Schede tecniche

Manutenzione dell’edificio: durata dei materiali e dei componenti e le problematiche generali del degrado

Sommario

La durata di vita dei materiali e dei componenti di un edificio | Vita utile dei prodotti e degli elementi utilizzati nella costruzione | Fattori che influenzano la vita utile di progetto | Aspetti normativi | Tabella della durata di vita (esempio esplicativo) | Il degrado dei materiali da costruzione (linee generali) | I principali fattori di degrado | Evoluzione del degrado |

La durata di vita dei materiali e dei componenti di un edificio

La vita utile di un sistema è il periodo accettabile di utilizzo in servizio. È il tempo dopo l'installazione durante il quale il sistema mantiene livelli prestazionali sufficienti, prima che si manifestino degradi tali da pregiudicarne la funzionalità. In edilizia è il periodo di tempo dopo l'installazione durante il quale l'edificio o le sue parti mantengono livelli prestazionali superiori o uguali ai limiti di accettazione.

Le Norme Tecniche delle Costruzioni (NTC) indicano la vita nominale di un opera strutturale (Vn) , intesa come il numero di anninel quale la struttura, purché soggetta alla manutenzione ordinaria, deve poter essere usata per lo scopo al quale è destinata.

Tabella della vita nominale dei diversi tipi di opere

(tab. 2.4.1 delle NTC)

 

TIPI DI COSTRUZIONE

Vita Nominale

Vn (in anni)

1)            Opere provvisorie – Opere provvisionali – Strutture in fase costruttiva

≤ 10

2)            Opere ordinarie, ponti, opere infrastrutturali e dighe di dimensioni contenute o di importanza normale

≥ 50

3)            Grandi opere, ponti, opere infrastrutturali e dighe di grandi dimensioni o di importanza strategica

≥ 100

 

Nella classe d’uso la maggior parte degli edifici può essere identificata come Classe II.

Le classificazioni sopra riportate sono tuttavia relative alla parte “strutturale” dell’edificio, ed inoltre la normativa evidenzia la dicitura “purchè soggetta alla manutenzione ordinaria”.

Un edificio non è però solo parte strutturale, ma è costituito da un insieme di partiture, elementi, materiali, che collaborano tra loro e costituiscono e completano l’insieme dell’edificio.

La durabilità di tali componenti nei confronti delle sollecitazioni presenti durante tutta la vita utile dell’edificio, soprattutto di tipo fisico-meccanico e chimico-ambientale, ne determinerà la reale vita utile funzionale e la conseguente fruibilità del bene con la necessità di specifici interventi di manutenzione e /o sostituzione nel tempo.

Tutti i materiali utilizzati nelle costruzioni sono soggetti e fenomeni di invecchiamento e di degrado più o meno accentuato in relazione alla natura chimico–fisica degli stessi o alle condizioni ambientali di contorno.

Il legno ad esempio, è soggetto all’aggressione di microrganismi e umidità, il ferro alla formazione di ruggine, gli intonachi alla disgregazione causata dalle piogge, dall’umidità, dal gelo, dagli inquinanti atmosferici, il calcestruzzo dal fenomeno della carbonatazione con conseguente degrado del cemento armato nel tempo, le pitture dall’acqua e dai sali, i pavimenti dal gelo e dall’abrasione, ecc.

 

Degrado del cemento armato in un terrazzo vicino al mare

 

Tutti i materiali si degradano, solo la velocità di tale degrado nel tempo non è sufficientemente nota, e dipenderà dalla qualità del materiale, dalla sua corretta messa in opera, dal progetto dell’insieme e dei particolari esecutivi, dalle condizioni ambientali.

In prossimità del mare l’azione negativa dell’ambiente, in particolare per la presenza di solfati e cloruri, aumenterà fortemente il processo di ossidazione dei ferri di armatura, rispetto a un identico edificio costruito nell’entroterra.

Per esempio, nella città di Bolzano l’azione del gelo e dei sali antigelo utilizzati per facilitare lo scioglimento di neve e ghiaccio, produrrà nel calcestruzzo un degrado molto più rapido rispetto ad ambienti molto più ameni.

