali
in cemento.
Introduzione nell'edilizia
Anche se già nel 1830 in una pubblicazione intitolata The Encyclopaedia
of Cottage, Farm and Village Architecture si suggeriva che una grata di
ferro poteva essere inglobata nel calcestruzzo per formare un tetto, il
primo ad avere introdotto il cemento armato nell'edilizia è considerato
William Wilkinson di Newcastle. Nel 1854 egli registrò un brevetto
per il "miglioramento nella costruzione di dimore a prova di fuoco, di
magazzini, di altre costruzioni e delle parti delle stesse". Wilkinson
eresse un piccolo cottage di due piani per la servitù, rinforzando
pavimento e tetto di cemento con l'uso di barre di ferro e di cavi metallici;
in seguito sviluppò varie strutture del genere.
L'architetto franco-svizzero Le Corbusier (1887-1965) fu tra i primi
a comprendere le potenzialità innovative del cemento armato nell'ambito
dell'architettura contemporanea ed a sfruttarlo ampiamente nelle sue opere,
dopo averne visto le potenzialità intuite dal suo maestro Auguste
Perret, tra le cui opere in cemento armato spicca la casa in Rue Franklin
a Parigi del 1903. |
|
