Protezione catodicadi strutture

in calcestruzzo

n. 53 - settembre 2013w w w . a p c e . i t

Periodico re

gistrato presso il tribunale di R

oma al n. 67 in data 17.02.98 e nella versione telematica al n. 19/2012 in data 26.01.2012- Spedizione in abbonam

ento postale 70%

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n° 53 - settembre 2013

conveGno

Pietro Pedeferri e la scuola di corrosione e protezione dei materiali al Politecnico di Milano

10conveGno

Metodi elettrochimici temporanei

40esercizi

18conveGno

Prevenzione catodica delle armature nel calcestruzzo: il panorama internazionale

32conveGno

Cathodic protection of steel in concrete - 25 years of experience in the Netherlands

36spazio ciG

Dal 1° luglio 2013 in vigore il Regolamento europeo sui prodotti da costruzione (CPR)

38apce - calendario formazione ed eventi 2014

news 4editoriale 7

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APCE NOTIZIE Periodico trimestrale

Direttore responsabileVincenzo Mauro Cannizzo (Snam Rete Gas)

Promozione e sviluppoLucio Francesco Venturinic/o Snam Rete Gas S.p.A.Largo F. Rismondo, 835131 Padovatel. 049 8209246fax 049 8209331lucio.venturini@apce.it

Consulenza editoriale e impaginazioneMassimiliano Medei - m.medei@gimax.euSanta Marinella (RM)

StampaGIMAX - Santa Marinella (RM)Via Valdambrini, 22Tel. 0766 511.644info@gimax.eu

RedazionePoliLaPPc/o Dipartimento di Chimica Materiali eIngegneria Chimica “G. Natta”Politecnico di MilanoVia Mancinelli, 720131 MilanoTel. 022 399 3152Fax 022 399 3180polilapp@chem.polimi.it

Comitato di redazioneLuciano Lazzari (Politecnico di Milano)Marco Ormellese (Politecnico di Milano)MariaPia Pedeferri (Politecnico di Milano)Fabio Brugnetti (APCE-UCEMI)Lucio Francesco Venturini (Snam Rete Gas)

Comitato editorialeSergio Orsini (Snam Rete Gas)Umberto Lebruto (RFI)Alvaro Fumi (RFI)

Massimo Tiberi (GEA)Georgios Chlaputakis (Enel Rete Gas)Giuseppe Maiello (NAPOLETANAGAS)Paolo Del Gaudio (IRIDE)

Comitato scientificoFabio Bolzoni (Politecnico di Milano)Fabio Brugnetti (Snam Rete Gas)Vincenzo Mauro Cannizzo (Snam Rete Gas)Tiziana Cheldi (ENI E&P)Georgios Chlaputakis (Enel Rete Gas)Lorenzo Fedrizzi (Università di Udine)Romeo Fratesi (Univ. Politecnica delleMarche)

Alvaro Fumi (RFI)Luciano Lazzari (Politecnico di Milano)Tommaso Pastore (Università di Bergamo)Stefano Trasatti (NACE Italia, Università degliStudi di Milano)

Le notizie e le opinioni negli articoli non impegnano laredazione ma esprimono soltanto quelle degli autori.

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PROTEZIONE CATODICA DELLE RETI IDRICHE:VALUTAZIONI TECNICO-ECONOMICHE, ESPERIENZE E PROSPETTIVE

Politecnico di Milano (26 novembre 2013)APCE, in collaborazione con PoliLaPP, organizza presso il Politecnico di Milano,il Convegno sulla “Protezione Catodica delle reti idriche: valutazioni tecnico-econo-miche, esperienze e prospettive”, per una sensibilizzazione delle problematichelegate alla corrosione, protezione e preservazione di tali reti. La manifestazio-ne è indirizzata a tutti gli operatori del settore idrico, tecnici, associazioni-società di settore e mondo universitario. Il programma di massima prevedeuna descrizione dello stato delle reti idriche in Italia (stato dell’arte, scenari disviluppo e di normazione), per poi affrontare i problemi di corrosione e isistemi di protezione (rivestimenti, protezione catodica). La giornata si conclu-

derà fornendo alcuni esempi di esperienze di campo e discutendo quelle che saranno le prospettive future in questosettore. L’iscrizione al Convegno è gratuita. Si raccoglieranno le adesione sino a raggiungimento dei 150 posti disponibili. Periscriversi è obbligatorio contattare la Segreteria del Convegno (polilapp@chem.polimi.it – Ing. Silvia Beretta)

EUROCORR – EUROPEAN CORROSION CONGRESS

Estoril (Portogallo) (1-5 settembre 2013)Si è svolto in Portogallo il congresso EUROCORR, l'evento più importante in Europa e un punto di riferimento in tuttoil mondo sui temi della corrosione e della protezione. Il convegno, che ha visto la partecipazione di quasi 800 delegati,aveva come tema centrale "strategie innovative anti-corrosione per i materiali nei sistemi di produzione di energia". Per infor-mazioni http://www.eurocorr2013.org. L’edizione 2014 del convegno EUROCORR si svolgerà in Italia, a Pisa, dall’8 al 12 settembre. Per informazionihttp://www.eurocorr2014.org.

CORSI DI PROTEZIONE CATODICA IN ACQUA DI MARE E NEL CALCESTRUZZO ARMATO

Visto il successo, anche nel 2014 saranno organizzati i corsi per la certificazione del personale addetto alla protezionecatodica di Livello 2 nel settori acqua di mare e calcestruzzo. Come tradizione, il corso dedicato alle opere in calce-struzzo armato sarà svolto in lingua inglese, per rispondere alle richieste arrivate da varie parti d’Europa.Le date sono le seguenti:

- Acqua di mare 23-27 giugno (con esame di certificazione il 28 giugno)- Calcestruzzo 14-18 luglio (con esame di certificazione il 19 luglio)

Per informazioni consultare il sito APCE (www.apce.it) o contattare la Segreteria dei Corsi (polilapp@chem.polimi.it –Ing. Silvia Beretta)

RIUNIONI DI FINE ANNO DEGLI ORGANI DIRETTIVI APCE:116° CTC E 119MA ASSEMBLEA DEI SOCI, TORINO 20/11/2013

Le prossime Riunioni degli Organi Direttivi di APCE, il 116° Comitato Tecnico Centrale e la 119a Assemblea dei Soci,sono fissate per mercoledì 20/11/2013 presso AES – Azienda Energia e Servizi Torino S.p.A., Corso Regina Margherita52 – 10153 TORINO (TO), a partire dalle ore 11.45, con le due Riunioni consecutive. Gli aventi diritto riceverannocon congruo anticipo la Convocazione alle due Riunioni con gli Ordini del Giorno e gli altri dettagli organizzativi. Siprega di confermare la partecipazione alla Segreteria APCE.

N E W S

Scopo della giornataL’APCE, associazione a carattereculturale / scientifico, è da sempreattiva su tutto il territorio nazionalecon un’organizzazione articolata inComitati Tecnici Territoriali (CTT) i cuiesperti si riuniscono periodicamenteper collaborare nella risoluzione dei pro-blemi connessi con la protezione dallecorrosioni elettrolitiche che possono inte-ressare le strutture metalliche. Il ComitatoTecnico Centrale (CTC), l’organo che coordi-na le attività dell’associazione, ha accolto larichiesta dei CTT sulla necessità di effettuare sututto il territorio nazionale delle giornate di stu-dio. Esse si terranno nel corso del 2013 peraggiornare tecnici e operatori sui criteri di prote-zione catodica ai sensi della normativa di ultima /prossima emissione.Questa tematica è ritenuta elemento fondamentale perraggiungere l’efficacia della protezione catodica, perridurre i costi di gestione dei sistemi di protezione catodi-ca e per contenere le mutue interferenze elettriche trastrutture coesistenti protette catodicamente.

Chi partecipa La giornata di aggiornamento è aperta sia ai soci APCE che ainon soci APCE, al personale deputato alle attività di protezio-ne catodica non certificato UNI EN 15257, agli addetti di prote-zione catodica certificati LIV 1 - LIV 2 - LIV 3 UNI EN 15257.I singoli eventi sono organizzati dai Comitati Tecnici Territoriali(CTT) di Bologna, Milano, Torino, Genova, Roma, Bari, Catania,Venezia, Firenze, Napoli.

Programma TecnicoGli argomenti trattati nella giornata di studio “PROTEZIONE CATO-DICA DI STRUTTURE METALLICHE INTERRATE – GAS E ACQUA ”sono i seguenti:• principi della corrosione elettrolitica,• criterio di protezione catodica secondo normativa,• attuazione di un sistema di protezione catodica,• collaudo di un sistema di protezione catodica,• criteri di verifica e manutenzione di un sistema di protezionecatodica.

Orario di Lavoro: • 8.30 benvenuto ai partecipanti alla giornata di studio• 8.45 inizio lavori• 10.30 ÷ 10.45 pausa caffè• 12.15 ÷ 13.30 pausa pranzo• 15.00 ÷ 15.15 pausa caffè• 16.30 termine lavori

Docenza La docenza è garantita da esperti del settore certificati 3° LIV EN 15257.

Calendario e indicazione Referenti CTTLe giornate di studio “PROTEZIONE CATODICA DI STRUTTUREMETALLICHE INTERRATE – GAS E ACQUA” sono state prefissatenelle seguenti giornate, riportate in ordine di data con indicazionedei CTT organizzatori e relativi referenti:• CTT Bologna, 28 marzo 2013Sig. Stefano Sbarzagli - s.sbarzagli@rfi.it - Tel. 051 2586670• CTT Milano, 14 maggio 2013Sig. Fabio Brugnetti - fabio.brugnetti@apce.itTel. 02 37039408 cell. 346 6821564• CTT Torino, 21 maggio 2013Sig. Claudio Gianolio -claudio.gianolio@mail.italgas.itTel. 011 2394485• CTT Genova, 11 giugno 2013Sig. Riccardo Tomelleri - riccardo.tomelleri@genovaretigas.itTel. 010 5586723• CTT Roma, 18 giugno 2013Sig. Claudio Spalvieri - c.spalvieri@rfi.it - Tel. 06 44105678• CTT Bari, 24 settembre 2013Sig. Mario Dicuonzo - mario.dicuonzo@snamretegas.itTel. 080 5919288• CTT Catania, 25 settembre 2013Sig. Francesco Tasco - francesco.tasco@snamretegas.itTel. 095 7574319• CTT Venezia, 8 ottobre 2013Sig. Pietro Sartori - pietro.sartori@mail.italgas.itTel. 041 3945088• CTT Firenze, 5 novembre 2013Sig. Massimo Tiberi - tiberi@geaspa.com - Tel. 056 4453686• CTT Napoli, 3 dicembre 2013 Sig. Luigi Pollio - luigi.pollio@napoletanagas.itTel. 081 5831726

Associazione per la protezione dalle corrosioni elettrolitiche

1° Edizione 2013 - Giornata di studio“Protezione catodica di strutturemetalliche interrate gas e acqua”

in collaborazione con i Comitati Tecnici Territoriali (CTT) presenta:

http://www.apce.it/news/1-edizione-2013-giornate-di-studio-apce/Per maggiori informazioni clicca il link:

sponsors

APCE Service S.r.l. - Società a Responsabilità Limitata con Socio Unico

Uffici di Amministrazione Unica e Segreteria

l’EditorialEdi ViNcENzo Mauro caNNizzo

ell’ambito del 150° dalla fondazione del Politecnico di Milano, afine settembre si è tenuto il convegno “Pietro Pedeferri e lascuola di corrosione e protezione dei materiali”. Una delle duegiornate è stata in gran parte dedicata alle problematiche lega-te alle armature del calcestruzzo. Si sono considerati fonda-mentalmente due approcci: la prevenzione e gli interventi

per arrestare o eliminare i danni derivanti dalla corrosione.Il primo approccio si riferisce alla cosiddetta “prevenzione catodica”, ideata

negli anni ’80 da Pedeferri ed ormai giunta a maturazione. Pedeferri introdusse l’innovativo concettoche si poteva proteggere il materiale (acciaio al carbonio) operando nella zona della “passività imper-fetta”, col vantaggio di utilizzare basse correnti. L’utilizzo di questa tecnica si traduce in un aumentodei tempi di vita delle infrastrutture (ponti, porti, viadotti) e soprattutto in un abbattimento dei costialtrimenti necessari per manutenzionarle: ormai queste opere possono essere quindi progettate convite medie dell’ordine dei 50 anni. Il secondo approccio riguarda invece i possibili interventi per conservare il calcestruzzo armato eridurne l’alterazione della superficie: stiamo parlando dei “metodi elettrochimici temporanei”. Si trat-ta di una vera e propria bonifica di durata limitata (al massimo poche settimane) ma con l’utilizzo dicorrenti molto più alte rispetto a quelle della classica protezione catodica.Questo numero è quindi dedicato a tali tecniche il cui successo e diffusione sono in costante aumen-to in tutto il mondo.Voglio infine fare un breve accenno al prossimo evento organizzato da APCE presso il Politecnico diMilano: il 26 novembre infatti si terrà il workshop “Protezione delle reti idriche dalla corrosione”. E’la prima volta che si tenta di fare il punto sulle tecniche di protezione dalla corrosione applicate almondo dell’acqua. Vogliamo mettere insieme le esperienze maturate nelle varie aziende del settore,il mondo della regolazione e quello della normazione tecnica: siamo infatti convinti che è possibileincamminarsi in un percorso virtuoso dove si incontrino i vari interessi, tutti legittimi, ed APCE vuoledare il suo contributo.