A scopo illustrativo, si riporta di seguito una tabella riassuntiva in relazione alle Direttive sulla durabilità dei prodotti da costruzione (EOTA, 1999). Le indicazioni riportate devono essere interpretate ovviamente come impostazione metodologica e non come dati assoluti.

Infatti, ad esempio, per alcuni materiali da costruzione e/o riparazione potrà essere prevista una vita utile anche inferiore, anche compresa tra 2 e 6 anni, ove consentita dalle specifiche normative o raccomandazioni.

Vita utile dei prodotti e degli elementi utilizzati nella costruzione

 

Durata prevista per l’edificio

Vita utile dei prodotti e degli elementi utilizzati nella costruzione (in anni)

Categoria

Durata in anni

Facilmente sostituibile e/o riparabile

Riparabile o sostituibile con difficoltà maggiore

Difficilmente sostituibile o riparabile

Breve

10

10

10

≥10

Media

25

10

25

≥25

Normale

≥50

10

25

≥50

Lunga

≥100

10

25

≥100

Fattori che influenzano la vita utile di progetto

La vita utile di un materiale o di un manufatto dipende inoltre anche dalle condizioni di progetto, dai materiali, dall’uso, ecc.

Nella tabella sotto riportata si possono vedere i maggiori fattori influenzanti la durata del manufatto

 

Fattori che influenzano la vita utile di progetto

Esempi esplicativi

A

Qualità del materiale o del componente

Qualità intrinseca del prodotto, ad esempio utilizzare un calcestruzzo resistente al gelo in zone montane

Qualità del formulato utilizzato per lo specifico scopo, spessori insufficienti, ecc.

Utilizzare guaine impermeabilizzanti di scarsa durabilità, ecc.

Utilizzare prodotti omologati (es. con certificazione EOTA)

B

Progetto e particolari esecutivi inadeguati o assenti

Ad esempio, mancanza di pendenze, presenza o assenza di gronde, assenza di gocciolatoi, ecc.

C

Problematiche legate all’esecuzione

Tempi esecutivi eccessivamente rapidi, mano d’opera scadente, assenza di corretta stagionatura, vento, alte temperature, pioggia, ecc.

D

Ambiente interno

Ad esempio, ricambi d’aria insufficienti, umidità eccessiva, condensazione, ecc.

E

Ambiente esterno

Azione del gelo, cicli di bagnatura/asciugatura, deformazioni termiche, localizzazione (nord, est, ecc), ambiente marino

F

Modalità d’uso

Ad esempio, sollecitazioni meccaniche sui giunti, abrasioni e urti, utilizzo di sali disgelanti, vandalismi

G

Manutenzione

Insufficiente o assente

Utilizzo di prodotti e tecniche inadeguate o eccessivamente differiti nel tempo

Mancanza di un piano specifico per le coperture, ecc.

 

La valutazione della vita utile di progetto è stata indagata in molti modi, e con diverse impostazioni di approccio da Enti, Istituzioni, Università, ecc. specialmente in questi ultimi anni, laddove il concetto del costo di un opera è stato giustamente correlato al suo valore nel tempo e ai costi necessari al suo mantenimento prestazionale.

Non è oggetto di questa scheda approfondire tali aspetti mediante l’impiego delle varie formule o parametri fattoriali proposti dai qualificati sperimentatori del settore, ma interessa evidenziare che i fenomeni di degrado interessano tutti i materiali utilizzati nella costruzione dell’edificio e, in particolare, tutti i materiali presenti all’esterno dell’involucro, quelli a contatto con l’ambiente esterno e con l’acqua.

 

Aspetti normativi

La durabilità e la vita utile di un materiale o componente è stata oggetto di svariate indagini, articoli e normative.

