Pareti in cemento armato fragili: i ricercatori dell'Empa ne trovano la causa

"Le nostre case stanno crollando!", recita un cartello durante una manifestazione a Dublino. "100 % Reparation" è scritto sulle magliette dei partecipanti - in una foto dell'edizione online dell'"Irish Times" del 15 novembre. Per anni, il cemento instabile nella contea di Donegal ha causato danni ingenti a molte abitazioni, di cui si sta occupando anche una task force governativa dall'aprile 2016. Per anni ci sono state manifestazioni, dispute in parlamento - e i costi per i danni e i risarcimenti sono stimati fino a tre miliardi di euro, ad oggi.

I titoli dei giornali su questo caso stanno mettendo sotto i riflettori anche i ricercatori dell'Empa. Il motivo: il 15 novembre, in occasione di una conferenza specialistica su questo delicato tema a Letterkenny, in Irlanda, Andreas Leemann ha tenuto una relazione. Ha descritto i risultati delle analisi sul calcestruzzo instabile condotte insieme al ricercatore ambientale Paul Dunlop dell'Ulster University e ad altri esperti - e ha contraddetto un'ipotesi finora diffusa: un'alta percentuale di mica minerale, secondo la teoria precedente, rende il materiale da costruzione suscettibile ai danni da gelo quando i suoi pori si riempiono d'acqua.

Ma no: gli esperti svizzeri vedono la causa in un altro componente che gli esperti irlandesi non avevano preso in considerazione in precedenza: Esami dettagliati di campioni di calcestruzzo provenienti da quattro case colpite hanno mostrato che un minerale chiamato pirrotina, composto da ferro e zolfo, è presente in grandi proporzioni nel materiale da costruzione - e apparentemente innesca una cascata fatale.

Quando la pirrotina nella pasta di cemento del calcestruzzo viene ossidata dall'ossigeno presente, si libera zolfo, che a sua volta porta alla formazione di ettringite. Questo minerale si forma comunque durante l'indurimento del cemento, ma l'ulteriore formazione di ettringite provoca un'espansione che finisce per causare fessure nel calcestruzzo.

Se viene rilasciato altro zolfo, si forma il minerale taumasite. Questo processo riduce la resistenza del calcestruzzo dissolvendo componenti importanti come gli idrati di silicato di calcio e può portare alla disintegrazione del materiale da costruzione.

Lavoro di ricerca investigativa

Per poter chiarire e dimostrare i meccanismi di danneggiamento all'interno di questo calcestruzzo speciale, il team dell'Empa ha dovuto fare un po' di lavoro investigativo: dai test convenzionali sui materiali ai complessi esami al microscopio elettronico a scansione e ai raggi X, fino alla modellazione termodinamica. Inoltre, è stata condotta una ricerca sui dati meteorologici, per andare a fondo della teoria comune dei danni da gelo causati da un contenuto di mica troppo elevato.

L'ispezione in loco ha già smentito questa ipotesi. Le tipiche crepe dovute all'influenza del freddo corrono parallele alle pareti, mentre in questo caso correvano solo verticalmente nelle pareti, spesso dal pavimento fino al tetto. In alcuni casi, sono addirittura proseguite dall'alto verso il basso, dove l'influenza del freddo è minore.

Come si è visto, anche i riconoscimenti meteorologici parlavano chiaramente contro la causa del gelo. Fasi meteorologiche del freddo necessario e della durata che avrebbero potuto innescare tali danni si sono verificate troppo raramente nel clima influenzato dall'Atlantico della regione, e precisamente solo due volte: da metà dicembre 2009 e da novembre 2010. Inoltre, i primi danni erano già evidenti prima di questi eventi, e nelle case colpite si può osservare un allargamento delle crepe anche nei mesi estivi. Possono interessare anche le pareti interne protette dalle intemperie.

Conclusione: il gelo non svolge alcun ruolo, o al massimo un ruolo secondario, nel danneggiamento del calcestruzzo.

Valori limite superati nei regolamenti edilizi dell'UE

Ma perché la nuova spiegazione del contenuto di pirrotilina e le sue conseguenze sono state trascurate in precedenza? Secondo Andreas Leemann, questa possibilità non è semplicemente presa in considerazione nella normativa irlandese IS 465. Al contrario, la corrispondente norma europea EN 12620 stabilisce che l'eventuale contenuto di pirrotina nei materiali da costruzione deve essere preso in considerazione nel contenuto di zolfo. "Abbiamo analizzato il contenuto di zolfo dell'aggregato del calcestruzzo in campioni provenienti da quattro case", ha dichiarato Leemann a The Irish Times, "i valori superavano il limite consentito dall'UE di un fattore compreso tra 4 e 7".

Sebbene gli esperti dell'Empa abbiano esaminato in dettaglio i campioni di sole quattro case, è ragionevole pensare che i risultati possano essere generalizzati, perché i dati degli ingegneri irlandesi relativi a quasi 100 case colpite dimostrano che anch'esse contengono quantità considerevoli di pirrotilina.

Le persone colpite si trovano talvolta in situazioni difficili

Gli approfondimenti provenienti dalla Svizzera hanno già suscitato una grande eco in Irlanda, come dimostrano i servizi della televisione e della radio irlandesi e di giornali come l'"Irish Times". L'argomento continuerà ad essere oggetto di grande attenzione anche in futuro, soprattutto perché il team dell'Empa approfondirà il problema concreto in un progetto finanziato dallo Stato irlandese insieme a partner internazionali. Al simposio di metà novembre erano presenti due persone colpite dal problema, che hanno raccontato la loro situazione. Tra le altre cose, il pubblico critica il fatto che finora è possibile richiedere un risarcimento statale solo per le residenze primarie colpite. Nel frattempo si è saputo che i proprietari di case più colpiti riceveranno fino a 20.000 euro di aiuti statali in una prima fase, ad esempio per il trasloco e la ricerca di un alloggio temporaneo o per il deposito dei propri beni.

L'esperto dell'Empa ha potuto farsi un'idea delle condizioni delle persone colpite durante le sue indagini in loco e documentarle fotograficamente: facciate crepate, ampie aree di intonaco scheggiato, cemento completamente decomposto e gravi danni da muffa. In una delle case, i danni erano così evidenti in cucina e nelle camere da letto che la famiglia di tre persone ha dormito a lungo nel soggiorno: condizioni che non ci si aspetterebbe in Europa. "Queste persone", dice Leemann, "vivono in una rovina".

Fonte: Laboratori federali svizzeri di prova dei materiali e di ricerca