Buona lettura!

V. Mauro CannizzoPresidente APCE

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ell'ambito delle celebrazioni per il 150° del Politecnico di Milano, PoliLaPP(Laboratorio di Corrosione dei Materiali "Pietro Pedeferri") ha organizzato ilConvegno “Pietro Pedeferri e la scuola di corrosione e protezione deimateriali al Politecnico di Milano” che si è svolto presso il Politecnico diMilano il 26 e 27 settembre 2013. L'iniziativa ha voluto ricordare il contributo che il Politecnico di Milano ha datoallo studio della corrosione e protezione dei materiali, ripercorrendo il lavoro

svolto da scienziati come Roberto Piontelli, Giuseppe Bianchi, Bruno Mazza, Dany Sinigagliae Pietro Pedeferri. Quest'ultimo, che ha tenuto il primo corso in Italia di Corrosione eProtezione dei Materiali Metallici a partire dal nel 1968, ha contribuito alla nascita di unavera e propria Scuola di corrosione divulgando la cultura della corrosione e protezione deimateriali anche a livello internazionale. Il Convegno ha ripercorso i principali contributi di Pietro Pedeferri sia in ambito scientifico(in particolare per quello che riguarda la durabilità delle strutture in calcestruzzo armato,con particolare riferimento alla prevenzione catodica, tecnica proposta da Pedeferri neglianni ’80, l’utilizzo della protezione catodica per strutture off-shore, la corrosione localizzatadegli acciai inossidabili, la corrosione nel mondo dei beni culturali) che artistico (l'ossidazio-ne anodica del titanio). In relazione a quest'ultimo tema, nei giorni del Convegno è stata alle-stita una mostra in cui sono state esposte 35 opere su titanio realizzate da Pietro Pedeferria partire dagli anni ’80 fino al 2008. Sempre nell’area mostra è stato possibile consultare i35 libri scritti da Pedeferri, sia quelli scientifici, che quelli legati alla colorazione del titanio,e prendere visione degli 11 poster in cui sono state ripercorse le principali tappe del per-corso scientifico e artistico di Pietro Pedeferri, tra cui si ricorda ovviamente la colorazionesu titanio, le scoperte nell’ambito della protezione delle armature nel calcestruzzo, i contri-buti nel campo della protezione catodica delle strutture offshore e nella conservazione diebeni culturali.La prima giornata del Convegno si è aperta con i saluti della autorità: sono intervenuti ilprof. Giulio Ballio (rettore del Politecnico di Milano dal 2002 al 2010), il prof. Maurizio Masi(attuale Direttore del Dipartimento Chimica, Materiali e Ingegneria Chimica "G. Natta") e

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il prof. Luciano Lazzari (Responsabile di PoliLaPP).Sono quindi seguite le memorie presentate da ben 38 relato-ri, di cui 3 stranieri, provenienti da Svizzera, Spagna e Olanda. Nella prima mattinata si sono ripercorse le tappe storiche diPietro Pedeferri scienziato, ingegnere, didatta e artista. Il Prof.Lazzari ha ricordato i momenti più importanti della vita diPedeferri, dai suoi studi a Pavia, fino ai primi anni alPolitecnico di Milano e alle sue esperienze all’estero, tra cuisi ricorda il periodo a Cambridge e quello in Somalia. Lazzariha anche ricordato come Pedeferri sia stato capace di essereun “maestro”, creando appunto a Milano la scuola di corrosio-ne. Parallelamente all’attività scientifica, Pedeferri si era dasempre dedicato alla colorazione anodica del titanio: MariaPiaPedeferri, Giancarlo Consonni e Angelo Stella hanno illustra-to con chiarezza come da una semplice lastra di titanio metal-lico Pedeferri sia stato in grado di ottenere colori, forme,apparenze e movimenti, citando più volte gli stessi testi chePietro Pedeferri aveva scritto a riguardo. Infine meritano di essere citati gli interventi del prof. AlbertoCigada (Politecnico di Milano ) e dell’Ing. Bruno Bazzoni(Cescor srl): il primo ha ricordato con simpatia le collabora-zioni scientifiche con Pedeferri nel campo dei biomateriali, ilsecondo invece ha illustrato i contributi di Pedeferri nel set-tore dell’ingegneria della corrosione, non tralasciando anche ledoti didattiche di Pedeferri. Chi ha avuto la fortuna di averlocome docente, di sicuro non dimentica le sue lezioni!Nel pomeriggio sono iniziate le sessioni scientifiche. Sonostati presentati 12 lavori sui seguenti temi: la corrosione loca-lizzata degli acciai inossidabili, la corrosione nel campo petro-lifero, la corrosione negli impianti geotermici, l’efficacia deirivestimenti nella prevenzione della corrosione, la conserva-zione dei beni culturali. La sessione mattutina di venerdì 27 settembre è stata dedica-ta alla durabilità delle strutture in calcestruzzo, settore in cuiPedeferri ha aperto a partire dalla fine degli anni ’80 una verae propria scuola riconosciuta ormai a livello internazionale.Sono state presentate 11 memorie dedicate sia alla corrosio-ne delle armature nel calcestruzzo (confrontando il compor-tamento di barre in acciaio al carboni, zincate o in acciaioinossidabile) sia alla tecniche elettrochimiche nel calcestruz-zo, con particolare rifermento alla prevenzione catodica,tecnica “inventata” dallo stesso Pedeferri e citata nella norma-tiva europea di settore, dove è presente l’ormai ben notoDiagramma Pedeferri che illustra le condizioni di prote-zione (in particolare il potenziale di protezione) in funzionedel tenore di cloruri presente nel calcestruzzo. In questa ses-sione sono intervenuti tre relatori stranieri: il prof. BernhardElsener (ETH di Zurigo), la prof.ssa Carmen Andrade (CSI-DEM di Madrid) e il prof. Rob Polder (TNO di Delft).Infine la giornata si è conclusa con le 6 memorie dell’ultimasessione dedicata alle proprietà fotocataliche del biossido di titanio nanostrutturato, accresciuto siasu titanio metallico che applicato su altri materiali. Il convegno si è concluso con i saluti da parte del prof. Luciano Lazzari. Innanzitutto sono state rin-graziate le società che hanno sponsorizzato l’evento (MAPEI SpA, Cescor srl, PIZ Gruppo Zecca,Loterios, Fondazione Oronzio de Nora, APCE) e le Associazioni che lo hanno patrocinato (ATE,AIMAT, AIM, SCI - Divisione di Elettrochimica, AICAP, Centro Inox, Istituto Lombardo Accademia diScienze e Lettere, INSTM e NACE Italia): la buona riuscita delle due giornate è anche legata al lorocontributo.Infine Lazzari ha sottolineato la buona riuscita del convegno. Nelle due giornate hanno partecipatocirca 280 delegati: tecnici e specialisti che operano nel settore della corrosione e protezione deimateriali, tra cui numerosi amici di Pedeferri che hanno avuto modo nella loro vita di conoscere lesue capacità scientifiche e le sue doti umane. Ma ancor più importante è stata la presenza di delegatiprovenienti da tutte le università italiane in cui è presente un gruppo di ricerca di corrosione e dalleprincipali università dove è presente un gruppo di ricerca legato alla durabilità del calcestruzzo.È per questo, conclude Lazzari, che forse il titolo più corretto del Convegno sarebbe dovuto esserePietro Pedeferri e la scuola ITALIANA di corrosione e protezione dei materiali.

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uesta nota tratta dei metodi elettrochimici temporanei utilizzati come tratta-menti di bonifica del calcestruzzo armato. La rimozione elettrochimica deicloruri e la rialcalinizzazione elettrochimica sono considerati metodi consoli-dati, essendo stati introdotti da diversi decenni, e hanno gli obiettivi, rispetti-vamente, di rimuovere i cloruri e ripristinare l’alcalinità del calcestruzzo,ricreando così un ambiente favorevole alla ripassivazione dell’armatura. Diquesti metodi si descrivono gli effetti, le modalità di applicazione e gli sviluppi

recenti. Si riportano inoltre i principali risultati ottenuti dalle ricerche e dalle applicazio-ni in campo della rialcalinizzazione effettuate nei nostri laboratori. Si accenna poi aimetodi elettrochimici temporanei innovativi, che sfruttano la corrente applicata periniettare varie sostanze contenute nell’elettrolita (ad esempio inibitori di corrosione enanoparticelle) con l’obiettivo di migliorare le proprietà del calcestruzzo e la sua capa-cità di proteggere le armature dalla corrosione.

INTRODUZIONEI metodi elettrochimici temporanei sono trattamenti di durata limitata (da pochi giorni apoche settimane) che hanno l’obiettivo di modificare la composizione del calcestruzzosfruttando gli effetti della corrente applicata, in modo da migliorare alcune proprietà delcalcestruzzo e ripristinarne le caratteristiche protettive nei confronti dell’armatura.Questi metodi operano con correnti molto più elevate rispetto a quelle utilizzate nellaprotezione catodica, in modo da enfatizzare le conseguenze in termini, ad esempio, difenomeni di trasporto e di produzione di alcalinità, e con l’obiettivo di estendere gli effettiall’intero spessore del copriferro, in modo permanente e duraturo, anche in seguito allainterruzione della corrente.Esistono vari tipi di metodi elettrochimici temporanei per il calcestruzzo. La rimozionedei cloruri e la rialcalinizzazone sono considerati metodi consolidati, essendo stati intro-dotti negli anni ’80, sebbene come si vedrà nel seguito alcuni aspetti legati alla loro appli-cazione non siano ancora del tutto chiariti. Accanto a questi metodi “tradizionali”, sonostati recentemente proposti nuovi metodi che sfruttano la corrente applicata per favo-rire la penetrazione di sostanze contenute nell’elettrolita anodico, come ad esempio ini-bitori di corrosione e nanoparticelle, che esplicano ulteriori effetti benefici sul calce-struzzo e sulle armature. Attualmente questi metodi “innovativi” sono per lo più in fasesperimentale.Rispetto ai metodi di intervento convenzionali, i metodi elettrochimici hanno il vantaggiodi non richiedere la rimozione del calcestruzzo non protettivo che quindi, se meccanica-mente integro, può essere conservato. I metodi elettrochimici temporanei, inoltre, nonrichiedono un sistema anodico permanente e pertanto consentono di conservare la super-ficie del calcestruzzo. L’esigenza di non alterare la tessitura e il colore della superficie è

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Q u e s t a m em o r i a è s t a t a p r e s e n t a t a a l c o n v e g n o :P i e t r o P e d e f e r r i e l a s c u o l a d i c o r r o s i o n e e p r o t e -z i o n e d e i m a t e r i a l i a l P o l i t e c n i c o d i M i l a n oM i l a n o , 2 6 - 2 7 s e t t em b r e 2 0 1 3

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Metodi elettrochi-mici temporanei

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E. Redaelli,M. Carsana,M. Gastaldi,F. Lollini,L. BertoliniDipartimento di Chimica,Materiali e IngegneriaChimica “G. Natta”Politecnico di Milano

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spesso determinante nella scelta della tec-nica di intervento nel caso di edifici e operedi valore storico o architettonico.Questa nota tratta dei metodi elettrochimi-ci temporanei tradizionali e innovativi, lemodalità di applicazione e gli effetti sulladurabilità del calcestruzzo e delle armature.Inoltre, riporta l’attività sperimentale e leesperienze effettuate e attualmente in corsoin questo campo presso il LaboratoriomCD (Materiali Cementizi e Durabilità) delPolitecnico di Milano.