Come riferimento generale si possono richiamare le norme:

 

  • UNI 10838 Edilizia – Terminologia riferita all’utenza, alle prestazioni, al processo edilizio e alla qualità edilizia
  • ISO 10686-1 – Building and constructed  assets – Service life planning – Part 1: General principles
  • ISO 10686-2 – Building and constructed  assets – Service life planning – Part 2: Service life prediction principles
  • Linea Guida F “Durabilità e la Direttiva sui prodotti da costruzione”
  • UNI 11156-1 – Valutazione della durabilità dei componenti edilizi – Parte 1: terminologia e definizioni dei parametri di valutazione
  • UNI 11156-3 – Valutazione della durabilità dei componenti edilizi - Parte 3: Metodo per la valutazione della  durata (vita utile)

 

Tabella della durata di vita (esempio esplicativo)

Le varie formule e metodologie oggigiorno proposte per ipotizzare valori di massima sulla durata dei materiali o componenti, permettono di  ricavare dati teorici su ogni singolo elemento nella specificità d’uso e condizione.

Tuttavia, per dare un valore numerico, seppur generale si ritiene utile riportare alcuni dati contenuti in un documento proposto da alcuni enti e, nello specifico, dalle Associazione Svizzera Inquilini (MV), Associazione Svizzera dei Proprietari Immobiliari (HEV Schweiz) e da altre Associazioni e organizzazioni svizzere del settore.

La tabella non ha assolutamente carattere vincolante ma fornisce, a titolo indicativo, i valori della durata di vita media per delle infrastrutture e delle installazioni di media qualità, nel contesto di usura normale.

 

Canali di gronda, pluviali, ecc

verniciati o zincati: 20 anni 

                                               rame, zinco: 30 anni                                                         

            acciaio al cromo, inox, rame: 40 anni

Tettoie, pensiline: 30-40 anni

Isolamento compatto: 25-30 anni

Intonaco

minerale di facciata, su muratura: 40 anni

sintetico di facciata  su muratura: 25 anni

Vernice: ai silicati, su intonaco di facciate (minerale): 25 anni

Pittura a dispersione esterna (rivestimento minerale per sottofondi): 20 anni

Isolamento tetto, solaio e cantina: 30 anni

                                                           Tinteggio di rivestimenti di pareti/intonaci                                                       

                                                 pittura a dispersione, acrilica: 8 anni                                                       

 pitture acriliche,  resina sintetica: 15 anni

Sigillatura (giunti esterni elastici): 10 anni

Stabilitura: 20-30 anni

Finestre con vetro isolante: 25 anni

Finitura di finestre e davanzali (a olio, acrilica o in resina): 10 anni

Guarnizioni in gomma per finestre: 10 anni

 

Il degrado dei materiali da costruzione (linee generali)

Il degrado dei materiali da costruzione dipende dalla natura del materiale utilizzato, dalla sua qualità, dall’ambiente, dagli aggressivi presenti. L’evoluzione nel tempo e la gravità del danno dipenderanno anche dalle concentrazioni del materiale inquinante e dalla ciclicità dell’azione.

A titolo di esempio, il degrado del calcestruzzo causato dalla presenza di cicli gelo/disgelo è in relazione proprio alla ciclicità degli stessi.

Non è un caso infatti che in alcuni anni il fenomeno di degrado si presenti più pronunciato, a volte dirompente, proprio in corrispondenza di fattori ambientali che agevolino la formazione di ghiaccio alla notte e il successivo disgelo di giorno.

Tale ciclicità (ripetuta bagnatura del manufatto e successiva formazione di ghiaccio) produce ripetuti stress al manufatto provocandone la progressiva distruzione. È la continua ripetizione del ciclo e non la bassa temperatura che produce il degrado

 

 Pavimentazione esterna in calcestruzzo degradata dal fenomeno del gelo e dei sali antigelo

 

I principali fattori di degrado

Nella tabella seguente si evidenziano i principali fattori di degrado indicati nel prospetto 1 della Norma

UNI 11156-3

 

Classificazione degli di degrado

Esempi

Agenti climatici

Pioggia

Neve

Ghiaccio

Grandine

Vapore acqueo

Vento

Particelle

Alte e basse temperature

Cicli di temperatura

Radiazione solare

Radiazione termica

Agenti chimici

Coᵪ, Noᵪ Soᵪ Oᵪ

Acido solforico

Acido carbonico

Sali

Solventi

Agenti artificiali esterni

Radiazione elettromagnetica (tutte tranne radiazioni solari e termiche)

Stress meccanici discontinui

Agenti artificiali dovuti all’uso

Acqua di lavaggio

Detergenti

Stress meccanici continui

Agenti biologici

Animali (vertebrati, invertebrati, batteri)

Vegetali

prospetto 1 della Norma UNI 11156-3

 

Nelle foto di seguito riprodotte si possono notare gli effetti del degrado maggiormente presenti nell’involucro dell’edificio (oggetto di separato approfondimento in specifiche schede tecniche).

