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Degrado dei materiali da costruzione e flussi evaporativi: quali legami con i sistemi impermeabilizzanti?

Credo che tutti noi conosciamo i fattori più comuni di degrado derivati dalle condizioni di esposizione esterne che interessano la prestazione a breve e lungo termine dei diversi materiali usati in edilizia civile o industriale, siano essi organici, sintetici ed inorganici.

In ogni caso uno dei vizi occulti più subdoli che si celano sotto i supporti di posa ĆØ la cosiddetta ā€œumiditĆ  latente dentro i massettiā€. Tale umiditĆ  rimane ciclicamente attiva anche in presenza di minime quantitĆ  di acqua in peso. Quindi dobbiamo distinguere bene la differenza tra acqua libera ed acqua chimicamente legata alla matrice legante, perchĆ© anche con minime quantitĆ  di umiditĆ  latente, immagazzinate dentro i massetti, si verificherĆ  sempre un flusso evaporativo con un percorso di fuoriuscita che parte dall’interno del massetto verso l’esterno. Questi flussi evaporativi sono ancora più marcati sia quando il massetto ĆØ umido ma anche quando siamo in presenza di una giornata particolarmente asciutta. In ogni caso tutti i materiali assorbenti (inclusi i massetti cementizi di buona qualitĆ ) trattengono l’umiditĆ  e finiscono per equilibrarsi con l’umiditĆ  ambientale: se ci sono giornate molto umide i massetti acquistano più umiditĆ  in peso e se siamo in presenza di giornate asciutte i massetti finiscono per perdere umiditĆ  in peso. Questo comportamento ĆØ ben conosciuto come UEA (umiditĆ  di equilibrio con l’ambiente).

La formulazione caratteristica dei massetti li rende estremamente porosi. Si usa l’acqua per renderli lavorabili e consentire il corretto indurimento. Quando ai massetti non viene dato il tempo o le condizioni adeguate per asciugare si genera vapore in eccesso e questo fenomeno contribuisce ad ulteriori spostamenti di considerevoli masse di acqua condensata dentro il massetto.

ƈ dunque opportuno prevedere l’installazione di barriere al vapore, a patto che siano ad alta efficienza. In fase progettuale utilizziamo sotto il massetto cementizio teli speciali di polietilene a protezione di una lamina di alluminio metallico di almeno 50 micron collocata nel mezzo, soprattutto se sotto questo massetto giacciono elementi costruttivi alleggeriti che ancor di più trattengono grandi quantitĆ  di umiditĆ .

ƈ possibile controllare ā€œl’umiditĆ  occultaā€ prima della posa dello strato impermeabilizzante?

Un metodo di facile utilizzo consiste nel collocare un foglio di polietilene trasparente ad alto spessore (200-350 micron) di 1 m2, uno per ogni 10 m2Ā del supporto da impermeabilizzare. Il perimetro di questo foglio deve essere correttamente sigillato con nastro in strisce con spiccate proprietĆ  adesive. Prima di ultimare la sigillatura si colloca sotto il foglio di polietilene un igrometro elettronico (data logger) o igrometro analogico a fibra sintetica. I flussi evaporativi sono dinamiche molto lente, dunque ĆØ necessario attendere almeno 3 giorni prima della corretta lettura; comunque ĆØ possibile verificare giorno per giorno il livello di umiditĆ  segnata dall’igrometro. Con questa metodologia stiamo misurando l’umiditĆ  di equilibrio dei materiali con l’ambiente: nel nostro caso con un piccolo ambiente confinato ad 1 m2Ā di superficie da noi creato.

Per trasformare il valore % rilevato ad un quantitativo approssimato di contenuto di acqua in peso per metro quadro di massetto ĆØ necessario utilizzare scale di conversioni parametriche alle differenti composizioni dei diversi massetti.