METODI ELETTROCHIMICI“TRADIZIONALI”

Rimozione dei cloruriLa rimozione dei cloruri dal calcestruzzomediante un processo elettrochimico fuintrodotta negli USA negli anni ’70 utilizzan-do un elettrolita liquido e tensioni moltoelevate; in Europa il trattamento venne bre-vettato dalla Noteby negli anni ’80 utilizzan-do polpa di cellulosa o shotcrete imbevuti diidrossido di calcio o acqua potabile e vol-taggi moderati (inferiori a 40 V) [1,2]. Daglianni ’90, numerosi articoli scientifici sonostati pubblicati su questo argomento. Nonesiste una normativa per la rimozione deicloruri, ma è stata pubblicata una specificatecnica [3].La rimozione dei cloruri prevede l’applica-zione di una corrente continua tra un anodotemporaneo, solitamente posto sulla super-ficie del calcestruzzo, e l’armatura (Figura 1).L’anodo è costituito da una rete di titanioattivato o di acciaio a contatto con acqua osoluzioni di idrossido di calcio saturo conte-nute in vasche orizzontali o verticali oppureinserita in paste che possono essere spruz-zate su superfici orizzontali o verticali. Lacorrente applicata, che è dell’ordine di 1-2A/m2 rispetto alla superficie dell’armatura,forza gli ioni cloruro a migrare dall’armatura(catodo) verso l’anodo. La durata del tratta-mento è di qualche settimana (6-10); al ter-mine di questo periodo, l’anodo e l’elettro-lita anodico contenente i cloruri vengonorimossi.La polarizzazione dovuta alla corrente appli-cata è tale da portare il potenziale dell’ac-ciaio a valori più negativi di –1 V/SCE e l’e-lettrolisi dell’acqua può produrre idrogenogassoso alla superficie dell’acciaio; gli ioniossidrile (OH–) prodotti aumentano il pHalla superficie dell’acciaio e questo effetto,combinato con la riduzione della concentra-zione degli ioni cloruro, porta alla ripassiva-zione dell’armatura. Gli ioni cloruro sonotrasportati verso il sistema anodico, dovesono ossidati a cloro gassoso oppure rimos-si insieme all’elettrolita anodico (a secondadel pH). I potenziali fortemente negativi e losviluppo di idrogeno comportano il rischiodi infragilimento da idrogeno sugli acciai ad

alta resistenza. Per questo motivo, la rimo-zione dei cloruri è una tecnica sconsigliatanel caso di strutture in calcestruzzo armatoprecompresso [4].Secondo la specifica [3] il trattamento sipuò considerare concluso se il contenutoresiduo di cloruri alla superficie delle arma-ture è dell’ordine di 0.4% rispetto alla massadi cemento, se la carica circolata è compresatra 1000 e 2000 Ah/m2 rispetto alla superfi-cie dell’armatura e se la mappatura dipotenziale effettuata dopo 4-6 mesi dallafine del trattamento indica l’assenza dimacrocoppie.

La quantità di cloruri rimossa dipende dallaloro concentrazione iniziale e dalla caricatotale circolata. La durata del trattamentodeve essere la minima possibile, così come ladensità di corrente applicata, al fine di limi-tare i possibili effetti collaterali. I cloruri contribuiscono solo in parte al tra-sporto della corrente, la restante parte ètrasportata da altri ioni (principalmente ioniossidrile). Inoltre, al diminuire della loroconcentrazione, diminuisce anche la frazio-ne di corrente trasportata; per questo moti-vo l’efficienza della rimozione diminuisce alprocedere del trattamento. In generale, l’ef-ficienza di rimozione dipende dal contenutoiniziale di cloruri e dalla sua distribuzione,dalla velocità di rilascio dei cloruri legati,dalla presenza di altri ioni e dalla geometriadell’armatura che determina la distribuzionedella corrente. L’efficienza attesa è dell’ordi-ne di 0.1-0.3 con punte massime di 0.5-0.7.Se i cloruri non sono penetrati dall’esterno,ma sono stati aggiunti all’impasto (tramitegli aggregati o l’acqua di impasto), l’efficienzadella rimozione è molto bassa.In genere, gli effetti del trattamento vengo-no valutati misurando il contenuto di cloruritotali. Tuttavia, sono i cloruri “liberi” discioltinella pasta cementizia ad essere rimossidalla corrente. Recentemente è stato dimo-strato che i cloruri liberi sono rimossi conrelativa facilità, e successivamente si instauraun nuovo equilibrio tra cloruri liberi e clo-ruri legati (mediante dissoluzione di questiultimi). La scarsa efficienza di rimozione è

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La rimozio-ne elettro-chimica deicloruri pre-vede l’appli-cazione diuna corren-te continuatra unanodo tem-poraneo ele armature

Figura 1 - Schematizzazione della applicazionedel trattamento di rimozione dei cloruri.

dovuta alla bassa velocità di rilascio dei clo-ruri legati rispetto alla velocità di rimozione.L’efficienza può essere notevolmentemigliorata se invece di applicare una corren-te continua e costante si introducono perio-di di spegnimento della corrente, durante iquali si instaura l’equilibrio tra cloruri liberie cloruri legati. In questo modo si riduce lacarica totale circolata e le sue possibili con-seguenze negative. La Figura 2 riporta l’an-damento della concentrazione dei cloruriliberi durante l’applicazione del trattamen-to; l’aumento del tenore di cloruri osserva-to in seguito alla accensione della correnteè stato attribuito al rilascio dei cloruriadsorbiti fisicamente sulla superficie deipori [5].

Affinché l’efficacia del trattamento sia man-tenuta nel tempo, è necessario che la quan-tità di cloruri che resta nel calcestruzzo nonsia tale da innescare la corrosione dellearmature per un certo periodo di tempo.Per stabilire se questa condizione si puòconsiderare verificata, in genere si prelevanocampioni di calcestruzzo prima, durante e altermine del trattamento per stabilire l’evo-luzione dei profili di concentrazione. Si ritie-ne che il trattamento abbia avuto buon esitoe possa essere considerato durevole se laquantità di cloruri alla superficie dell’acciaio

non supera 0.4% rispetto alla massa dicemento (purché l’ulteriore penetrazione dicloruri sia prevenuta mediante applicazionedi un rivestimento o di un trattamento idro-repellente).Il trattamento di rimozione dei cloruririchiede il monitoraggio del sistema di ero-gazione della corrente, in termini ad esem-pio di corrente circolante e tensione di ali-mentazione. È, inoltre, auspicabile che glieffetti del trattamento siano monitoratianche in seguito, ad esempio mediante map-pature del potenziale. Infine, possibili effetticollaterali legati alla applicazione della eleva-ta corrente catodica, come ad esempio lareazione alcali-aggregati, la perdita di ade-renza tra armatura e calcestruzzo e l’infragi-limento delle barre ad alta resistenza devo-no essere accuratamente presi in considera-zione prima della scelta di questa tecnica diintervento, ed eventualmente valutati in viapreliminare mediante applicazione su picco-le aree della struttura da trattare.

RIALCALINIZZAZIONEIl trattamento di rialcalinizzazione del calce-struzzo fu introdotto dalla Noteby neglianni ’80 e prevede l’uso di una rete diacciaio inglobata in polpa di cellulosa imbe-vuta con una soluzione di carbonato disodio come sistema anodico. Recentementeè stato proposto anche l’utilizzo di anodigalvanici [6]. Non esiste una normativa perla rialcalinizzazione, ma è stata pubblicatauna specifica tecnica [7].L’applicazione della rialcalinizzazione è ana-loga a quella della rimozione dei cloruri eprevede l’applicazione di una corrente con-tinua tra un sistema anodico temporaneo el’armatura (Figura 3). L’anodo è costituitoda una rete di titanio attivato o di acciaio acontatto con soluzioni di carbonato (tipica-mente di sodio). La corrente applicata, che èdell’ordine di 1-2 A/m2, è in grado di rialcali-nizzare spessori di calcestruzzo di diversicentimetri. La durata del trattamento variada qualche giorno a qualche settimana; altermine di questo periodo, il sistema anodi-co viene rimosso.Alla superficie dell’armatura sono prodottiioni ossidrile, una parte dei quali migraverso l’anodo; contemporaneamente, ionicarbonato penetrano dal sistema anodicoverso l’interno del calcestruzzo, attraversodiversi meccanismi (elettroosmosi, diffusio-ne, assorbimento capillare). I due fronti dirialcalinizzazione avanzano (Figura 4) equando si incontrano il copriferro risultacompletamente alcalino. Per determinare ladurata del trattamento si utilizza spesso uncriterio empirico secondo il quale la rialcali-nizzazione del copriferro si ottiene con unacarica circolata di 200-450 Ah/m2 (a secondadel tipo di cemento e della composizionedel calcestruzzo). Tuttavia, questo non indica

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Figura 2 - Andamento della concentrazione dicloruri liberi nel calcestruzzo in funzione deltempo (ripreso con modifiche da [5]).

Figura 3 - Schematizzazione della applicazionedel trattamento di rialcalinizzazione.

necessariamente l’avvenuta ripassivazionedella armatura. La determinazione della finedel trattamento viene effettuata analizzandoil contenuto di sodio nel calcestruzzo (pre-levato mediante carotaggio durante il tratta-mento) oppure mediante indicatori di pH (aquesto proposito, la timolftaleina, avendopunto di viraggio a pH circa 10, è considera-ta più indicata rispetto alla fenolftaleina cheha punto di viraggio a pH di circa 9).L’effettiva ripassivazione dell’armatura puòessere studiata mediante metodi elettrochi-mici, anche se la loro interpretazione puòessere più difficoltosa rispetto alle normalicondizioni di corrosione libera: ad esempio,il potenziale può richiedere tempi lunghiprima che gli effetti della polarizzazionecatodica si annullino, mentre la velocità dicorrosione misurata con il metodo dellapolarizzazione lineare presenta qualcheincongruenza, come si vedrà meglio nelseguito.Come già visto per la rimozione dei cloruri,anche per la rialcalinizzazione occorre con-siderare la durabilità del trattamento, cioèla possibilità di mantenere condizioni dipassività sulla armatura per tempi sufficien-temente lunghi, eventualmente ricorrendoa rivestimenti superficiali che impediscanola diffusione della anidride carbonica nelcalcestruzzo. Visti i valori di carica circolata,sensibilmente inferiori a quelli usati nellarimozione dei cloruri, in genere gli effetticollaterali legati alla applicazione del tratta-mento possono essere trascurati o preve-nuti: ad esempio, il rischio di reazione alca-li-aggregati può essere mitigato usandoelettroliti a base di litio, la perdita di ade-renza tra acciaio e calcestruzzo non è maistata osservata. Permangono, invece, i rischidi infragilimento da idrogeno su armaturead alta resistenza.

ESPERIENZEAL LABORATORIO mCD

In seguito alle prime ricerche effettuate daP. Pedeferri alla fine degli anni ’80 [8],diversi aspetti riguardanti i metodi elettro-chimici nel calcestruzzo sono stati studiatipresso il Laboratorio mCD del Politecnicodi Milano. I prossimi paragrafi riassumonobrevemente i risultati più significativi otte-nuti relativamente al metodo della rialcali-nizzazione elettrochimica.

Prove sperimentalisulla rialcalinizzazione

Diverse ricerche hanno studiato, medianteprove di laboratorio, il trattamento di rial-calinizzazione, in relazione sia al ripristinodella alcalinità del calcestruzzo, sia allecondizioni di corrosione delle armature.La rialcalinizzazione del calcestruzzodipende, oltre che dalla densità di caricacircolata, anche dal rapporto

acqua/cemento del calcestruzzo (a/c), daltipo di cemento e dal contenuto di cloruri.Ad esempio, la Figura 5 confronta l’avanza-mento della rialcalinizzazione nel coprifer-ro di provini cilindrici di calcestruzzo (conl’armatura posta lungo l’asse), aventi diver-sa composizione in termini di tipo dicemento, rapporto a/c e contenuto di clo-ruri. Lo spessore alcalino intorno all’arma-tura è maggiore per il calcestruzzo con a/cdi 0.7 rispetto al calcestruzzo con a/c di0.55. Poiché la quantità di alcalinità pro-dotta è la stessa nei due casi, si deduce chela maggiore porosità facilita il trasporto diioni ossidrile. Anche se l’indicatore fenolf-taleina non consente di discernere tradiversi valori di pH, si può supporre che ilpH sia inferiore nel caso di calcestruzzopiù poroso in quanto gli ioni ossidrile sonopiù “diluiti” nella soluzione dei pori. NellaFigura 5 si osserva che anche il contributoalla rialcalinizzazione dovuto alla penetra-zione dell’elettrolita alcalino risente dellaporosità del calcestruzzo. Un altro fattoreè il tipo di cemento: il calcestruzzo prepa-rato con cemento d’altoforno (CEM III/B)mostra spessori alcalini intorno all’armatu-ra inferiori rispetto a quelli di un calce-struzzo preparato con cemento portlandal calcare (CEM II/A-LL). La presenza dicloruri, anche in piccoli tenori, riduce lospessore di rialcalinizzazione, a causa delcontributo dei cloruri al trasporto dellacorrente (che è benefico in quanto allon-tana i cloruri dall’armatura, tuttavia riducela quantità di ioni ossidrile trasportatadalla corrente) [10].L’alcalinità del calcestruzzo in seguito altrattamento, rilevata mediante prova allafenolftaleina, non indica necessariamentecondizioni di passività sull’armatura, chedevono essere verificate. Considerato cheun pH di 11.5 è necessario per passivarel’acciaio, e che questo valore viene ottenu-to nel calcestruzzo a contatto con l’arma-tura in seguito alla applicazione del tratta-mento, è stato spesso assunto a priori chel’armatura sia ripassivata. Tuttavia è statoevidenziato che il comportamento allacorrosione dell’acciaio nel calcestruzzorialcalinizzato presenta delle differenzerispetto a quello dell’acciaio nel calce-struzzo inizialmente alcalino. In particola-re, a questo riguardo, sembra essere deter-minante lo stato di corrosione delle arma-

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Figura 4 - Avanzamento dei fronti di rialcaliniz-zazione durante il trattamento.

ture prima della applicazione del tratta-mento: ad esempio, la Figura 6 mostra lavelocità di corrosione misurata con la tec-nica della polarizzazione lineare prima edopo l’applicazione del trattamento. I pro-vini sui quali il trattamento è stato applica-to dopo pochi mesi di esposizione a unambiente umido, e quindi in seguito ad unbreve periodo di propagazione della cor-rosione, hanno mostrato una diminuzionedella velocità di corrosione. Invece, i provi-ni sui quali il trattamento è stato applicatodopo un anno di esposizione all’ambienteumido (provini precorrosi), durante ilquale la corrosione è propagata attivamen-te (senza però fessurare il copriferro),hanno addirittura mostrato un incrementodella velocità di corrosione. Questo èstato osservato su calcestruzzi di diversacomposizione e in diversi ambienti; è inte-ressante osservare che il potenziale del-l’armatura è sempre aumentato in seguitoal trattamento [10]. L’incremento dellavelocità di corrosione è stato osservatoanche da altri ricercatori [11]. Sono incorso ulteriori prove per meglio compren-dere questo fenomeno [12].