 

                

 

distacco del copriferro

 (con espulsione di porzione di calcestruzzo causata dal fenomeno della carbonatazione)

Evoluzione del degrado

Non sempre il fenomeno di degrado esistente è direttamente correlabile al tempo trascorso dalla costruzione dell’edificio o di un particolare manufatto.

Il tempo è certamente una componente importante dell’evoluzione, ma per alcuni materiali potrebbe trarre in inganno una lettura lineare del fenomeno.

Nel caso di molti materiali da costruzione, ad esempio, esiste una certa linearità tra individuazione olistica dello stesso e degrado nel tempo.

Prendiamo ad esempio le pitture, i mattoni, gli intonaci, il ferro, se singolarmente esposti all’ambiente esterno subiranno dei progressivi processi di invecchiamento che porteranno ad esfoliazioni, efflorescenza di sali, ruggine, ecc.

Il cemento armato presenta invece una modalità di propagazione del tutto diversa.

Come si evince nel grafico sottostante, nel primo periodo di vita del manufatto, costituito da un insieme di calcestruzzo indurito all’interno del quale è annegato del ferro d’armatura, il fenomeno della carbonatazione (trasformazione delle caratteristiche del calcestruzzo causate dalla presenza di acqua e anidride carbonica nell’ambiente circostante) modifica la qualità del materiale, ma questo non produce fenomeni di degrado particolari e quindi il fenomeno non è visibile.

Questo viene definito come periodo d’innesco, il calcestruzzo si modifica ma non il ferro di armatura presente al suo interno , che resta integro, non arrugginisce.

Superato tale periodo, che può durare anche molti anni, inizia il processo di ossidazione dei ferri e il conseguente fenomeno di «spalling», con l’espulsione di parti di copri ferro.

Solo da questo momento sarà percepibile il fenomeno di degrado, ma questo non vuol dire che quanto evidenziato è il risultato del tempo trascorso, piuttosto è il risultato del degrado creatosi dopo il periodo d’innesco.

 

 Vita utile dell’opera – Periodo d’innesco – Inizio corrosione

 

 

 

Il degrado è particolarmente evidente nelle parti soggette a ripetuti cicli di bagnatura e asciugatura abbinati alle variazioni termiche.

 

Il degrado si manifesta maggiormente su:

  • frontalini
  • terrazzi
  • balconi
  • pavimentazioni esterne
  • impermeabilizzazioni
  • lastrici solari
  • tetti

 

 

 

CAUSE DEL DEGRADO

  • Degrado del materiale (qualità, durabilità)
  • Degrado del sistema applicato in opera (scelta progettuale errata, inadeguato progetto delle fasi realizzative)

 

LE PRINCIPALI CAUSE

  • Chimiche
  • Fisico meccaniche (tensioni-deformazioni)
  • Porosità

 

 

La porosità dei materiali da costruzione è uno dei principali veicoli del fenomeno del degrado, in quanto l’acqua e gli inquinanti o gli aggressivi possono penetrare all’interno della matrice e provocare le reazioni fisiche e chimiche negative con il conseguente degrado del sistema.

 

In sintesi:

-          i principali fattori chimici del degrado, in generale, sono:

  • Acqua
  • Ossigeno
  • Anidride carbonica
  • Cloruri
  • Solfati
  • Inquinanti chimici e atmosferici

 

Ad esempio, nel cemento armato sono:

  • Acqua
  • Ossigeno
  • Anidride carbonica

Ad esempio, nel ferro sono:

  • Acqua
  • Ossigeno
  • Ph (alcalinità o acidità)

 

N.B.: In tutti i casi si evidenzia come il veicolo del degrado sia l’acqua, e pertanto tutti gli interventi progettuali nella fase di realizzazione dell’edificio o nei successivi interventi di recupero dovranno proteggere il manufatto dall’azione di tale elemento.

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