Calcestruzzi confezionati con materie prime contaminate da cloruri : caratterizzazione e utilizzo in combinazione con barre di acciaio inossidabile

Concrete plays an important role in construction industry and every year several billion tonnes of raw natural materials are consumed for its production. In the last years, also construction industry has become very attentive to environmental sustainability, focusing on research into alternative solutions to limit the consumption of raw materials. The main problem of using seawater to cast reinforced concrete is the presence of chlorides. Similarly, recycled concrete aggregates from demolition industry can be an alternative to the use of virgin aggregates; however, chloride contamination may hinder the use of recycled concrete aggregates. In most instances, the use of seawater and salt-contaminated aggregates is prohibited by standards and codes due to associated risks of corrosion of steel reinforcements; thus, existing specifications restrict limits on chlorides content in reinforced concrete. This leads to avoid the use of seawater or other potential constituents like recycled or contaminated aggregates. This thesis is part of a larger project called Seacon, that involves several academic and industrial partners, and it’s aimed at demonstrating the safe utilization of salt-contaminated raw materials, such as seawater, cement and contaminated aggregates (natural or recycled), when combined with corrosion-resistant reinforcements. Within the present study, five different types of concrete were made with chloride-contaminated raw materials and three types of concrete with added chlorides in different quantities during the casting phase using NaCl. In combination with the analysed concretes, corrosion behaviour of four different grades of stainless steel (304L, 22-05, 23-04 and XM-28) and common carbon steel was studied. Testing was carried out both on the characterization of the concrete and on the corrosion behaviour of the bars. This thesis illustrates and discusses the chloride penetration resistance of the analysed concretes and the corrosion behaviour of the different types of bars embedded in studied concretes exposed to different environmental conditions and further chloride penetration.

Il calcestruzzo svolge un ruolo importante nell’industria delle costruzioni e ogni anno miliardi di tonnellate di materie prime, come l’acqua dolce e le rocce naturali, vengono consumate per la sua produzione. Negli ultimi anni, anche l’industria delle costruzioni è diventata molto attenta alla sostenibilità ambientale, focalizzando la ricerca su soluzioni alternative che limitino proprio il consumo delle materie prime. L’acqua di mare potrebbe essere una valida alternativa a quella dolce. Il problema principale dell’uso di materiali alternativi, come l’acqua di mare, nella produzione di calcestruzzo è legato alla presenza di cloruri. Essi infatti possono causare la depassivazione delle armature in acciaio al carbonio e, di conseguenza, la loro corrosione. Questo è il motivo per il quale il contenuto di cloruri viene limitato dalle normative esistenti, portando così ad impedire l’uso di acqua di mare o di altri potenziali componenti del calcestruzzo come aggregati riciclati contaminati da cloruri. Il presente elaborato di tesi si colloca in un più ampio progetto denominato Seacon, al quale partecipano diversi partners sia accademici che industriali, che riguarda la realizzazione di calcestruzzo sostenibile utilizzando materie prime contaminate da cloruri, come acqua di mare, cemento e aggregati contaminati (naturali e riciclati), in combinazione con armature resistenti alla corrosione. Nell’ambito del presente studio sono stati realizzati cinque diversi tipi di calcestruzzo confezionati con materie prime contaminate da cloruri e tre tipi di calcestruzzo con cloruri aggiunti durante l’impasto in diverse quantità sotto forma di NaCl. In combinazione con i calcestruzzi analizzati è stato studiato il comportamento a corrosione di quattro diversi tipi di acciaio inossidabile (304L, 22-05, 23-04 e XM-28) e del comune acciaio al carbonio. Sui provini realizzati sono state condotte prove sia sulla caratterizzazione del calcestruzzo che sul comportamento a corrosione delle barre. Il presente elaborato illustra e discute la resistenza a compressione e alla penetrazione di cloruri dei calcestruzzi analizzati e il comportamento a corrosione delle diverse tipologie di barre a contatto con essi, quando soggette a diverse condizioni ambientali e ad ulteriore penetrazione di cloruri. Il presente elaborato di tesi si colloca in un più ampio progetto denominato Seacon, alla quale partecipano diversi partners sia accademici che industriali, che riguarda la realizzazione di calcestruzzo sostenibile utilizzando materie prime contaminate da cloruri, come acqua di mare, cemento e aggregati contaminati (naturali e riciclati), in combinazione con armature resistenti alla corrosione. Nell’ambito del presente studio sono stati realizzati cinque diversi tipi di calcestruzzo confezionati con materie prime contaminate da cloruri e tre tipi di calcestruzzo con cloruri aggiunti in diverse quantità. In combinazione con i calcestruzzi analizzati è stato studiato il comportamento a corrosione di quattro diversi tipi di acciaio inossidabile e del comune acciaio al carbonio. Sui provini realizzati sono state condotte prove sia sulla caratterizzazione del calcestruzzo che sul comportamento a corrosione delle barre. Il presente elaborato illustra e discute la resistenza a compressione e alla penetrazione di cloruri dei calcestruzzi analizzati e il comportamento a corrosione delle diverse tipologie di barre quando soggette a diverse condizioni ambientali e ad ulteriore penetrazione di cloruri.