Applicazioni in campoIn campo sono stati eseguiti due interventidi applicazione del trattamento di rialcali-nizzazione. In entrambi i casi l’applicazionedell’intervento è stata preceduta da indagi-ni dettagliate, effettuate mediante provedistruttive e non distruttive, volte a stabili-re le cause, l’estensione e l’evoluzione deldegrado da corrosione.Il primo caso è relativo alle colonne delcampanile della Chiesa di Sant’Antonioabate a Valmadrera (LC), costruita neglianni 1926-1930 [13]. Le colonne si trova-no alla sommità del campanile a sostegnodella cupola, sono alte 8 metri e sono cave;lo spessore della parete di calcestruzzo èdi 55-78 millimetri. Le colonne presentano

danneggiamenti dovuti alla corrosione dacarbonatazione dell’armatura. In questocaso si è optato per l’intervento di rialca-linizzazione in quanto gli esigui spessoridella parete delle colonne non avrebberoconsentito la corretta esecuzione dell’in-tervento convenzionale (che prevede larimozione di tutto il calcestruzzo non pro-tettivo). Dopo una applicazione di prova supiccole zone di due colonne, si è deciso diapplicare il trattamento a tutte le colonneutilizzando una densità di corrente di 0.8A/m2 per 21 giorni. La Figura 7 mostra ilpotenziale dell’armatura delle colonnemisurato durante e in seguito alla applica-zione della corrente. Durante il trattamen-to si sono raggiunti potenziali molto nega-tivi, compresi tra –1 e –2 V/CSE; in seguito,il potenziale è aumentato e si è portato avalori di –0.35 V/CSE. I saggi alla fenolftalei-na effettuati su campioni di calcestruzzoprelevati dalle colonne hanno indicato l’ef-fettiva rialcalinizzazione del calcestruzzo,dovuta principalmente alla produzione di

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Il laborato-rio mCD delPolitecnicodi Milanostudia eapplica imetodi elet-trochimici

Figura 5 - Posizione del fronte di rialcalinizza-zione nel copriferro di provini con diversa compo-sizione [9].

Figura 6 - Velocità di corrosione prima e dopo iltrattamento, su provini con diversa composizioneesposti in ambiente umido.

Figura 7 - Potenziale dell’armatura misuratosulle colonne prima, durante e dopo il trattamen-to di rialcalinizzazione [13].

alcalinità alla superficie dell’armatura (ilcontributo legato alla penetrazione dell’e-lettrolita alcalino è risultato trascurabile).Il secondo caso è relativo ai pilastri dellaChiesa di Santa Maria dell’Annunciataall’ospedale San Carlo Borromeo diMilano, progettata da Gio Ponti e costruitanegli anni 1964-1967 [14]. I pilastri in c.a. sitrovano in un avanzato stato di degrado acausa della corrosione da carbonatazionedelle armature. In questo caso l’esigenza diconservare il calcestruzzo è derivata dallanecessità di conservare il “faccia a vista”originale dei pilastri. Il trattamento di rial-calinizzazione è stato applicato in via preli-minare su porzioni di due pilastri (1 A/m2

per 21 giorni); per confronto si sono con-siderate porzioni di riferimento lasciate talquali. L’effetto del trattamento è stato stu-diato con le consuete misure di potenzialee con il prelievo di campioni di calcestruz-zo; inoltre, al termine del trattamento sisono effettuate periodiche bagnature delcalcestruzzo per valutare le condizioni dicorrosione dell’armatura in condizionisimili a quelle reali (i pilastri erano tempo-raneamente protetti

dalla pioggia dal ponteggio). La Figura 8mostra l’andamento del potenziale dell’ar-matura nella zona soggetta a rialcalinizza-zione (a) e in quella di controllo (b). Siosserva che nella zona di controllo ilpotenziale è maggiore rispetto alla zonarialcalinizzata, tuttavia l’abbassamento delpotenziale che si verifica in seguito allabagnatura del calcestruzzo è più contenu-to per la zona rialcalinizzata, indicandoquindi un minore effetto della umidità,coerente con la ripassivazione dell’acciaio.

METODI ELETTROCHIMICI“INNOVATIVI”

I recenti sviluppi legati ai metodi elettro-chimici temporanei sono relativi alla com-binazione del trattamento (rimozione deicloruri o rialcalinizzazione) con l’iniezionedi sostanze contenute nell’elettrolita ano-dico, come inibitori di corrosione e nano-particelle, con l’obiettivo di migliorarealcune specifiche proprietà del calcestruz-zo e di prolungare gli effetti del trattamen-to nel tempo.

I metodielettrochi-mici innova-tivi preve-dono anchel’iniezione disostanzetrasportatedalla cor-rente: inibi-tori, nanoparticelle,sigillanti.

Figura 8 - Potenziale dell’armatura nella zona rialcalinizzata (a) e di controllo (b). Linee tratteggia-te = bagnature. Banda ombreggiata = trattamento di rialcalinizzazione [14]

L’iniezione di inibitori di corrosione èstata proposta sia per calcestruzzo carbo-natato [11] sia per calcestruzzo contami-nato da cloruri [15]. Ad esempio, la Figura9 mostra l’andamento della velocità di cor-rosione in un provino carbonatato sogget-to alla iniezione di etanolammina e, perconfronto, del provino di controllo, in con-dizioni cicliche di asciutto e bagnato. Lavelocità di corrosione è risultata più bassarispetto ai provini di controllo carbonatatie anche rispetto ai provini soggetti al solotrattamento di rialcalinizzazione. Questotrattamento è stato recentemente applica-to su una struttura reale [16].Per quanto riguarda l’iniezione di nanopar-ticelle, che è schematizzata in Figura 10,alcune pubblicazioni riportano la possibi-lità di forzarne l’ingresso mediante l’appli-cazione di corrente, aumentando la dura-bilità del calcestruzzo, sia in relazione afenomeni di degrado come l’attacco solfa-tico e il dilavamento, sia in relazione allacorrosione delle armature [17]. Gli effettidella aggiunta di nanoparticelle sulle pro-prietà del calcestruzzo hanno ricevutogrande attenzione negli ultimi anni; il mec-

canismo di iniezione consentirebbe disfruttare i benefici legati alle nanoparticel-le anche su strutture in calcestruzzo esi-stenti. Questo metodo merita ulterioriapprofondimenti prima di essere conside-rato praticabile [18]. A questo riguardo, neinostri laboratori è attualmente in corsouna ricerca sperimentale volta allo studiodegli effetti di alcuni tipi di nanoparticelle(nanosilice e nanoallumina) sul calcestruz-zo. Le nanoparticelle vengono aggiunte ini-zialmente al getto oppure iniettate nel cal-cestruzzo mediante una corrente; oltrealla verifica del meccanismo di iniezione, laricerca si propone di studiare gli effettidelle nanoparticelle sulle proprietà del cal-cestruzzo legate alla sua durabilità (carbo-natazione, penetrazione di cloruri, poro-sità). La ricerca è svolta nell’ambito di unprogetto europeo di collaborazione trauniversità europee (University ofPlymouth, Chalmers University ofTechnology, Politecnico di Milano) e cinesi(Zhejiang University, Shenzhen University).

CONCLUSIONII metodi elettrochimici temporanei posso-no costituire una valida alternativa nonsolo rispetto al metodo convenzionale, maanche rispetto ai metodi elettrochimicipermanenti (come la protezione catodica),in quanto consentono di conservare il cal-cestruzzo strutturalmente sano e di ridur-re l’alterazione della superficie.L’applicazione dei metodi elettrochimicitemporanei richiede una valutazione preli-minare dei possibili effetti collaterali dellacorrente applicata, come ad esempio ilrischio di infragilimento da idrogeno inpresenza di armature ad alta resistenza ola reazione alcali-aggregati. Inoltre, èopportuno prevedere delle forme di moni-toraggio degli effetti dei trattamenti anchein seguito alla loro applicazione per verifi-care le condizioni di corrosione dell’arma-tura.Accanto ai metodi elettrochimici tempo-ranei “tradizionali” sono in fase di sviluppometodi “innovativi” che sfruttano la cor-rente per iniettare nel calcestruzzosostanze con possibili effetti benefici sulcalcestruzzo e sulle armature. Questimetodi sono attualmente per lo più in fasesperimentale, e richiedono ulteriori indagi-ni per chiarire il meccanismo di iniezione eil mantenimento dei suoi effetti nel tempo.

RINGRAZIAMENTIQuesta nota è dedicata con grande affettoalla memoria di Pietro Pedeferri, comericonoscimento per i suoi contributi allostudio dei metodi elettrochimici nel calce-struzzo.

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Figura 9 - Velocità di corrosione dell’armatura inseguito al trattamento di iniezione elettrochimicadi inibitore (5 A/m2 per 7 giorni) e per confrontoin un provino di controllo carbonatato (ripresocon modifiche da [11]).

Figura 10 - Schematizzazione del meccanismo diiniezione di nanoparticelle cariche positivamente.

RIFERIMENTI

[1] L. Bertolini, B. Elsener, P. Pedeferri, E. Redaelli, R. Polder, Corrosion of steel in concre-te. Prevention, diagnosis, repair, 2nd ed., Wiley-VCH, Weinheim (2013).

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107.[12] E. Redaelli, A. Della Pergola, L. Bertolini, Rialcalinizzazione elettrochimica del calce-

struzzo carbonatato: studio del comportamento anodico in soluzione di armature inacciaio al carbonio, Giornate Nazionali AIM, Napoli (2013).

[13] L. Bertolini, M. Carsana, E. Redaelli, Journal of Cultural Heritage, Vol. 9, n. 4 (2008) 376.[14] L. Bertolini, E. Redaelli, D. Lattanzi, M. Mapelli, European Journal of Environmental and

Civil Engineering, Vol. 14, n. 4 (2010) 411.[15] Y. Liu, X. Shi, Corrosion Reviews, Vol. 27, n. 1-2 (2009) 53.[16] J. Kubo, Y. Tanaka, C.L. Page, M.M. Page, Construction and Building Materials, Vol. 39

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de, DEStech Publications Inc (2012).[18] M. Sánchez-Moreno, M.C. Alonso, I. Diaz, R. González, Improvement of hardened con-

crete durability by nanosilica electromigration, ICSHM (2013) 70.

a fondamentale applicazione della “prevenzione catodica” delle armature nel cal-cestruzzo è stata ideata e sviluppata dal Professor Pietro Pedeferri. Venne appli-cata con successo fin dal 1989 in Italia nel Viadotto San Nicola I della Roma -L’Aquila - Teramo e nel 1996 nella passerella occidentale della Sidney OperaHouse. Negli ultimi 20 anni si è diffusa nel mondo ed in particolare in NordEuropa, Medio Oriente ed Australia venendo riconosciuta come la più affidabile

tecnica di lotta alla corrosione per nuove costruzioni e infrastrutture in calcestruzzo arma-to esposte a possibile contaminazione da cloruri. Questa memoria è una rassegna di alcunidei più significativi casi industriali riportati nella letteratura internazionale.Durrat Al Bahrain ed il cantiere navale di NAKILAT in Qatar sono due recenti opere rea-lizzate in Medio Oriente. La Prevenzione Catodica del Swanson Dock West a Melbourne èstato il più grosso progetto completato in Australia nell’ultimo decennio.Altre significative esperienze in Cina e Nord Africa sono un segno di vitalità di questa tec-nica nei paesi emergenti.

