Classi di esposizione calcestruzzo, quali sono e come si definiscono

Classi di esposizione calcestruzzo: quali sono e secondo quali criteri si effettua la scelta della classe per garantire la corretta durabilità del cls

In questo approfondimento analizziamo le condizioni ambientali e le classi di esposizione del calcestruzzo che ne influenzano le caratteristiche e la durabilità. Riportiamo i valori prescritti dalle norme e alcuni esempi di strutture soggette a diverse classi di esposizione.

Classi di esposizione calcestruzzo, generalità

La condizione ambientale è uno dei fattori da tenere in considerazione quando si effettua la scelta dei materiali da utilizzare in un progetto.

Le caratteristiche e le prestazioni del calcestruzzo possono essere influenzate dalle azioni ambientali. Pertanto, nel progetto di una struttura in CA è necessario definire la classe di esposizione ambientale che indica il maggiore o minore livello di aggressività del luogo in cui la struttura sarà inserita.

Le norme UNI 11104 e UNI EN 206-1 consentono di individuare la corretta combinazione di classi di esposizione dell’opera e di ogni sua componente, in funzione dei singoli meccanismi di degrado dell’ambiente sulle strutture.

Per garantire la durabilità del calcestruzzo vengono definite 6 classi di esposizione ambientale, con l’individuazione di prescrizioni specifiche relative a:

  • il massimo rapporto acqua/cemento
  • il minimo contenuto di cemento
  • la minima classe di resistenza

La scelta della combinazione di classi di esposizione va eseguita per tutti gli elementi strutturali, in base alla loro posizione nella costruzione.

Il calcestruzzo può essere soggetto a più di una azione ambientale e quindi può essere necessario esprimere le condizioni dell’ambiente alle quali esso è esposto come combinazione di classi di esposizione.

Inoltre, le diverse superfici di calcestruzzo di un dato elemento strutturale possono essere soggette a diverse azioni ambientali.

Le 6 classi di esposizione calcestruzzo sono le seguenti:

  1. assenza di rischio di corrosione o attacco
  2. corrosione indotta da carbonatazione
  3. corrosione delle armature indotta da cloruri esclusi quelli provenienti dall’acqua di mare
  4. corrosione delle armature indotta da cloruri presenti nell’acqua di mare
  5. attacco dei cicli gelo/disgelo con o senza sali disgelanti
  6. attacco chimico (da parte di acque del terreno e acque fluenti)

Di seguito riportiamo per ciascuna classe di esposizione degli esempi tipici e:

  • l’ambiente corrispondente
  • il rapporto massimo acqua cemento
  • il dosaggio minimo di cemento
  • la minima classe di resistenza

1 – Assenza di rischio di corrosione o attacco

 

Classe Ambiente di esposizione Esempi informativi Rapporto max acqua/cemento Dosaggio minimo cemento [kg/m3] Minima classe resistenza
X0 Per calcestruzzo privo di armatura o inserti metallici: tutte le esposizioni eccetto dove c’è gelo e disgelo, o attacco chimico.
Calcestruzzi con armatura o inserti metallici: in ambiente molto asciutto.
  • Interno di edifici con umidità relativa molto bassa
  • Calcestruzzo non armato all’interno di edifici
  • Calcestruzzo non armato immerso in suolo non aggressivo o in acqua non aggressiva
  • Calcestruzzo non armato soggetto a cicli di bagnato asciutto ma non soggetto ad abrasione, gelo o attacco chimico
C12/15 (UNI 11104)

C12/15 (UNI EN 206-1)

 2 – Corrosione indotta da carbonatazione

 

Classe Ambiente di esposizione Esempi informativi Rapporto max acqua/cemento Dosaggio minimo cemento [kg/m3] Minima classe resistenza
XC1 Asciutto o permanentemente bagnato
  • Interni di edifici con umidità relativa bassa
  • Calcestruzzo armato ordinario o precompresso con le superfici all’interno di strutture con eccezione delle parti esposte a condensa, o immersa in acqua
0,60 (UNI 11104)

0,65 (UNI EN 206-1)

300 (UNI 11104)

260 (UNI EN 206-1)

C25/30 (UNI 11104)

C20/25 (UNI EN 206-1)

XC2 Bagnato, raramente asciutto
  • Parti di strutture di contenimento liquidi, fondazioni
  • Calcestruzzo armato ordinario o precompresso prevalentemente immerso in acqua o terreno non aggressivo
0,60 (UNI 11104)

0,60 (UNI EN 206-1)