Come composizione non si intende soltanto la matrice legante del massetto ad esempio calce idrata, calce idraulica, calce eminentemente idraulica, anidrite, cemento portland di tipo sintetico (cioĆØ senza clinker cotto ad alta temperatura), ma anche il mix design del massetto (granulometria e permeabilitĆ  di sabbie ed inerti vari anche di tipo alveolare).

Quindi la definizione di una percentuale esatta del contenuto di umidità richiede esperienza ed analisi comparative. In ogni caso, di seguito, proponiamo una delle scale più usate ed attendibili nel campo della diagnostica del contenuto di umidità in peso riferita sia alle misurazioni con igrometri capacitivi che alla misurazione con igrometri di URA in %.

Al fine di individuare le aree più idonee in cui posizionare il test dei flussi ĆØ consigliabile ricorrere all’utilizzo di igrometri capacitivi. Questi strumenti sono oggi reperibili a buon mercato e possono misurare il contenuto di umiditĆ  di un massetto a profonditĆ  variabili fino a 20-50 mm fornendo valori molto approssimati al contenuto di acqua in peso dei massetti. In genere questi strumenti vengono forniti con diverse scale di riferimento per diversi tipi di massetti, fatti con diversi leganti idraulici ed aerei. Nel display dello strumento si evidenzia una scala dimensionale generalmente da 0 a 100 oppure da 0 a 200 in funzione della tecnologia elettronica scelta per la sua costruzione. Il numero evidenziato nel display deve poi essere confrontato con le scale comparative fornite insieme al manuale di uso della strumentazione. Attenzione, tutti gli strumenti capacitivi risentono di errori in presenza di metalli nelle vicinanze, per esempio rete metalliche sotto il massetto e di conseguenza se la rete metallica ĆØ posizionata nel range di profonditĆ  di lettura dello strumento si evidenzieranno valori eccessivi nel display. Si consiglia dunque prima di eseguire qualsiasi misurazione di utilizzare un semplice cerca metalli per escludere le zone con ferri di armatura, reti o retine metalliche sotto la superficie cementizia.

Questi controlli sono di fondamentale importanza prima dell’applicazione di un qualsiasi rivestimento impermeabilizzante e non deve essere considerata un’operazione eccessiva dato che i roofers esperti eseguono di continuo questi test.

Sistemi impermeabilizzanti e flussi evaporativi: gestione delle eventuali criticitĆ 

I fattori più comuni di degrado che incidono sulle membrane impermeabilizzanti sono la temperatura, la radiazione solare, le piogge e l’ozono, quest’ultimo preso in poca considerazione nella cultura europea delle impermeabilizzazioni. Ma ci sono anche i fattori endogeni di degrado che possono creare criticitĆ  alle performance delle membrane impermeabilizzanti.

Una delle più frequenti è quella denominata blistering.

Le bolle di aria delle membrane si evidenziano quando si formano tasche di aria (quasi sempre aria umida) intrappolata tra la membrana e il sottostante supporto su cui essa viene applicata.

Anche se siamo in presenza di massetti con poca umidità non dobbiamo dimenticare che 1 cm3 di acqua allo stato liquido può arrivare a trasformarsi fino a 1000 cm3 di vapore grazie al calore generato dalla radiazione solare.

Questo fenomeno genera ovviamente pressioni considerevoli che agiscono nell’interfaccia di adesione tra la membrana protettiva ed il supporto (i.e. massetto) ma anche l’accelerazione di reazioni chimiche.

Non dobbiamo dimenticare che alcuni polimeri utilizzati dall’industria delle costruzioni (e in altre applicazioni) sono molto sensibili al degrado dovuto all’idrolisi alcalina, ovvero alla reazione del cemento portland indurito (la vera matrice legante di molti massetti induriti) con l’acqua.

Sebbene dopo 28 giorni di curing del cemento tutti i suoi componenti fondamentali di reazione di cristallizzazione arrivano a maturazione (tutta la serie di mono, bi e triplicati ed alluminati alcalini), tutti questi componenti rimangono reattivi per molti anni. Dunque una elevata alcalinitĆ  si verifica anche quando la umiditĆ  scorre attraverso i massetti cementizi.