INTRODUZIONELa “prevenzione catodica” è stata ideata dal Prof. Pietro Pedeferri nel corso degli anni ’80ed ha costituito una fondamentale novità per la protezione delle armature di acciaio al car-bonio nel calcestruzzo [1]. Mentre Stratfull, pioniere dell’applicazione della protezione cato-dica alle armature del calcestruzzo armato negli anni ‘50, portava l’acciaio in condizioni diimmunità termodinamica e Marcel Pourbaix nel 1972 introdusse il concetto di “protezioneper passività perfetta” [2,3], Pedeferri realizzò che si poteva portare e mantenere il mate-riale passivo ad operare nella zona della “passività imperfetta” già definita dallo stessoPourbaix. L’acciaio al carbonio nel calcestruzzo in ambiente a pH superiore a 11 si trova in condizionidi passività. Le cause che possono portare a corrosione sono l’abbassamento del pH pereffetto della carbonatazione o la presenza di cloruri liberi in tenori superiori mediamentea 600 ppm che distrugge il film di passività e causa condizioni favorevoli all’innesco di cor-rosione per pitting. Le condizioni di corrosione e protezione sono riassunte in Figura 1, ilcelebre “Diagramma Pedeferri” che prende il nome dal suo inventore [4]. Se le condizioni di potenziale e contenuto di cloruri ricadono nella zona (A) si ha innescoe propagazione di pitting (se è possibile il processo catodico di riduzione dell’ossigeno); laprotezione è possibile nella zona (B) se il pitting non è iniziato e in quella (C) per bloccareil pitting già innescato. La corrosione non si innesca finché il potenziale, E, è mantenuto al di sotto di Epitt che è lasoglia di potenziale oltre la quale il pitting si innesca. Mediante la circolazione di una piccolacorrente catodica, la prevenzione catodica (PrevC) mantiene il potenziale delle armaturepassive al di sotto di Epitt e quindi impedisce l’innesco della corrosione anche per alti tenoridi cloruri.

L

Q u e s t a m em o r i a è s t a t a p r e s e n t a t a a l c o n v e g n o :P i e t r o P e d e f e r r i e l a s c u o l a d i c o r r o s i o n e e p r o t e -z i o n e d e i m a t e r i a l i a l P o l i t e c n i c o d i M i l a n oM i l a n o , 2 6 - 2 7 s e t t em b r e 2 0 1 3

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Prevenzione catodicadelle armature nel cal-cestruzzo: il panorama internazionale

coNVEgNo

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S. TremoladaIndustrie De Nora S.p.A.20134 Milano

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Nella PrevC le armature passive sono pola-rizzate catodicamente fin dalla loro messa inopera di modo che la struttura risulti pro-tetta anche se i cloruri raggiungono concen-trazioni elevate alla superficie delle armatu-re nel corso della vita della struttura.Questo può accadere ad esempio sullesolette dei ponti dove sono sparsi sali anti-gelo o nella zona degli spruzzi di una strut-tura marina. La PrevC consente di applicare una piccolaquantità di corrente catodica e risulta esse-re la soluzione più ecocompatibile per lamanutenzione preventiva di strutture nuovein calcestruzzo armato soggette a potenzia-le contaminazione da cloruri. Infatti il quan-titativo di energia utilizzato, 0,04 GJ/m2 perl’installazione e 0,002 GJ/m2 all’anno per l’a-limentazione, è superiore a quello di uncomune coating cementizio o acrilico(rispettivamente 0,015 GJ/m2 e 0,025 GJ/m2),che hanno però ha una durata molto infe-riore e richiedono periodici lavori di manu-tenzione [5].Dal 2000 è disponibile uno standard euro-peo che nel 2012 è stato revisionato e pub-blicato come norma ISO 12696:2012 [6]valida a livello mondiale, nel cui ANNEX A“Principles of cathodic protection and itsapplication to steel in concrete” si fa ampioriferimento ai lavori del Prof. Pedeferri ed alconcetto di prevenzione catodica.

PRIME APPLICAZIONIIN ITALIA

Viadotto San Nicola IQuesta tecnica fu applicata per la primavolta in Italia nel 1989. Il sistema fu installatosulla carreggiata sinistra del viadotto SanNicola I sull’autostrada Roma – L’Aquila –Teramo (A24) [7]. Dal momento che sitrova nelle vicinanze della catena montuosadel Gran Sasso è soggetto a contaminazioneda cloruri per le grandi quantità di sali anti-gelo utilizzate.Il viadotto è una struttura continua compo-sta da 11 campate per una lunghezza totaledi 447,2 m. L’ampiezza della carreggiata sini-stra è di 12,5 metri. La superficie totale dicemento da proteggere era di 5600 m2. Lasoletta del ponte è composta di segmenti dicemento prefabbricato post-tensionato concavi di acciaio ad alta resistenza. La presenzadi acciaio ad alta resistenza, suscettibile adinfragilimento da idrogeno, ha reso necessa-rio particolari cautele per la realizzazionedella prevenzione catodica. Il potenzialedell’acciaio non doveva essere in nessunpunto più negativo di -900 mV (SCE) dal

momento che in ambienti alcalini (pH > 12)l’evoluzione di idrogeno può avvenire solo apotenziali più negativi di -950 mV (SCE).Questo ha reso la progettazione ed il moni-toraggio molto importanti e strettamentedipendenti dalla struttura al fine di otteneree verificare una distribuzione di corrente ilpiù possibile uniforme.

In particolare sono stati adottati alcuniaccorgimenti:a) la determinazione della quantità di rete

di titanio attivata con ossidi di metallimisti usata come anodo fu basata sullanecessità di proteggere le armature aduna profondità di 40 cm assumendo unadensità di corrente di protezione richie-sta di 10 mA/m2. Dal momento che ladistribuzione delle armature nel cemen-to non è in genere omogenea vennerousate combinazioni di rete singola, dop-pia e tripla per adattare l’erogazione dicorrente anodica alla densità delle arma-ture.

b) le zone anodiche sono state definite diridotte dimensioni (circa 100 m2) percontrollare la corrente su piccole areedella struttura. La rete anodica in ognizona è stata saldata con 4 distributori dicorrente (solitamente se ne usano 2)per ridurre la caduta ohmica nell’anodoa meno di 50 mV e favorire uniformità dierogazione di corrente anodica.

c) Sono state installate celle di riferimentoaffidabili e stabili, titanio attivato e argen-to/cloruro d’argento, vicino ai cavi diacciaio e alle armature con la distribu-zione di corrente più critica.

d) È stato installato un sistema di controlloremoto in grado di regolare la correntee di registrare i dati operativi.

Il sistema fu energizzato nel luglio del 1990con una densità di corrente media di6 mA/m2. Il voltaggio del trasformatore fu

Figura 1 - Il primo “Diagramma Pedeferri” cherappresenta le condizioni di corrosione delle

armature del calcestruzzo in funzione del poten-ziale e del contenuto di cloruri.

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circa 0,7/0,8 Volt dopo 24 ore. Le caduteohmiche in ogni zona non superarono i 50mV alla massima corrente di progetto conuna polarizzazione media di 200 mV. I cavitensionati avevano potenziali molto piùpositivi di -900 mV (SCE).

Viadotti A32Torino-Bardonecchia-Frejus

Nei primi anni ’90 la prevenzione catodicafu applicata su entrambe le carreggiate diotto viadotti post-tensionati dell’autostradaA32 Torino-Bardonecchia-Frejus per untotale di 100000 m2 di superficie [8].L’autostrada si trova sul versante italianodelle Alpi Occidentali ed in quest’area i saliantigelo vengono usati copiosamente duran-te la stagione invernale. La prevenzionecatodica fu installata per prevenire corrosio-ne indotta da cloruri sui ponti e sugli sparti-traffico “New Jersey”.I principi fondamentali della progettazionefurono fissati come segue:

• Prevenire la corrosione delle armaturedel ponte fino ad una profondità massi-ma di 400 mm;

• Evitare la sovra protezione dei tirantiin acciaio ad alta resistenza;

• Ottenere una vita di progetto di 50anni.

I sistemi anodici selezionati per questo pro-getto furono le reti e i nastri di rete in tita-nio attivato. Gli anodi furono installati prin-cipalmente in cantiere durante la costruzio-ne dei segmenti prefabbricati e parzialmentesulla soletta del ponte dopo la costruzione.Il sistema di alimentazione venne progettatoper fornire una densità di corrente di prote-zione massima di circa 10 mA/m2, riferita allasuperficie dell’acciaio. La massima densità dicorrente di progetto ammessa nel cementoè 110 mA/m2.In coincidenza con l’apertura al trafficoautostradale il sistema di prevenzione cato-dica fu energizzato nella primavera del 1993con una densità di corrente di protezioneiniziale di 2 mA/m2. L’efficacia della preven-zione catodica è stata verificata con il crite-rio della depolarizzazione catodica di 100mV in 4 h (mentre per ottenere la completadepolarizzazione in caso di protezione cato-dica sono necessarie 24 ore). In realtà trat-tandosi di strutture nuove sono state ottenu-te depolarizzazioni superiori ai 150 mV in 4h. Il potenziale misurato con le sonde argen-to/cloruro d’argento è sempre stato rileva-to di 500 mV superiore alla soglia critica perl’evoluzione di idrogeno. In fase di progettole cadute ohmiche nelle reti di titanio sonostate mantenute sotto i 100 mV alla massi-ma corrente di alimentazione per evitarelocali condizioni di sovra protezione.

PROGETTI IN AUSTRALIAIn Australia la prevenzione catodica è statautilizzata principalmente per proteggeredalla corrosione elementi strutturali diponti e infrastrutture localizzati nella zonadelle maree o in quella degli spruzzi.

Sydney Opera HouseIl più celebre di questi progetti di preven-zione catodica riguarda la passerella occi-dentale della Sydney Opera House [9]. Lacorrosione delle armature indotta da cloru-ri aveva causato problemi di deterioramen-to di alcuni elementi della sottostruttura.Nell’ambito di un ambizioso programma diristrutturazione nel 1996 fu installato ilprimo sistema di prevenzione catodica nelterritorio australiano per bloccare la corro-sione degli elementi strutturali (moli e intra-dosso) e per migliorare la resistenza allacorrosione delle armature dei nuovi ele-menti in cemento prefabbricato che avreb-bero potuto essere interessati da futuracontaminazione da cloruri.La struttura fu suddivisa in 68 zone separateelettricamente sulla base della geometriadegli elementi e delle diverse condizioniambientali di esposizione: zona delle maree,sommersa e atmosferica. Questa minuziosasuddivisione si rese necessaria per garantireuniforme distribuzione di corrente, evitarecorrenti vaganti e assicurare che eventualicorto circuiti potessero essere facilmenteindividuati ed eliminati durante la fase dicostruzione. Il materiale anodico più appro-priato fu ritenuto il LIDA®1 GRID per laflessibilità che consente nella progettazioneed installazione con spaziature differenti persoddisfare le diverse densità di corrente diprotezione richieste nella struttura. Per laprotezione degli elementi sommersi furonoutilizzati tondi di titanio attivati con ossidi dimetalli misti immersi in acqua.L’area totale di applicazione della prevenzio-ne catodica (elementi in cemento prefabbri-cato) fu di 742 m2 per una corrente di pro-getto di 10 A adottando una densità di cor-rente di progetto di 10 mA/m2. Le armaturefurono saldate per assicurare continuitàelettrica e l’assieme di anodo e distanziatoriin cemento fu fissato alla gabbia delle arma-ture usando delle fascette di plastica conuna spaziatura di 250 mm. Per ogni elemen-to di cemento prefabbricato i distributori dicorrente in titanio furono saldati a punti aglianodi e vennero realizzate le connessionidei cavi alle armature. Gli elettrodi di riferi-mento furono fissati alle armature permezzo di fasce di plastica. Furono condotteprove di continuità sulle armature e testper accertare l’assenza di corto circuitiprima, durante e dopo la colata di cemento.Il sistema di monitoraggio conteneva un tota-le di 80 elettrodi di riferimento:

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itLa preven-zione cato-dica dellaarmaturenel calce-struzzo –tecnicainventata emessa apunto daPietroPedeferri –fu applicataper laprima voltain Italia nel1989 sulviadottoSan NicolaI sull’auto-strada A24Roma –L’Aquila –Teramo

1 - LIDA® è un marchio registrato di Industrie De Nora.

argento/argento cloruro e elettrodi di titanioattivato nel cemento; elettrodi di zinco nel-l’acqua di mare. Per le zone atmosferica edegli spruzzi fu utilizzato come criterio diprotezione il criterio dei 100 mV: “le armatu-re immerse nel calcestruzzo sono da ritenereprotette se il loro potenziale subisce unavariazione nelle prime 24 h di almeno 100 mV,a partire dal valore misurato nell’istante del-l’interruzione di corrente” (come descrittonello standard ISO [6]).Per gli anodi immersi in acqua fu utilizzato ilcriterio di un potenziale con corrente appli-cata dell’acciaio più negativo di -900 mV esuperiore ai -1100 mV (rispetto aAg/AgCl/0,5M KCl) secondo lo standardAS2832.5 [10].Il sistema computerizzato di controllo era ingrado di limitare la corrente ed il voltaggiomassimi per ogni zona e di regolarli in con-tinuo per ottenere il potenziale off istanta-neo desiderato. Il sistema di prevenzione catodica fu attivatonel maggio del 1996. I dati di funzionamentodopo 30 mesi dimostrarono che il sistemafunzionava molto efficacemente mantenen-do tutte le strutture in condizioni di prote-zione e con potenziali molto lontani dallecondizioni di sovra protezione nei telai aforma di A (dove era installato dell’acciaiopost-tensionato). Nel 2004-2005 fu effettua-ta un’accurata ispezione del sistema a quasi10 anni dall’installazione [11] incrociando idati registrati ogni 6 mesi dal sistema dimonitoraggio con rilevazioni manuali conuna sonda portatile Cu/CuSO4. Non è statoriscontrato deterioramento visibile delsistema, scheggiatura o delaminazione delcemento negli elementi dove la prevenzionecatodica è installata. Le letture con la sondaportatile hanno confermato che ogni ele-mento prefabbricato riceveva corrente diprotezione. Tutti i componenti del sistemaerano ancora in buono stato e funzionantiinclusi i trasformatori che hanno richiesto lasostituzione di alcune schede elettroniche.Solo il 17% delle celle di riferimento, soprat-tutto Ag/AgCl, sono state trovate instabili esono state escluse dai test futuri. I potenzialioff istantanei rilevati erano al di sotto dellivello a cui può avvenire l’evoluzione diidrogeno. Gli alimentatori sono sempre statiutilizzati a voltaggio costante. Questa è lamodalità più sicura per utilizzare la preven-zione catodica con strutture contenentiacciaio pre-tensionato in quanto è possibilelimitare il voltaggio operativo massimo. La densità di corrente operativa effettiva èrisultata essere compresa tra 2 e 5 mA/m2.