300 (UNI 11104)

280 (UNI EN 206-1)

C25/30 (UNI 11104)

C25/30 (UNI EN 206-1)

XC3 Umidità moderata
  • Calcestruzzo armato ordinario o precompresso in esterni con superfici esterne riparate dalla pioggia, o in interni con umidità da moderata ad alta
0,55 (UNI 11104)

0,55 (UNI EN 206-1)

320 (UNI 11104)

280 (UNI EN 206-1)

C28/35 (UNI 11104)

C30/37 (UNI EN 206-1)

XC4 Ciclicamente asciutto e bagnato
  • Calcestruzzo armato ordinario o precompresso in esterni con superfici soggette a alternanze di asciutto ed umido
  • Calcestruzzo a vista in ambienti urbani
  • Superfici a contatto con l’acqua non compresa nella classe XC2
0,50 (UNI 11104)

0,50 (UNI EN 206-1)

340 (UNI 11104)

300 (UNI EN 206-1)

C32/40 (UNI 11104)

C30/37 (UNI EN 206-1)

 

Le sotto-classi di esposizione XC1, XC2, XC3 ed XC4  sono relative alla corrosione delle armature metalliche promossa dalla carbonatazione per effetto dell’esposizione all’aria umida (O2, H2O, CO2).

Fe (acciaio) —–> O2, H2O, CO2(aria umida) —–> FeOOH (ruggine)

Le condizioni più aggressive (XC4) si verificano nelle strutture esposte ciclicamente all’asciutto (ingresso nel calcestruzzo di aria secca contenente O2 e CO2) ed alla pioggia (ingresso di H2O) che sono in grado di neutralizzare la calce del conglomerato (CO2) e per alimentare l’ossidazione del ferro (O2, H2O). In tal caso occorre adottare un rapporto a/c non superiore a 0,50 .

Le condizioni intermedie di aggressione per la corrosione dei ferri si verificano nei seguenti ambienti:

  • permanentemente bagnati (XC2) per la difficoltà dell’aria (e quindi dell’O2 e della CO2) a permeare i pori del calcestruzzo sempre saturi di acqua
  • moderatamente umidi (XC3) per la carenza di H2O nell’ambiente

I rapporti a/c richiesti in queste condizioni (0,60 e 0,55 rispettivamente) sono intermedi tra quelli richiesti per le condizioni più aggressive (0,50) e per quelle meno severe (0,65).

Le condizioni meno aggressive (XC1) si verificano per strutture esposte all’aria in ambienti asciutti (interni di edifici): la pressoché totale assenza di H2O nell’ambiente rallenta fortemente il processo di corrosione, e pertanto, il rapporto a/c richiesto nel calcestruzzo per proteggere i ferri di armatura può essere relativamente elevato (0,65).

Nella seguente figura proponiamo un esempio del variare della classe di esposizione del calcestruzzo, in base alla posizione degli elementi strutturali nella costruzione.

Classi di esposizione del calcestruzzo

Classi di esposizione del calcestruzzo

3 – Corrosione delle armature indotta da cloruri esclusi quelli provenienti dall’acqua di mare

 

Classe Ambiente di esposizione Esempi informativi Rapporto max acqua/cemento Dosaggio minimo cemento [kg/m3] Minima classe resistenza
XD1 Umidità moderata
  • Calcestruzzo armato ordinario o precompresso in superfici o parti di ponti e viadotti esposti a spruzzi d’acqua contenenti cloruri
0,55 (UNI 11104)

0,55 (UNI EN 206-1)

320 (UNI 11104)

300 (UNI EN 206-1)

C28/35 (UNI 11104)

C30/37 (UNI EN 206-1)

XD2 Bagnato, raramente asciutto
  • Calcestruzzo armato ordinario o precompresso in elementi strutturali totalmente immersi in acqua anche industriale contenente cloruri (piscine)
0,50 (UNI 11104)

0,50 (UNI EN 206-1)

340 (UNI 11104)

300 (UNI EN 206-1)

C28/35 (UNI 11104)

C32/40 (UNI EN 206-1)

XD3 Ciclicamente asciutto e bagnato
  • Calcestruzzo armato ordinario o precompresso, di elementi strutturali direttamente soggetti agli agenti disgelanti o agli spruzzi contenti agenti disgelanti
  • Calcestruzzo armato ordinario o precompresso, elementi con una superficie immersa in acqua contente cloruri e l’altra esposta all’aria
  • Parti di ponti, pavimentazioni e parcheggi per auto
0,45 (UNI 11104)

