Meccanismi, normative e fonti scientifiche
1. Introduzione
La corrosione dei metalli rappresenta uno dei fenomeni più rilevanti e costosi nel settore delle costruzioni. I sali presenti nelle murature, provenienti da diverse fonti quali aerosol marino, acque di risalita capillare, sali antigelo e inquinamento industriale, costituiscono i principali agenti responsabili del degrado delle componenti metalliche negli edifici.
La comprensione dei meccanismi corrosivi, delle normative applicabili e delle strategie di prevenzione risulta fondamentale per progettisti, costruttori e manutentori che operano nella conservazione e realizzazione di edifici, specialmente in ambienti aggressivi come le zone costiere o industriali.
2. Meccanismi elettrochimici della corrosione
2.1 Principi fondamentali
La corrosione metallica è un processo elettrochimico che richiede la presenza simultanea di quattro elementi: un anodo (zona di ossidazione), un catodo (zona di riduzione), un elettrolita (soluzione conduttrice) e un percorso elettrico tra anodo e catodo.
I sali disciolti nell'umidità aumentano drasticamente la conduttività dell'elettrolita, accelerando le reazioni di corrosione. I cloruri, in particolare, sono responsabili della rottura dello strato passivante che protegge naturalmente molti metalli, innescando fenomeni di corrosione localizzata (pitting).
2.2 Ruolo dei cloruri
Gli ioni cloruro (Cl⁻) sono particolarmente aggressivi poiché:
Penetrano lo strato di ossido passivante dei metalli
Formano complessi solubili con gli ioni metallici, impedendo la riformazione dello strato protettivo
Abbassano il pH locale nelle zone anodiche, accelerando ulteriormente la dissoluzione del metallo
Sono altamente igroscopici, mantenendo le superfici umide anche in condizioni di bassa umidità relativa
2.3 Corrosione galvanica
La corrosione galvanica si verifica quando due metalli con diverso potenziale elettrochimico sono in contatto in presenza di un elettrolita. Il metallo meno nobile (anodo) si corrode preferenzialmente proteggendo il metallo più nobile (catodo). In ambienti salini, questo fenomeno è significativamente accelerato.
La serie galvanica in acqua marina ordina i metalli comuni come segue (dal più nobile al meno nobile): acciaio inossidabile passivo, rame, bronzo, ottone, acciaio al carbonio, zinco, alluminio, magnesio.
3. Quadro normativo internazionale
3.1 Serie ISO 9223-9226: Classificazione della corrosività atmosferica
La norma ISO 9223:2012 "Corrosion of metals and alloys — Corrosivity of atmospheres — Classification, determination and estimation" costituisce il riferimento internazionale fondamentale per la classificazione della corrosività atmosferica.
La norma definisce sei categorie di corrosività (C1-C5 e CX) basate sui tassi di corrosione del primo anno di esposizione per metalli standard: acciaio al carbonio, zinco, rame e alluminio. I fattori chiave considerati sono: tempo di bagnatura (time of wetness), inquinamento da biossido di zolfo e salinità aeroportata.
Tabella 1 – Categorie di corrosività atmosferica secondo ISO 9223:2012
Categoria
Corrosività
Ambiente tipico
C1
Molto bassa
Interni riscaldati, bassa umidità
C2
Bassa
Zone rurali, atmosfere non inquinate
C3
Media
Zone urbane e industriali moderate
C4
Alta
Zone industriali, marine moderate
C5
Molto alta
Zone marine aggressive, industrie chimiche
CX
Estrema
Offshore, zone tropicali marine/industriali
Norme correlate includono: ISO 9224 (valori guida), ISO 9225 (misura dei parametri ambientali), ISO 9226 (determinazione dei tassi di corrosione).
3.2 Prove di resistenza alla corrosione salina
ISO 9227:2022 "Corrosion tests in artificial atmospheres — Salt spray tests" definisce i metodi standardizzati per le prove in nebbia salina:
NSS (Neutral Salt Spray): soluzione NaCl 5%, pH 6.5-7.2, temperatura 35°C
ASS (Acetic Acid Salt Spray): con aggiunta di acido acetico, pH 3.1-3.3
CASS (Copper-Accelerated Acetic Acid Salt Spray): con cloruro di rame
La norma ASTM B117 rappresenta lo standard americano equivalente, ampiamente utilizzato in campo internazionale.