Swanson Dock West MelbourneSwanson dock è il principale porto contai-ner di Melbourne con due banchine, East eWest, ciascuna lunga circa 1 km [12].Swanson Dock West fu costruito in diversistadi tra il 1974 e il 1988 con posti d’anco-

raggio molto differenti fra loro per il tipo dicostruzione e le condizioni ambientali. A Swanson Dock Melbourne sono statiinstallati tre principali sistemi di protezionecatodica nel 2008-2009:• Travi trasversali nella zona delle mareenei punti di ancoraggio 3 e 4, utilizzandoanodi interni in zone che proteggono lasezione della trave esposta alla marea eall’atmosfera;

• Sezioni delle travi del nuovo sistemaparabordo nei punti di ancoraggio 1 e 2utilizzando come anodi nastro di rete dititanio attivato con ossidi di metallimisti;

• Sistema da 3500 A con anodi immersi inacqua per proteggere le travi in cementonella zona delle maree e le palificazioniin acciaio sommerse.

La tecnica della prevenzione catodica è stataapplicata nel secondo sistema dove è statoapprontato un impianto pilota al fine di vali-dare o modificare il progetto prima dell’in-stallazione su larga scala. Le sezioni delletravi del parabordo nei punti di ancoraggio1 e 2, lungo circa 500 m, erano pesantemen-te contaminate da cloruri con molti feno-meni di fessurazione e scheggiatura. Il para-bordo è collocato circa mezzo metro al di

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Figura 2 - Swanson Dock West ha 4 posti diancoraggio ed è lungo circa 1 km.

Figura 3 - Le due banchine West (a sinistra) eEast (a destra) del porto container di Melbourne.

sopra del livello dell’alta marea. Era necessa-rio installare un nuovo sistema parabordoper le navi e per questa ragione era neces-sario rinforzare le travi per sopportare irelativi carichi. Nel procedere ad un’operadi ricostruzione delle travi si decise di incor-porare un sistema di prevenzione catodica.A causa dei limitati stanziamenti economicisi decise di procedere alla ricostruzione soloin 30 punti, ciascuno di una lunghezza di 3,5m, proteggendo fino ad un’altezza di 0,5 mdalla base della trave.Il progetto preliminare prevedeva di utilizzarecome anodi nastri di titanio attivato con ossi-di di metalli misti installati su distanziatoriisolanti, le cui quantità sono state calcolateassumendo conservativamente una densità dicorrente di protezione di 20 mA/m2 diacciaio. Gli anodi sono stati installati per tuttala lunghezza della sezione (3,5 m), due anodisu ogni lato e tre sulla base per proteggere latrave dalla base ad un’altezza di 0,5 m. Ilprimo dei 30 punti è stato usato comeimpianto pilota (Figure 4 e 5).

La sezione è stata riparata con gunite appli-cata con aria compressa ed il cemento hasubito una maturazione di 28 giorni primadell’ avviamento del sistema di prevenzionecatodica. Il monitoraggio è stato completatoimpiantando nel cemento due celle di riferi-

mento, una posta al livello di 0,5 m dallabase. È stata anche eseguita una mappaturadi potenziale con una sonda esterna neipunti di una griglia di lato 250 mm.Dopo aver energizzato il sistema per tregiorni alla massima corrente di progetto di132 mA è stato eseguito un test di depola-rizzazione per 24 ore. L’impianto pilota nonha raggiunto il criterio dei 100 mV con unadepolarizzazione media di circa 55 mV econ depolarizzazioni di 35 mV e 64 mVrispettivamente per i due elettrodi di riferi-mento incorporati nel calcestruzzo. Essendoi risultati chiaramente insoddisfacenti l’im-pianto è stato nuovamente energizzato perun periodo di 10 giorni con i risultatiseguenti:• In 24 ore solo il 40% dei punti della gri-glia ha raggiunto i 100 mV di depolariz-zazione con il 58% dei punti che hannorealizzato più di 90 mV.

• La variazione di potenziale negativa dalpotenziale naturale risultava esseremolto soddisfacente con più del 97% deipunti che avevano una variazione supe-riore ai 150 mV.

• Approssimativamente il 50% dei puntidella griglia ha raggiungo il criterio dipotenziale assoluto ( inferiore a -720 mVAg/AgCl/ 0,5 M KCl come previsto dallostandard ISO [6]). Alle estremità dellazona da proteggere non è stato soddi-sfatto questo criterio.

• Dopo una polarizzazione di 72 ore il90% dei punti della griglia aveva raggiun-to una depolarizzazione di 100 mV ma ingenerale non alle estremità della zona daproteggere. Questo criterio esteso èprevisto dallo standard australiano per laprotezione catodica dell’acciaio nel cal-cestruzzo AS 2832.5 2008 [10]

Risultò chiaro che la velocità di depolarizza-zione era molto lenta nella trave di cementoricostruita, probabilmente a causa dellagunite densa e secca e del fatto che ilcemento era stato applicato da meno di duemesi. Tuttavia anche considerando il perio-do di depolarizzazione esteso a 72 h, circa il10% dei punti della griglia e uno degli elet-trodi di riferimento incorporati nel calce-struzzo non hanno soddisfatto il criterio dei100 mV di depolarizzazione. Si è inoltrenotato che le aree non protette erano alleestremità della zona, alla fine della travelunga 3,5 m e nella parte più alta (a 0,5 m diquota dalla base).Fu pertanto deciso di modificare il progettoaggiungendo anodi addizionali. Fu aggiuntoun nastro di titanio attivato a base di ossididi metalli misti per ogni lato della trave, a500 mm dalla base ed un anodo trasversalead ogni estremità della sezione lunga 3,5 m.

Con questo nuovo progetto vennero instal-lati gli anodi in tutte e 30 le aree da rico-struire. Le aree furono raggruppate in zone

Figura 4 - Il progetto iniziale prevedeva due anodi installati lon-gitudinalmente per ogni lato della trave.

Figura 5 - La parte finale della sezione da 3,5 m con un elet-trodo di riferimento impiantato a 0,5 m dalla base

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a gruppi di cinque, per un totale di sei zone.La capacità totale risultò essere di 30 A e fuprevista una possibile espansione del siste-ma ad altre sezioni. Il sistema di prevenzionecatodica fu messo in funzione nel 2009 consufficiente polarizzazione delle armature esoddisfacendo pienamente il criterio dellapolarizzazione dei 100 mV.

PROGETTIIN MEDIO ORIENTE

Durrat Al BahrainDurrat Al Bahrain, la Perla Nascente, è unalussuosa città costruita su tredici isole arti-ficiali nel mare prospiciente la costa meri-dionale del Bahrain (Figura 6). Sulle isolesono in costruzione più di 2000 ville, 3000appartamenti, hotel di lusso e ristoranti. Leisole sono collegate fra loro da 13 ponti peruna lunghezza totale di 3,5 km. I ponti furo-no progettati in origine con armature inacciaio inossidabile, ma per motivi economi-ci si è preferito optare per normale acciaioal carbonio, utilizzando la prevenzione cato-dica come tecnica per aumentare la durabi-lità delle strutture [13]. Infatti a causa dell’al-ta temperatura, dell’umidità e dei cloruritrasportati dall’aria il clima del Bahraincostituisce uno degli ambienti più corrosividel pianeta per le armature del calcestruzzo.I ponti sono stati costruiti solo 2 m al disopra delle acque calde ed estremamentesaline (37-39 g/L) del Golfo Persico con unavita di progetto di 50 anni. Per raggiungerequesto traguardo sia l’acciaio inossidabileche l’uso di armature convenzionali con l’ap-plicazione della prevenzione catodica sonoconsiderati adeguati, ma la seconda soluzio-

ne ha portato ad una notevole riduzione deicosti, in quanto il costo dell’intero sistemadi prevenzione catodica è stato stimato in2130000 USD, contro un incremento dicosti previsto per l’utilizzo di acciaio inossi-dabile pari a oltre 22 Milioni di dollari ame-ricani.I parametri di progetto del sistema di pre-venzione catodica sono riportati in Tabella 1.

Il sistema di prevenzione catodica fu basatosu nastri di titanio attivati con ossidi dimetalli misti installati nella gabbia d’armatu-ra prima della colata di cemento. I ponti cheandavano protetti sono riportati in Tabella 2.Per ogni ponte sono state considerate perla protezione le aree seguenti: le armature

all’interno della soletta del ponte che sonoesposte all’acqua o all’atmosfera; le sezioni

Figura 6 - Durrat Al Bahrain

Tabella 2

Nome Lunghezza Totale N°

Atoll Bridges 162 m 6

Hotel Bridge 680 m 1

Ring bridges 518 m 2

Ring bridges 210 m 4

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Vita attesa di progetto 50 anni

Tipo di anodo Nastro di titanio attivato MMO

Densità di corrente catodica 5 mA/m2

Densità di corrente anodica Max 110 mA/m2

Criterio Protezione Depolarizzazione 100 mV o -720 mV vs. Ag/AgCl

Max dimensione zona 3°

Sistema di controllo Completamente sorvegliato e controllato da remoto

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delle spalle esposte all’atmosfera; l’areaesposta dei piloni che si estende tra le fon-dazioni in acciaio e la travatura. Le gabbie di armatura costituiscono la partenegativa, catodica del circuito del sistema diprevenzione catodica a corrente impressainstallato, i nastri di rete di titanio attivato laparte positiva, anodica. Le connessioni alnegativo sono state fatte mediante saldaturamentre gli anodi sono stati saldati ad unconduttore di titanio piatto a sua volta sal-dato ad un filo di titanio. Gli elettrodi di rife-rimento sono di due tipi: Argento/ArgentoCloruro e filo di titanio attivato con ossididi metalli misti annegato nel cemento.Considerando i parametri di progetto e ladensità dell’ acciaio è stata definita una spa-ziatura massima fra gli anodi pari a 300 mm. Ogni zona da 3 A è stata alimentata e con-trollata autonomamente. La zona è statadefinita considerando il limite di correntecombinando elementi strutturali attigui. Irequisiti di corrente di protezione per ognielemento strutturale erano quelli riportatiin Tabella 3.

La maggior parte delle zone era costituitada 4 solette prefabbricate e da 4 o 6 piloni.Solo alle estremità del ponte le zone eranocostituire da 1 spalla, 2 piloni e 2 o 4 soletteprefabbricate.Durante la prefabbricazione delle gabbie diarmatura per realizzare il sistema di preven-zione catodica sono stati installati insequenza:1. Spaziatori in cemento2.Barre sul fondo3. Fermagli di plastica4. Lavorazione delle armature5.Anodi e distributore di corrente saldatia punti

6.Cavi di alimentazione7.Connessioni al negativo saldate ad arco

Durante l’installazione dei vari componentidel sistema nelle gabbie d’armatura (Figura7) e prima della colata del cemento sonostati eseguiti costantemente controlli sullacorrettezza dell’installazione ponendo par-ticolare attenzione ad evitare cortocircuititra gli anodi e le armature e verificando ilposizionamento dei componenti in confor-mità ai disegni di progetto. Durante la cola-ta del cemento il sistema è stato controlla-to da ingegneri qualificati in protezionecatodica. I pilastri sono stati costruiti colando calce-struzzo in un involucro di acciaio e la pre-

venzione catodica è stata applicata alla testadel pilastro in quanto esposta all’atmosfera.L’anodo è stato installato nella gabbia d’ar-matura della testa del pilastro con il distri-butore di corrente posto perpendicolar-mente all’anodo. I cavi di alimentazione sonostati installati in canalette appositamentepredisposte nella soletta del ponte al fine diridurre al minimo l’impatto del sistema diprevenzione catodica sull’estetica dei ponti(Figure 8 e 9).