Questa reazione di alcalinità può creare un degrado interfacciale nella catena di molti polimeri: questo è il motivo per cui Icobit utilizza tempo e risorse economiche nella ricerca e sviluppo di polimeri e formulati idonei.

In sintesi la dinamica del degrado interfacciale delle membrane impermeabilizzanti ĆØ molto comune se siamo in presenza di elevata umiditĆ , elevata alcalinitĆ  e polimeri di bassa qualitĆ .

Man mano che il sole riscalda le superfici dei tetti, quelle tasche d’aria umida si espandono e sottopongono la membrana a tensioni di allungamento. Se le membrane non sono sufficientemente elastiche a trazione possono formarsi fessure e rotture a causa della eccessiva pressione del vapore d’aria intrappolato sotto la guaina.

Anche se la membrana non fessura, grazie al suo significativo livello di allungamento a trazione (linea Icopas per esempio), le bolle d’aria rappresentano comunque un problema destinato a crescere e si può ripresentare ciclicamente in funzione dei livelli di umiditĆ  intrappolata sotto la guaina e giacente ancora prima dell’applicazione della guaina, anche i cicli di riscaldamento solare e la loro intensitĆ  contribuiscono direttamente a questo fenomeno.

La evoluzione del fenomeno ĆØ direttamente legata a:

  • scarsa adesione al supporto (supporti con trattamenti antiaderenti o non correttamente puliti o non trattati con speciali primers, sopratutto se in presenza di umiditĆ  nascosta in profonditĆ  dentro o addirittura sotto i massetti, piastrelle o supporti in genere);
  • contenuto di umiditĆ  dei supporti prima della posa (mancanza di misurazione preventiva dei flussi evaporativi e del contenuto di umiditĆ  sia superficiale che nascosta negli strati più profondi dei supporti);
  • intensitĆ  della radiazione solare;
  • capacitĆ  elastica della membrana. Più elastica ed impermeabile ĆØ la membrana e più vapore proveniente dal supporto riuscirĆ  ad intrappolare.

Come controllare l’attacco alcalino sotto i fenomeni di blistering dopo la posa di una membrana impermeabilizzante

Le metodologie di diagnostica più comuni sono le seguenti:

  • Individuare la bolla
  • Praticare un taglio a croce
  • Aprire i lembi
  • Se la superficie ĆØ sufficientemente umida inserire la cartina di tornasole e comparare il colore con la scala di riferimento
  • Se la superficie non ĆØ sufficientemente umida si procede a bagnarla con qualche goccia di acqua distillata fino a rifiuto, si attende 15-30 minuti e si procede a misurare immergendo la cartina di tornasole. Se l’acqua della superficie sotto il taglio della bolla si ĆØ asciugata e non bagna la cartina di tornasole procedere ad aggiungere qualche goccia di acqua e ripetere l’operazione appoggiando nuovamente un’altra cartina di tornasole
  • Ultimato il lavoro asciugare il supporto con carta assorbente in fibra sintetica (non usare cellulosa). Ripristinare il taglio ricorrendo ad un trattamento con una membrana liquida a rapida asciugatura come per esempio (Icoper Rapid, Icopas, Linea Keep) interponendo fra le due mani un TNT di rinforzo.

Impermeabilizzazione

Non appena la cartina si impregna di sostanza liquida produce una reazione chimica evidenziando un colore che ĆØ possibile comparare con i valori numerici della scala colorimetrica.

Vantaggi Cool Roof

Se il PH sarĆ  alcalino significa che ĆØ in atto un processo di degrado interfacciale. Lo si sarebbe potuto evitare innanzitutto misurando i flussi evaporativi. Oltre ciò, si sarebbe potuto contenere il fenomeno utilizzando specifici promotori di adesione con funzione di primer e/o barriera (Icoblok di Icobit), ed installando appostiti esalatori per far fuoriuscire l’acqua intrappolata (Exit Air di Icobit).