3.3 Prove cicliche accelerate
ISO 14993:2018 e ISO 16151:2018 definiscono prove cicliche che alternano esposizione a nebbia salina, condizioni secche e umide. Queste prove riproducono meglio le condizioni reali rispetto all'esposizione continua in nebbia salina.
3.4 Corrosione delle armature nel calcestruzzo
Il comitato tecnico RILEM TC 262-SCI ha condotto studi approfonditi sull'interfaccia acciaio-calcestruzzo e sui valori soglia di cloruri per l'innesco della corrosione. La letteratura scientifica riporta valori soglia di cloruri variabili tra 0.4% e 2.0% rispetto al peso del legante, evidenziando l'influenza di numerosi fattori locali.
Il documento BRE Digest 444 "Corrosion of Steel in Concrete" del Building Research Establishment fornisce linee guida pratiche per la diagnosi e la riparazione delle strutture in calcestruzzo armato danneggiate dalla corrosione da cloruri.
4. Comportamento dei metalli comuni in edilizia
4.1 Acciaio al carbonio e acciaio zincato
L'acciaio al carbonio è il metallo più vulnerabile alla corrosione salina. Lo strato di ruggine (ossidi di ferro) che si forma non è protettivo e tende a sfaldarsi, esponendo continuamente nuovo metallo all'attacco corrosivo.
La zincatura (galvanizzazione) fornisce protezione attraverso due meccanismi: barriera fisica e protezione catodica sacrificale. In ambienti marini (categoria C5), la durata dello strato di zinco può ridursi significativamente, richiedendo spessori maggiori o trattamenti supplementari.
4.2 Alluminio e leghe di alluminio
L'alluminio forma naturalmente uno strato di ossido (Al₂O₃) che fornisce protezione in ambienti neutri. Tuttavia, i cloruri attaccano localmente questo strato, causando pitting severo. La norma ISO 9223 evidenzia che per l'alluminio la profondità massima dei pit è un indicatore più significativo della perdita di massa.
L'anodizzazione, regolamentata dalla norma UNI EN ISO 7599, aumenta lo spessore dello strato di ossido da circa 0.01 µm a 5-25 µm, migliorando significativamente la resistenza alla corrosione.
4.3 Rame e leghe di rame
Il rame sviluppa una patina protettiva (verderame) che lo rende relativamente resistente alla corrosione atmosferica. Tuttavia, può causare corrosione galvanica accelerata di metalli meno nobili (zinco, alluminio) quando le acque di dilavamento raggiungono altri elementi metallici.
4.4 Acciaio inossidabile
Gli acciai inossidabili austenitici (AISI 304, 316) offrono eccellente resistenza alla corrosione grazie al film passivo di ossido di cromo. In ambienti marini si raccomanda l'uso di acciaio AISI 316 (con molibdeno) o acciai duplex, come specificato nelle norme UNI EN 10088.