Non è stato possibile effettuare la messa infunzione del sistema di prevenzione catodi-ca di Durrat Al Bahrain successivamenteall’installazione in quanto non vi era ancoradisponibilità di alimentazione da rete a cor-rente alternata. Tuttavia al fine di verificarneil funzionamento è stata usata temporanea-

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Elemento Corrente di protezioneSoletta prefabbricata 662 mA

Sezione delle spalle 287 mA

Piloni (zona esposta) 31 mA

Tabella 3

Figura 7 - Gabbia d’armatura con prevenzionecatodica installata prima della colata in cantiere.

Figura 8 - Testa di un pilastro con sistema diprevenzione catodica installato.

Figura 9 - Il sistema di prevenzione catodica èstato installato con particolare cura per ridurre alminimo l’impatto sull’estetica dei ponti.

mente alimentazione con batterie al piom-bo da 12V (di tipo automobilistico). Perquesto scopo ogni zona è stata regolataper operare alla massima corrente di pro-getto. I potenziali degli elettrodi di riferi-mento sono stati registrati per un periododi tempo da 1 a 24 ore. Sono stati registratii potenziali off istantanei e i potenziali nati-vi per ricavare per differenza la polarizza-zione. E’ stata riscontrata una buona varia-zione di potenziale in un periodo di tempomolto breve (3-4 ore) in ogni zona. I datiraccolti hanno dato buone indicazioni sul-l’assenza di cortocircuiti e sulla bontà del-l’installazione di anodi e componenti. Si èinoltre riscontrata una protezione unifor-me sui diversi elementi protetti nell’ambitodi una singola zona.

NakilatLa società Qatar Gas Transport Co cono-sciuta anche come Nakilat gestisce la piùgrande flotta di navi metaniere del mondoper un totale di 54 imbarcazioni. Per la lororiparazione necessitava di un cantiere che èstato commissionato con un contratto di610 milioni di dollari americani allaDaewoo Engineering & Construction Co.nel 2006-2007. Il cantiere di riparazione èstato costruito nel complesso industriale diRas Laffan nel nord del Qatar dove sonopresenti circa 2 km di moli e banchine(Figura 10). Questi vengono realizzatiinstallando 54 cassoni cellulari di cementoarmato di dimensione 36 m x 16 m x 11 mciascuno del peso di 4000 tonnellate(Figura 11).A causa delle condizioni ambientali estre-me del Golfo Persico si è deciso di proteg-gere le armature dei cassoni con un siste-ma di prevenzione catodica a correnteimpressa per una vita di progetto dellastruttura di 50 anni.Per il sistema a corrente impressa sonostati utilizzati come anodi nastri di titanioattivati con ossidi di metalli misti per pro-teggere la zona degli spruzzi e la zonaatmosferica. L’acciaio immerso in acqua dimare è stato protetto con un sistema diprotezione catodica con anodi tubulari dititanio attivati.Al fine di accertare le prestazioni del siste-ma di prevenzione catodica sono statiincorporati elettrodi di riferimentoAg/AgCl in posizioni rappresentative dellecondizioni a cui è esposta l’intera strutturaed in prossimità delle armature.L’alimentazione è stata fornita mediantetrasformatori/raddrizzatori multicanalecontrollati da remoto e raffreddati ad ariainstallati in sottostazioni all’interno dellebanchine. Le unità all’interno di ogni sotto-stazione sono state collegate via RS485mentre tra le sottostazioni sono state rea-lizzate connessioni a fibra ottica.

PROGETTINEI PAESI EMERGENTI

Porto di Tangeri, MaroccoSituato in Marocco, nella parte meridionaledello stretto di Gibilterra, il porto di Tangerisi trova a 14 km dalla Spagna in una posizio-ne strategica sulla via di passaggio tra Asia,Europa, Nord America e Sud America. A par-tire dal 2004 è stato intrapreso un vastolavoro di costruzioni e ampliamento. Ilnuovo porto Tanger Med ha aperto nelluglio del 2007 il suo primo molo polifunzio-nale in grado di accogliere 3,5 milioni dicontainer all’anno, mentre un secondo ter-minal è stato aperto nel 2008 (Figura 12)Nel corso del 2012 è iniziata la costruzionedi un secondo porto, denominato "TangerMed II", per far fronte alla crescente doman-da di trasporto marittimo di container.Questa espansione include due nuovi termi-nal per container per una lunghezza totaledi 2800 m ed una capacità addizionale nomi-nale di 5 milioni di container all’anno. Entroil 2015 il porto di Tangeri avrà pertanto unacapacità di 8,5 milioni di container all’anno.Sarà il più grande porto del Mediterraneo,solo di poco inferiore al più grande porto

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Figura 10 - Il cantiere per riparazioni navali diNakilat, Qatar.

Figura 11 - Posa in opera dei cassoni cellulariin cemento armato presso il cantiere Nakilat.

Europeo di Rotterdam (anche se sarà solocirca un terzo dei grandi porti asiatici diSingapore e Hong Kong). Nell’ambito dellaprima fase di questo grande progetto realiz-zato dal consorzio di costruttori Bouygues-Bymaro-Saipem sono stati realizzati frangi-flutti primari e secondari a protezione delporto [14] (Figura 13). Nella parte dove le acque sono più profon-de di 20 m sono stati realizzati 40 cassoni incemento prefabbricati sulla costa, quindivarati in mare e completati in situ con lesovrastrutture (Figura 14). Ciascun cassoneha una struttura composta da 4 cellule didimensioni 28 m x 28 m x 35 m di altezza,del peso di 7900 tonnellate e comprende550 tonnellate di acciaio e 3000 m3 dicemento. Questi cassoni sono stati protettidalla corrosione indotta da cloruri nellazona delle maree ed in quella degli spruzzicon un sistema di prevenzione catodica. Ilsistema è stato realizzato con il classicoschema a griglia, composta da nastro di retedi titanio attivato con ossidi di metalli mistie distributore di corrente in titanio, installa-to nella zona delle maree e in quella deglispruzzi prima di colare il cemento. Alcunesovrastrutture esposte all’atmosfera nonsono state protette e dopo pochi anni dal-l’installazione presentano preoccupanti

segni di deterioramento. Sono in corsoprove con anodi discreti di titanio attivaticon ossidi di metalli misti per dimensionareun sistema di protezione catodica adeguato.

Hangzhou Bay Bridge, CinaLa prevenzione catodica è stata applicataper la prima volta in Cina nel 2004 alle tretorri principali dell’Hangzhou Bay Bridge. Sitratta nella parte iniziale di un ponte stralla-to che attraversa la baia di Hangzhou inprossimità del delta del fiume Yangtze, nellacosta orientale della Cina. Inaugurato il 14giugno 2007, unisce la città di Shanghai conNingbo nella provincia di Zhejiang. Vanta ilprimato di più lungo ponte oceanico almondo, lungo 36 km (Figure 15 e 16). Ilponte è stato costruito in una zona soggettaa forti fenomeni di erosione con conseguen-te fessurazione e probabile contaminazioneda cloruri. Per questo motivo si è resonecessario installare un sistema di preven-zione catodica nella zona degli spruzzi edelle maree dei copri pali e di alcune sezionidelle colonne.

Xia-Zhang Bridge, CinaNel 2013 sono stati aperti al traffico i pontidi Xia-Zhang, che sono collocati a est dellecittà di Xiamen e Zhangzhou, al di sopra del-

Figura 13 - Frangiflutti del porto di Tangeri.

Figura 12 - Il porto Tanger Med.

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Figura 16 - Torri dello Hangzhou Bay Bridge.

Figura 17 - I ponti di Xia-Zhang in Cina.

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Figura 15 - Hangzhou Bay Bridge.

l’accesso al mare del fiume Jiulong (Figura17). Fra loro il ponte che connette Haichange l’isola di Haimen è chiamato il NorthBranch Bridge ed è lungo 6392,6 m. Questo ponte è composto da 3 parti:• Il ponte principale strallato, costruito inacciaio e cemento della lunghezza di1290 m e con una luce di 720 m di lun-ghezza;

• Il ponte di approccio settentrionalelungo 1130 m;

• Il ponte di approccio meridionale lungo3972,6 m.

La lunghezza della luce del ponte strallato(720 m) lo colloca al sesto posto nel mondonella sua categoria. In fase di progetto si è deciso di proteggerei 4 piloni principali e 4 banchine nella zonadelle maree e degli spruzzi con un sistema diprevenzione catodica al fine di prevenire lacorrosione indotta da cloruri nel calcestruz-zo armato. Il sistema di prevenzione catodi-ca ha interessato un’area di 13100 m2. Il

materiale anodico prescelto è stato il nastrodi rete di titanio attivato con ossidi di metal-li misti applicato sulle armature con spazia-tori di cemento [15] (Figura 18).

CONCLUSIONILa Prevenzione Catodica ideata dal Prof.Pietro Pedeferri si è dimostrata una validatecnica per fermare la corrosione dellearmature di acciaio nel calcestruzzo. Dametodo sperimentale pionieristico nellametà degli anni ’80 si è evoluta nel corso ditrent’anni, diventando una tecnica ben con-solidata per preservare le strutture soggettea corrosione da contaminazione da cloruri.Vari aspetti della prevenzione catodica sonostati recepiti negli standard internazionaliquali ISO 12696:2012 e AS2832.5-2008.La diffusione della tecnica dagli Stati Uniti edEuropa all’Australia, Medio Oriente, Cina eNord Africa dimostra la prolificità di quest’i-dea nell’industria globale delle infrastrutture.

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Figura 18 - Applicazione degli anodi con spaziatori di cemento per realizzare il sistema di preven-zione catodica dei piloni principali dello Xia-Zhang bridge.

Sydney Opera House

La preven-zione cato-dica, appli-cati indiverseparti delMondo, si èdimostratauna tecnicavalida perarrestarela corrosio-ne da cloru-ri delleopere incalcestruz-zo armato.

RIFERIMENTI BIBLIOGRAFICI

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[12] I. Godson Cathodic protection to Swanson Dock West in Melbourne, Concrete in Australia, Vol 36 No 3 Page 45,Concrete Institute of Australia, Rhodes NSW, Australia

[13] R. Callon, Cathodic protection at Durrat Al Bahrain, NACE Corrosion 2008 – Paper No. 08303 – NACEInternational, Houston, TX US

[14] Tangiers-Med port (Morocco) – Overview of the project – Press visit to Tangiers, 27 and 28 september 2005 –Boygues Construction, Paris France

[15] EP 0534392B1, Anode structure for cathodic protection of steel reinforced concrete and relevant method of use, OronzioDe Nora S.A., via Motta, 17 CH-6900 Lugano

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Protezionedelle Reti Idrichedalla Corrosione

POLITECNICO DI MILANO

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valutazioni tecnico-economicheesperienze e prospettive

programmadel Workshop

26 novembre 2013 - Aula BeltramiPolitecnico di MilanoPiazza Leonardo da Vinci, 32 - 20133 MilanoEdificio 5 (piano terra)

in collaborazione con

Programma della giornata08.45 – 09.15 Registrazione

Sessione mattutina (coordina L. Lazzari – Politecnico di Milano)09.15 – 09.30 Apertura dei lavori: V.M. Cannizzo (Presidente APCE)09.30 – 09.50 Le reti idriche in Italia (a cura Università degli studi di Roma “La Sapienza”)09.50 – 10.10 Intervento Autorità AEEG10.10 – 10.40 La corrosione “esterna” delle reti idriche metalliche (a cura PoliLaPP)

10.40 – 11.10 Coffee Break

11.10 – 11.40 I metodi di protezione delle tubazioni interrate (a cura APCE)11.40 – 12.10 Valutazione tecnico-economica dei metodi di protezione (a cura PoliLaPP )12.10 – 12.40 La prevenzione della corrosione per garantire la qualità dell’acqua (a cura

Politecnico di Milano)

12.40 – 14.00 Pausa pranzo

Sessione pomeridiana (coordina E. Martinelli – Energia Media) 14.00 – 14.30 Formazione e Certificazione (a cura APCE)14.30 – 15.30 Esperienze di campo 15.30 – 16.30 Tavola rotonda e conclusioni

Hanno assicurato la presenza:UNI, Acea Ato2, Acegas-Aps, Metropolitana Milanese, Acquedotto Pugliese; TecnosystemSono stati invitati:Ministero Ambiente tutela del territorio e del mare, Ministero Salute, Federutility.

Iscrizione gratuita, ma obbligatoria entro 15-11-2013 (massima capienza 90 persone).

Segreteria del workshopProf. Marco OrmellesePolitecnico di MilanoPoliLaPP - Laboratorio di Corrosione dei Materiali “Pietro Pedeferri” Dipartimento Chimica, Materiali e Ingegneria Chimica “G. Natta”Via Mancinelli, 7 - 20131 MilanoTel: 02 23.99.31.18 - Fax: 02 23.99.31.80E-mail: polilapp@chem.polimi.it

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valutazioni tecnico-economicheesperienze e prospettive

modulod’iscrizioneal Workshop

26 novembre 2013 - Politecnico di Milano

Cognome....................................................................................................................................................................