0,45 (UNI EN 206-1)

360 (UNI 11104)

320 (UNI EN 206-1)

C35/45 (UNI 11104)

C35/45 (UNI EN 206-1)

4 – Corrosione delle armature indotta da cloruri presenti nell’acqua di mare

 

Classe Ambiente di esposizione Esempi informativi Rapporto max acqua/cemento Dosaggio minimo cemento [kg/m3] Minima classe resistenza
XS1 Esposto alla salsedine marina ma non direttamente in contatto
con l’acqua di mare
  • Calcestruzzo armato ordinario o precompresso con elementi strutturali sulle coste.
    o in prossimità
0,45 (UNI 11104)

0,50 (UNI EN 206-1)

340 (UNI 11104)

300 (UNI EN 206-1)

C32/40 (UNI 11104)

C30/37 (UNI EN 206-1)

XS2 Permanentemente sommerso
  • Calcestruzzo armato ordinario o precompresso di strutture marine completamente
    immerse in acqua
0,45 (UNI 11104)

0,45 (UNI EN 206-1)

360 (UNI 11104)

320 (UNI EN 206-1)

C35/45 (UNI 11104)

C35/45 (UNI EN 206-1)

XS3 Zone esposte agli spruzzi oppure alla marea
  • Calcestruzzo armato ordinario o precompresso con elementi strutturali esposti.
    alla battigia o alle zone soggette agli spruzzi ed onde del mare.
0,45 (UNI 11104)

0,45 (UNI EN 206-1)

360 (UNI 11104)

340 (UNI EN 206-1)

C35/45 (UNI 11104)

C35/45 (UNI EN 206-1)

5 – Attacco dei cicli gelo/disgelo con o senza sali disgelanti

 

Classe Ambiente di esposizione Esempi informativi Rapporto max acqua/cemento Dosaggio minimo cemento [kg/m3] Minima classe resistenza
XF1 Moderata saturazione d’acqua, in assenza di agente disgelante
  • Superfici verticali di calcestruzzo con facciate e colonne esposte alla pioggia ed al gelo
  • Superfici non verticali e non soggette alla completa saturazione ma esposte al gelo alla
    pioggia o all’acqua
0,50 (UNI 11104)

0,55 (UNI EN 206-1)

320 (UNI 11104)

300 (UNI EN 206-1)

C32/40 (UNI 11104)

C30/37 (UNI EN 206-1)

XF2 Moderata saturazione d’acqua in presenza di agente disgelante
  • Elementi come parti di ponti che in altro modo sarebbero classificati come XF1 ma che
    sono esposti direttamente o indirettamente agli agenti disgelanti
0,50 (UNI 11104)

0,55 (UNI EN 206-1)

340 (UNI 11104)

300 (UNI EN 206-1)

C25/30 (UNI 11104)

C25/30 (UNI EN 206-1)

XF3 Elevata saturazione d’acqua in assenza di agente disgelante
  • Superfici orizzontali in edifici dove l’acqua può accumularsi e che possono essere
    soggetto ai fenomeni di gelo, elementi soggetti a frequenti bagnature ed esposti al gelo
0,50 (UNI 11104)

0,50 (UNI EN 206-1)

340 (UNI 11104)

320 (UNI EN 206-1)

C25/30 (UNI 11104)

C30/37 (UNI EN 206-1)

XF4 Elevata saturazione d’acqua in presenza di agente antigelo oppure
acqua di mare
  • Superfici orizzontali quali strade o pavimentazioni esposte al gelo ed ai sali disgelanti
    in modo diretto o indiretto, elementi esposti al gelo e soggetti a frequenti bagnature in
    presenza di agenti disgelanti o di acqua di mare
0,45 (UNI 11104)

0,45 (UNI EN 206-1)

360 (UNI 11104)

340 (UNI EN 206-1)

C28/35 (UNI 11104)

C30/37 (UNI EN 206-1)

6 – Attacco chimico (da parte di acque del terreno e acque fluenti)

 

Classe Ambiente di esposizione Esempi informativi Rapporto max acqua/cemento Dosaggio minimo cemento [kg/m3] Minima classe resistenza
XA1 Ambiente chimicamente debolmente aggressivo secondo il prospetto
2 della UNI EN 206-1
  • Contenitori di fanghi e vasche di decantazione
  • Contenitori e vasche per acque reflue
0,55 (UNI 11104)

0,55 (UNI EN 206-1)

320 (UNI 11104)

300 (UNI EN 206-1)