5. Interazione tra metalli e murature saline
5.1 Fonti dei sali nelle murature
I sali nelle murature hanno diverse origini:
Aerosol marino: particelle saline trasportate dal vento fino a diversi chilometri dalla costa
Risalita capillare: sali presenti nel terreno che migrano verso l'alto con l'umidità
Sali antigelo: cloruro di sodio o calcio applicati su strade e marciapiedi
Materiali da costruzione: alcuni materiali contengono naturalmente sali solubili
Inquinamento industriale: depositi di SO₂ e altri composti
5.2 Meccanismi di degrado all'interfaccia
Quando elementi metallici (infissi, staffe, ancoraggi) sono in contatto con murature contenenti sali, si verificano i seguenti fenomeni:
Formazione di soluzioni elettrolitiche concentrate durante i cicli di umidificazione/essiccazione
Cristallizzazione dei sali con sviluppo di pressioni meccaniche sulla superficie metallica
Effetto pila elettrochimica tra il metallo e i materiali murari
Attacco localizzato (pitting) nelle zone di accumulo dell'umidità
6. Strategie di prevenzione e protezione
6.1 Selezione dei materiali
La scelta del materiale deve essere commisurata alla categoria di corrosività dell'ambiente secondo ISO 9223. In ambienti C4-CX si raccomandano:
Acciai inossidabili AISI 316 o duplex
Alluminio anodizzato con spessori >20 µm
Zincature a caldo con spessori elevati (>85 µm secondo ISO 1461)
Rivestimenti organici multistrato (sistemi duplex zinco + verniciatura)
6.2 Isolamento dall'elettrolita
L'interruzione del circuito elettrochimico si ottiene mediante:
Guarnizioni in EPDM o silicone tra metallo e muratura
Nastri butilici autoespandenti
Schiume poliuretaniche o siliconiche a cellule chiuse
Primer isolanti e rivestimenti bituminosi
6.3 Prevenzione della corrosione galvanica
Quando è inevitabile il contatto tra metalli dissimili:
Utilizzare metalli con potenziali elettrochimici vicini
Mantenere un rapporto anodo/catodo ≥10:1 (grande superficie anodica)
Interporre materiali isolanti (rondelle in nylon, guaine termoretraibili)
Evitare che le acque di dilavamento da metalli nobili raggiungano metalli meno nobili
7. Caso studio: corrosione degli infissi in alluminio
7.1 Vulnerabilità specifica dell'alluminio
L'alluminio, ampiamente utilizzato per serramenti ed elementi esterni, presenta una particolare vulnerabilità ai sali presenti nelle murature. Nonostante la formazione di uno strato passivante naturale, i cloruri attaccano localmente questo film protettivo, innescando corrosione per pitting.
Il meccanismo di deterioramento è particolarmente aggressivo poiché:
I cloruri attaccano direttamente lo strato passivante dell'alluminio
L'umidità discioglie i sali creando soluzioni elettrolitiche che accelerano la corrosione
Si genera un effetto "pila" tra l'alluminio e altri materiali edili
I cicli di umidificazione/essiccazione provocano la cristallizzazione dei sali con pressioni meccaniche dannose
7.2 Identificazione del danno
Il deterioramento degli infissi in alluminio si manifesta attraverso:
Macchie biancastre o grigiastre (prodotti di corrosione)
Pitting superficiale (piccoli fori caratteristici)
Perdita di lucentezza delle finiture
Formazione di residui polverulenti biancastri
Riduzione della resistenza strutturale nei casi più gravi
7.3 Trattamenti protettivi specifici
Anodizzazione: Trattamento elettrochimico che crea uno strato protettivo di ossido controllato, significativamente più spesso e resistente rispetto a quello naturale. Aumenta la durezza superficiale, migliora la resistenza alla corrosione e consente diverse colorazioni.
Altre misure preventive:
Impiego di leghe arricchite con magnesio e silicio (serie 6xxx)
Separazione fisica mediante guarnizioni in EPDM, nastri butilici o schiume sigillanti
Verniciature con polveri poliestere o trattamenti con fluoropolimeri (PVDF)
Manutenzione periodica con lavaggi per rimuovere depositi salini
8. Riferimenti normativi e bibliografici
8.1 Norme ISO sulla corrosione atmosferica
ISO 9223:2012 – Corrosion of metals and alloys — Corrosivity of atmospheres — Classification, determination and estimation
ISO 9224:2012 – Corrosion of metals and alloys — Corrosivity of atmospheres — Guiding values
ISO 9225:2012 – Corrosion of metals and alloys — Corrosivity of atmospheres — Measurement of environmental parameters
ISO 9226:2012 – Corrosion of metals and alloys — Corrosivity of atmospheres — Determination of corrosion rate
8.2 Norme ISO sulle prove in nebbia salina
ISO 9227:2022 – Corrosion tests in artificial atmospheres — Salt spray tests
ISO 11130:2017 – Corrosion of metals and alloys — Alternate immersion test in salt solution
ISO 14993:2018 – Corrosion of metals and alloys — Accelerated testing involving cyclic exposure to salt mist, dry and wet conditions
ISO 16151:2018 – Corrosion of metals and alloys — Accelerated cyclic test with exposure to acidified salt spray
8.3 Normativa sui rivestimenti protettivi
ISO 1461:2022 – Hot dip galvanized coatings on fabricated iron and steel articles — Specifications
UNI EN ISO 7599:2018 – Anodizzazione dell'alluminio e sue leghe — Metodo di specifica
UNI EN 10088:2014 – Acciai inossidabili — Condizioni tecniche di fornitura
8.4 Standard americani
ASTM B117-19 – Standard Practice for Operating Salt Spray (Fog) Apparatus
ASTM G1-03(2017) – Standard Practice for Preparing, Cleaning, and Evaluating Corrosion Test Specimens
8.5 Pubblicazioni scientifiche e tecniche
Vargel, C. (2020). Corrosion of Aluminium, 2nd Edition. Elsevier Science.
