La Fig. 1 di questo articolo è una elaborazione della Fig.4 mostrata nell’articolo di Nakamura. In essa sono riportati i valori della carbonatazione in funzione della resistenza “cubica” (R_c28) a compressione ricavata dividendo per 0.8 i valori della resistenza “cilindrica” mostrati nella Fig. 4. Si osserva che esiste una correlazione tra penetrazione della CO₂ e resistenza meccanica : maggiore à la resistenza meccanica (per la maggiore compattezza dei calcestruzzi) minore è la penetrazione della CO₂. Questa correlazione qualitativa è ovviamente in linea con le aspettative sulla base delle conoscenze disponibili nella letteratura tecnica, ma ciò che è molto importante è la possibilità di prevedere la carbonatazione a lungo termine (50 anni) sulla base della resistenza meccanica a breve termine come è appunto la R_c28.

Fig. 1 - Calcolo dello spessore di carbonatazione dopo 50 anni in funzione della resistenza meccanica su provini cubici a 28 giorni.

Per ogni valore di R_c28 si può ricavare, tramite la Fig. 1, lo spessore x di calcestruzzo carbonatato in 50 anni. Si può, quindi, calcolare il coefficiente di carbonatazione k che appare nella nota relazione tra spessore (x) di calcestruzzo carbonatato e tempo (t) di esposizione all’aria :

x= k√ t [1]

Per esempio,un calcestruzzo con R_c28 pari a 45 N/mm² si carbonata per circa 27 mm in 50 anni. Il valore di k calcolato mediante lìequazione [1] è quindi:

k = x/√t = 27/√50 = 27/7,1 = 3,8 mm/anno^1/2

Per contro un calcestruzzo di mediocre qualità, con una R_c28 di 25 N/mm², viene penetrato dalla CO₂ per uno spessore di circa 68 mm in 50 anni. Il valore di k diventa quindi :

k = x/t² = 68√50 = 68/7,1 = 9,6 mm/anno^1/2

Nella Tabella 1 sono mostrati i valori di R_c28, di x e di k calcolati mediante l’equazione [1].

I valori di x riportati nella Tabella 1 rappresentano gli spessori di copriferro per garantire la immersione delle armature metalliche in un calcestruzzo capace di passivare l’acciaio e di proteggerlo dalla corrosione promossa da carbonatazione per esposizione all’aria per una durata di 50 anni.

Attraverso i valori di k desunti in Tabella 1 si possono calcolare i copriferri delle strutture in c.a. per garantire la completa passivazione dei ferri di armatura per una esposizione all’aria di 100 anni. Per esempio, un calcestruzzo con una R_c28 di 45 N/mm² richiede un copriferro di almeno 38 mm per garantire che il frontre della carbonatazione non giunga a coinvolgere le armature metalliche e quindi ad esporle a rischio di corrosione:

x=k√t = 3,8 √100 = 3,8•10 = 38 mm

D’altra parte, in un mediocre calcestruzzo con R_c28 di 25 N/mm² e con un k di 9,6 mm/anno^1/2 occorrerebbe un copriferro di oltre 100 mm per proteggere i ferri dal rischio di corrosione promossa dalla carbonatazione:

x = 9,6√100 = 9,6• 10 = 96 mm

I risultati della sperimentazione di Nakamura ed i suoi colleghi, che oltre 50 anni fa prepararono i provini da esporre a carbonatazione, sono di grande utilità per prevedere quale deve essere la R_c28 ed il copriferro per garantire l’assenza di corrosione da carbonatazione nella struttura in c.a. in funzione della vita di servizio progettata (50 o 100 anni a seconda della classe di struttura, 1 oppure 2, prevista dal DM del 14 settembre 2005.