C28/35 (UNI 11104)

C30/37 (UNI EN 206-1)

XA2 Ambiente chimicamente moderatamente aggressivo secondo il prospetto
2 della UNI EN 206-1
  • Elementi strutturali o pareti a contatto di terreni aggressivi
0,50 (UNI 11104)

0,50 (UNI EN 206-1)

340 (UNI 11104)

320 (UNI EN 206-1)

C32/40 (UNI 11104)

C30/37 (UNI EN 206-1)

XA3 Ambiente chimicamente fortemente aggressivo secondo il prospetto
2 della UNI EN 206-1
  • Elementi strutturali o pareti a contatto di acque industriali fortemente aggressive
  • Contenitori di foraggi, mangimi e liquami provenienti dall’allevamento animale
  • Torri di raffreddamento di fumi e gas di scarichi industriali
0,45 (UNI 11104)

0,45 (UNI EN 206-1)

360 (UNI 11104)

340 (UNI EN 206-1)

C35/45 (UNI 11104)

C35/45 (UNI EN 206-1)

Classi di esposizione e durabilità del calcestruzzo

Se il calcestruzzo è conforme ai valori limite, si deve presumere che il calcestruzzo nella struttura soddisfi i requisiti di durabilità per l’uso previsto nelle specifiche condizioni ambientali, a condizione che:

  • il calcestruzzo sia correttamente gettato, compattato e stagionato per esempio in accordo con la ENV 13670-1 oppure con altre norme pertinenti
  • il calcestruzzo rispetti il copriferro minimo richiesto per le specifiche condizioni ambientali, in accordo con la norma di progetto pertinente, per esempio la ENV 1992-1
  • sia scelta la classe di esposizione appropriata
  • sia attuata la manutenzione preventivata

Ad ogni condizione si associano prescrizioni specifiche, introducendo quindi la classe di esposizione; si stabilisce che:

  • per condizioni ambientali ordinarie possono impiegarsi X0, XC1, XC2, XC3, XF1
  • per condizioni ambientali aggressive possono impiegarsi: XC4, XD1, XS1, XA1, XA2, XF2, XF3
  • per condizioni ambientali molto aggressive possono impiegarsi: XD2, XD3, XS2, XS3, XA3, XF4

In definitiva per contrastare l’attacco degli agenti ambientali e quindi garantire la durabilità della nostra struttura possiamo intervenire nel seguente modo:

  • scegliere una migliore qualità del calcestruzzo
  • aumentare il contenuto del cemento
  • diminuire il rapporto acqua/cemento
  • aumentare lo spessore del copriferro

Esempi di strutture in calcestruzzo soggette a particolari condizioni ambientali

Nella figura che segue vediamo un esempio di struttura in calcestruzzo non riparata dalla pioggia.

La classe di esposizione sarà XC4: ambiente ciclicamente asciutto e bagnato.

In questo caso si impiegherà un calcestruzzo del tipo C32/40 per la UNI 11104 e C30/37 per la UNI EN 206-1.

Struttura in cls - classe di esposizione XC4

Struttura in cls – classe di esposizione XC4

Nella figura che segue vediamo un esempio di struttura in calcestruzzo posta sulla costa o in prossimità di essa.

La classe di esposizione sarà XS1: ambiente esposto alla salsedine marina ma non direttamente a contatto con l’acqua di mare.

In questo caso si impiegherà un calcestruzzo del tipo C32/40 per la UNI 11104 e C30/37 per la UNI EN 206-1.

Struttura in cls - classe di esposizione XS1

Struttura in cls – classe di esposizione XS1

Nella figura che segue vediamo un esempio di struttura in calcestruzzo (pontile) esposta a spruzzi di mare, ma non completamente sommersa.

La classe di esposizione sarà XS3: zone esposte agli spruzzi oppure alla marea.

In questo caso si impiegherà un calcestruzzo del tipo C35/45 per la UNI 11104 e C35/45 per la UNI EN 206-1.

Struttura in cls - classe di esposizione XS4

Struttura in cls – classe di esposizione XS3

Nella figura che segue vediamo un esempio di un ponte in calcestruzzo (ponte) sull’acqua.

La classe di esposizione sarà XF3: elevata saturazione d’acqua in assenza di agente disgelante.

In questo caso si impiegherà un calcestruzzo del tipo C25/30 per la UNI 11104 e C30/37 per la UNI EN 206-1.

Struttura in cls - classe di esposizione XF3

Struttura in cls – classe di esposizione XF3

 

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