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

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In Irlanda: il ricercatore dell’Empa Andreas Leemann risponde alle domande
In Irlanda: il ricercatore dell’Empa Andreas Leemann risponde alle domande dei media sui risultati della ricerca dell’Empa. Immagine: Paul Dunlop/Ulster University

Dopo complesse analisi, i ricercatori dell’Empa hanno trovato la causa dello scandalo del cemento nella contea di Donegal, nel nord-ovest dell’Irlanda, dove i danni edilizi provocano reazioni e proteste da alcuni anni: le pareti di cemento di migliaia di case sono crepate e richiedono costose riparazioni o addirittura la demolizione. Per molto tempo si è pensato che la causa fosse l’eccessivo contenuto di mica nel calcestruzzo. Grazie alla ricerca dell’Empa, in futuro si potranno evitare gravi danni alle costruzioni, perché il vero colpevole - il minerale pirrotite - è stato identificato.

"Le nostre case si stanno sgretolando", recita un cartello in una manifestazione a Dublino. "Riparazione al 100%", recitavano le magliette dei manifestanti - ritratte nell’edizione online dell’Irish Times del 15 novembre. Per anni, il cemento instabile ha causato danni ingenti a molte abitazioni nella contea di Donegal, un problema che dall’aprile 2016 è stato affrontato anche da una task force governativa. Per anni ci sono state proteste, discussioni in Parlamento - e il costo dei danni e dei risarcimenti è stimato in tre miliardi di euro; stima, situazione attuale.

I titoli dei giornali su questo caso stanno mettendo sotto i riflettori i ricercatori dell’Empa. Il motivo: il 15 novembre, in occasione di una conferenza specialistica su questo tema delicato a Letterkenny, in Irlanda, l’Empa ha presentato il suo rapporto. Andreas Leemann, responsabile del gruppo di ricerca sulla tecnologia del calcestruzzo, ha presentato i risultati delle analisi sul calcestruzzo instabile condotte in collaborazione con il ricercatore ambientale Paul Dunlop dell’Ulster University e altri specialisti, contraddicendo un’ipotesi precedentemente diffusa: Secondo l’opinione precedente, un elevato contenuto di mica minerale rende il materiale da costruzione vulnerabile ai danni da gelo quando i suoi pori si riempiono d’acqua.

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

Quando la pirrotite viene ossidata dall’ossigeno presente nella pasta di cemento del calcestruzzo, rilascia zolfo, che a sua volta porta alla formazione di ettringite. Questo minerale si forma comunque durante l’indurimento del cemento, ma la formazione aggiuntiva di ettringite porta a un’espansione che finisce per provocare crepe nel calcestruzzo.

Se viene rilasciato ulteriore 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.

Per spiegare e dimostrare i meccanismi di danneggiamento di questo calcestruzzo speciale, il team dell’Empa ha dovuto svolgere un lavoro da detective: dai tradizionali test sui materiali alla modellazione termodinamica e alle complesse indagini al microscopio elettronico a scansione e ai raggi X. Inoltre, sono stati studiati i dati meteorologici per mettere in discussione la teoria comune dei danni da gelo dovuti all’eccessivo contenuto di mica.

L’esame visivo in loco aveva già smentito questa ipotesi. Le tipiche crepe da freddo corrono parallele alle pareti, mentre qui sono solo perpendicolari alle pareti, spesso dal pavimento al tetto. In alcuni casi, avevano anche continuato a scendere dall’alto, dove l’influenza del freddo è minore.

Si è scoperto che nemmeno le caratteristiche meteorologiche erano favorevoli alla causa del gelo. Le fasi meteorologiche di freddo e durata necessari, che avrebbero potuto innescare tali danni, si sono verificate troppo raramente nel clima atlantico della regione, ovvero solo due volte: da metà dicembre 2009 e da novembre 2010. Inoltre, i primi danni si sono manifestati prima di questi eventi, e ci sono prove di un allargamento delle crepe nelle case colpite anche durante i mesi estivi. Possono colpire anche le pareti interne protette dalle intemperie.

La conclusione è che il gelo non gioca alcun ruolo, o al massimo un ruolo secondario, nel danneggiamento del calcestruzzo.

Ma perché la nuova spiegazione del contenuto di pirrotite e le sue conseguenze sono state ignorate prima? Secondo Andreas Leemann, questa possibilità non è semplicemente presa in considerazione nella norma irlandese IS 465. Al contrario, la corrispondente norma europea EN 12620 prescrive che un eventuale contenuto di pirrotite nei materiali da costruzione deve essere preso in considerazione nel contenuto di zolfo. "Abbiamo analizzato il contenuto di zolfo degli aggregati di cemento in campioni provenienti da quattro case", ha dichiarato Andreas Leemann all’Irish Times, "i valori superavano il valore limite dell’UE di un fattore compreso tra 4 e 7".

Sebbene gli specialisti dell’Empa abbiano analizzato in dettaglio i campioni di solo quattro case, è chiaro che i risultati possono essere generalizzati, poiché i dati forniti dagli ingegneri irlandesi per quasi 100 case interessate mostrano che anch’esse contengono notevoli quantità di pirrotite.

Le conoscenze acquisite in Svizzera hanno già avuto un grande impatto in Irlanda, come dimostrano i servizi trasmessi dalla televisione e dalla radio irlandesi e da giornali come l’Irish Times. L’argomento continuerà ad attirare l’attenzione anche in futuro, soprattutto perché il team dell’Empa approfondirà ulteriormente il problema concreto nell’ambito di un progetto finanziato dal governo irlandese in collaborazione con partner internazionali. Alla conferenza di metà novembre, due delle persone colpite erano presenti e hanno parlato della loro situazione. Una delle critiche mosse dall’opinione pubblica è che finora è stato possibile richiedere un risarcimento allo Stato solo per le abitazioni principali colpite. Nel frattempo, è stato annunciato che i proprietari di case più colpiti riceveranno inizialmente fino a 20.000 euro di aiuti statali, ad esempio per il trasloco e la ricerca di un alloggio temporaneo o per il deposito dei propri beni.

Durante le sue indagini sul posto, lo specialista dell’Empa ha potuto vedere e documentare come si presentano realmente tali condizioni per le persone interessate: facciate crepate, intonaco scheggiato su ampie superfici, cemento completamente deteriorato e gravi danni da muffa. In una casa, la presenza di animali in cucina e nelle camere da letto era così marcata che la famiglia di tre persone ha dormito a lungo nel soggiorno - condizioni che non ci si aspetterebbe in Europa. "Queste persone", dice Andreas Leemann, "vivono in una rovina".