Davis, J.R. (2021). Corrosion of Aluminum and Aluminum Alloys. ASM International.
Revie, R.W., & Uhlig, H.H. (2023). Corrosion and Corrosion Control, 5th Edition. Wiley.
Schweitzer, P.A. (2022). Fundamentals of Corrosion: Mechanisms, Causes, and Preventative Methods. CRC Press.
Broomfield, J.P. (2007). Corrosion of Steel in Concrete: Understanding, Investigation and Repair. E & FN Spon.
Bertolini, L., et al. (2013). Corrosion of Steel in Concrete: Prevention, Diagnosis, Repair, 2nd Edition. Wiley-VCH.
BRE Digest 444 (2000). Corrosion of Steel in Concrete. Building Research Establishment, Watford, UK.
8.6 Articoli scientifici
Angst, U.M., et al. (2022). "Beyond the chloride threshold concept for predicting corrosion of steel in concrete". Applied Physics Reviews, 9(1), 011321.
RILEM TC 262-SCI (2019). "The effect of the steel–concrete interface on chloride-induced corrosion initiation in concrete". Materials and Structures, 52, 88.
Glass, G.K., & Buenfeld, N.R. (2000). "Chloride-induced corrosion of steel in concrete". Progress in Structural Engineering and Materials, 2(4), 448-458.
Mikhailov, A.A., et al. (2004). "The Classification System of ISO 9223 Standard". Protection of Metals, 40, 541-550.
De Rosa, L., & Parente, A. (2023). "Long-term performance of anodized aluminum in marine environments". Journal of Materials Engineering and Performance, 32(4), 1827-1842.
8.7 Risorse istituzionali
American Galvanizers Association – galvanizeit.org
Copper Development Association – copper.org
RILEM Technical Committees – rilem.net
Building Research Establishment – bre.co.uk
Associazione Nazionale Anodizzatori – qualanod.net
9. Conclusioni
La corrosione dei metalli causata dai sali rappresenta una sfida significativa nel settore delle costruzioni, con impatti economici e strutturali rilevanti. La comprensione dei meccanismi elettrochimici, la corretta classificazione degli ambienti secondo ISO 9223 e la selezione appropriata dei materiali e dei sistemi protettivi costituiscono i pilastri di una strategia efficace di prevenzione.
In particolare, per gli infissi in alluminio e le componenti metalliche in contatto con murature saline, l'adozione di trattamenti protettivi (anodizzazione, verniciatura), la separazione fisica tramite guarnizioni isolanti e la manutenzione periodica rappresentano interventi essenziali per garantire la durabilità degli elementi costruttivi.
È fondamentale che progettisti e costruttori considerino fin dalla fase progettuale l'aggressività dell'ambiente e adottino soluzioni conformi alle normative internazionali, garantendo così strutture durevoli anche nelle condizioni più severe.
|
Ditta Renzo-ArtHome
di Spedicato Oronzo
Specialista in risanamenti di interrati e umidità di risalita
E-mail: renzo.spedicato@gmail.com · PEC: renzoarthome@pec.it
Cell.: +39 335 844 2978 · Ufficio: +39 371 775 4189
P.IVA 02475540304
      |
|