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Tel............................................................................. Fax .............................................................................

e-mail...............................................................................................................................................................................

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Da restituire alla segreteria del Workshop entro 15 novembre 2013

in collaborazione con

Lapartecipazione

al WorkshopÈ GRATUITA

PROGRAMMAWORKSHOP

Informazioni e Segreteria del WorkshopProf. Marco OrmellesePolitecnico di MilanoPoliLaPP - Laboratorio di Corrosione dei Materiali “Pietro Pedeferri” Dipartimento Chimica, Materiali e Ingegneria Chimica “G. Natta”Via Mancinelli, 7 - 20131 Milano (MI) - ItalyTel: 02 23.99.31.18 - Fax: 02 23.99.31.80E-mail: polilapp@chem.polimi.it

www.apce.it/news/programma-reti-idriche/

his paper reviews 25 years of experience with cathodic protection of steel inconcrete in The Netherlands. Three phases are distinguished from the late1980s until present: pioneering, development and maturity. Technical and non-technical developments are highlighted and an outlook of the future ispresented.

INTRODUCTIONCorrosion of reinforcing steel in concrete structures may occur, either due to penetrationof chloride ions from de-icing salts or sea water spray or due to chloride ions havingbeen mixed in as a set accelerator [1]. Reinforcement corrosion causes concrete cracking,spalling of the cover and steel diameter reduction, eventually resulting in loss of safety.Conventional repair involves heavy, labour intensive and costly work. Competitionpressure works against the required quality and quantity levels (cleaning of reinforcement,removal of contaminated concrete). Consequently, conventional repair is short lived inmany cases. Corrosion reappears quickly and structures need to be repaired again aftera relatively short time, further increasing their life-cycle cost. In a European study it wasfound that repairs had a short life in practice [2] and a Dutch review presented a similarpicture [3]. A completely different situation exists for cathodic protection (CP) as acorrosion protection method. Cathodic protection of reinforcing steel has been appliedto concrete structures with corrosion damage in Europe for over 25 years and slightlylonger in the US [4, 5, 6, 7, 8]. A recent study reports on long term performance of CPsystems in UK motorway structures [9]. This paper presents experience with CP ofconcrete in The Netherlands with reference to developments abroad.

PIONEERING PHASE 1987-1995In the 1970s corrosion of steel in concrete developed on a large scale in the US. Earlyexperiments with CP by Stratfull [10] showed the effectiveness of the principle. In themid-1980s American technology was introduced in Europe. The first CP system in TheNetherlands was installed in 1986/7 on a cycle lane of a bridge, the Stadium Viaduct inRotterdam [6]. The anode was made up of carbon filled polymer cables with a copperwire core. This marked the start of the pioneering period of CP in The Netherlands.Subsequently, a few projects were made with this anode. Next, activated titanium anodeswere introduced and used in a precast concrete façade. Titanium strips were placed inholes drilled longitudinally in 2500 precast cantilever beams with mixed in chloride intwo apartment buildings in 1990. It appeared that repair of precast concrete with mixedin chloride was a major problem area in the country, that was not solved effectively by

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Q u e s t a m em o r i a è s t a t a p r e s e n t a t a a l c o n v e g n o :P i e t r o P e d e f e r r i e l a s c u o l a d i c o r r o s i o n e e p r o t e -z i o n e d e i m a t e r i a l i a l P o l i t e c n i c o d i M i l a n oM i l a n o , 2 6 - 2 7 s e t t em b r e 2 0 1 3

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Cathodic protectionof steel in concrete - 25 years of experience in the Netherlands

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Rob B. Polder TNO Technical Sciences,Delft, The Netherlands 2 Delft University ofTechnology, Delft, TheNetherlands

Willy H.A. Peelen TNO Technical Sciences,Delft, The Netherlands

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conventional repair: within a few yearscorrosion and concrete crackingreappeared in many cases. On the otherhand, CP showed to be effective anddurable. Carbon based conductive coatingswere introduced as anode material andapplied to several buildings. Consideringthat uniform current distribution wasimportant and would be mainly determinedby electrical resistivity of the concrete, itwas considered that the resistivity ofmaterials used for repairs associated withCP should be similar to that of the parentconcrete. CP companies and knowledgeinstitutes worked together to draw up aCUR Recommendation published in 1996[11]. It addressed curative application toreinforced concrete and had the characterof a guideline including technicalconsiderations and limiting values. In thisperiod, a total of 16 structures had beenprovided with CP, mainly buildings withmixed in chloride.

DEVELOPMENTAL PHASE1996-2004

In the next phase, application of CP tobridges and other infrastructure wasdeveloped. In one project, drilled intitanium strip anodes were foreseen in athick wall of a basement of a bridge wherecorrosion induced delamination of thecover was widespread. However,reinforcing bars were not positioned atregular intervals as expected and manyadditional holes had to be drilled to avoidshort circuiting between anode strips andbars. It also appeared impossible to installa regular maintenance contract betweenthe managing organisation and the CPcompany. In another bridge corrosion haddeveloped in the edge beam of a bridgedeck above the abutments adjacent toleaking joints. The complication was thatthe deck was post-tensioned and concernexisted for overprotection, causinghydrogen evolution and possibly hydrogenembrittlement of the prestressing steel. Theproblem was solved following a consult ofPietro Pedeferri, who made clear thatmonitoring the potential of theprestressing and maintaining it above a safevalue would exclude hydrogen evolution[12]. This approach and the safe value waslater adopted in the European Standard EN12696, that was published in 2000 [13]. Inaddition to allowing CP of prestressedconcrete, it also included preventiveapplication, Cathodic Prevention, which hadbeen introduced by Pedeferri [12]. TheStandard had a performance basedapproach (rather than a technicalguideline). In this period galvanic anodeswere introduced for CP in concrete, basedon the sacrificial action of zinc. Zinc sheet

with an ion conductive adhesive wasapplied to both buildings and bridges. In thisperiod, a total of 74 structures wereprovided with CP, comprised of buildingswith mixed in chloride, bridges and parkingstructures.

MATURITY PHASE2005-PRESENT

In this period, CP has become a well-accepted method for long term protectionof corroding structures. Involvedcompanies, although relatively small andwith economic ups and downs, joined insponsoring a collective research project byTNO. It included setting up a database ofCP systems in the country and furtherdeveloping numerical modelling of CP (asfollow up to previous work in collaborationwith Politecnico Milano and in EU projectARCHES). These items will briefly berelated here.

Ultimo 2010, a total of 150 concretestructures had CP installed, comprised of105 buildings (dwellings, offices, parking andindustrial buildings) and 45 bridges andother infrastructure, with a total of 85,000square meters of protected concretesurface [14]. These figures do not include65,000 m2 of ground floor elements withmixed in chloride provided with CP. Out of150 CP systems, 65 had conductive coatinganodes, 50 activated titanium and 35galvanic anodes. For 105 gooddocumentation was provided; 50documented cases had been operating forten years or more and 55 cases for lessthan ten years. The remaining 45 caseswere not documented and/or notmonitored. The survey and subsequentanalysis showed a mixed picture of someweak details and an overall low rate ofsystem degradation. Weak details includedaccelerated corrosion of poorly insulatedanode-copper connections; and somedegradation of primary anodes in coatingsystems, in particular in older systems.Companies had improved most of theseweak points, as was borne out by latersystems. Very low numbers of overall anodedegradation were found. However, localdegradation of conductive coatings due towater leakage from overlying parts was animportant cause of the need for (some)maintenance. In particular conductivecoating anodes on buildings with relativelysheltered facades may last as long as 15 to20 years. Activated titanium systemsperform well over at least 20 years indocumented cases; working lives of 25 andmore years seem very well possible.

Numerical modelling of CP can beattractive in the design phase for

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minimising anode material whileguaranteeing good protection whereneeded including in depth (throwingpower). Such models are a combination offinite element modelling of steel andconcrete geometry and electrochemicalinput parameters for steel, concrete andanode. First attempts were based onnumerical modelling of corrosion [15] andshowed a reasonable agreement withpractical cases for preventive effects in a 2-dimensional scheme [16]. Recent workallows full 3-dimensional modelling ofsizeable elements (up to 1 m3). However,further work is needed on time dependenteffects, although their influence may berather small beyond a few days or weeks[17]. Importantly, the polarisation ofprestressing steel can be predicted, whichfacilitates safe application to prestressedstructures.

CHANGING EXTERNALCONDITIONS

The good experience with CP of concretestructures has been well known to a smallgroup of scientists, engineers andcompanies involved in CP of concrete. It isbecoming of much wider interest for theconstruction industry, however, as aconsequence of the aging of concreteinfrastructure. Aging means in many casesdegradation, in particular due topenetration of de-icing salts. From a surveyof concrete motorway bridges in TheNetherlands it has been found that at anage of 40 years about 5% of these bridgeshave developed (chloride induced)corrosion related concrete damage, and50% has such damage after 70 years ofservice [18]. The majority of Dutch concrete bridgeshas been built between 1960 and 1980.Combining with data on repair lifementioned above and assuming a totalnumber of bridges in the country of 40,000(i.e. ten times the c. 4000 motorwaybridges), further analysis has predicted theamount of bridges with corrosion damage[19]. For a repair life of ten years, theanalysis shows that in 2012 about 500bridges need repair; in 2024 some 1000bridges need repair and in 2040 about2100. A significant number of these repairsinvolve repair of old repairs! These repairswould involve considerable costs andsignificant effects on traffic flow. Using CPwith an assumed but not unrealistic meanlife of 25 years, these numbers wouldreduce to roughly half. Consequently, largesums of money and societal impact can besaved by applying CP instead ofconventional repair.

On another level, a significant development

is that organisations responsible forinfrastructure employ less and lesstechnical experts. Risk and responsibilityfor maintaining infrastructure are more andmore transferred to contractingcompanies, who traditionally have a focuson new construction. Contractors thus arefacing responsibility for long-termmaintenance of road networks includingexisting structures, for periods between 20and 50 years. This poses challenges andopportunities: general contractors areusually not very experienced in concreterepair; yet, a method like CP with a proventrack record may very well fit in theirbusiness philosophy. Moreover, CPmonitoring provides unequivocal data ofgood performance (absence of corrosion);which usually is the criterion for evaluationof such contracts.

In 2012 and 2013, CP is installed on 29motorway bridges on a total of 1300corroding (prestressed) beam heads due tojoint leakage. Maintenance is organised in a20 year contract.

In some cases, owners have realised thatcorrosion can have expensiveconsequences. After a number of cases withcorrosion induced damage due to leakingjoints, the Province of Groningen now hasdecided on a pro-active policy. In the half-joints of a number of new bridges theyinstall cathodic prevention (CPre)! Asshown by Pedeferri in the 1990s, a lowcurrent suffices to prevent corrosion,which allows economical systems to beinstalled with simple monitoring [12].

CONCLUSIONSThe experience of the last 25 years or sohave shown that CP is a reliable anddependable method to halt corrosion ofreinforcement in concrete structures.Lessons have been learned from previousprojects, resulting in improved materialsand details. Critical design issues can beaddressed by numerical modelling. Overallconfidence has grown with both CPcompanies and owners. Unit prices havedecreased due to increased (long term)confidence and improved techniques. At thesame time, prices for proper conventionalrepairs have increased. Based on themarket in The Netherlands CP prices forprotection of infrastructural works arecompetitive. CP systems work for a verylong time and their good performance issystematically shown by measurements. Itis expected that the market for CP ofconcrete will increase considerably in thenext few years up to a decade, in particularin infrastructure.

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REFERENCES

[1] L. Bertolini, B. Elsener, P. Pedeferri, E. Redaelli, R.B.. Polder, Corrosion of Steelin Concrete: Prevention, Diagnosis, Repair, 2nd Edition, Wiley-VCH VerlagGmbH & Co. KGaA, Weinheim, ISBN 3-527-33146-8, 414 pp. (2013).

[2] G.P. Tilly, J. Jacobs, Concrete repairs – performance in service and currentpractice, Bracknell: IHS BRE Press (2007).

[3] J.H.M. Visser, Q. van Zon, Performance and service life of repairs of concretestructures in The Netherlands, International Conference on Concrete Repair,Rehabilitation and Retrofitting III, Alexander et al. (eds.), Taylor & Francis,London, ISBN 978-0-415-89952-9 (2012).

[4] K. Grefstad, Cathodic protection applied on Norwegian concrete bridges.Experience and recommendations. Eurocorr05, Lisboa (2005).

[5] O.C.N. Nerland J. Eri, K.A. Grefstad, Ø. Vennesland, 18 years of CathodicProtection of Reinforced Concrete Structures in Norway – facts and figuresfrom 162 installations. Eurocorr07, Freiburg (2007).

[6] R.B.Polder, Cathodic protection of reinforced concrete structures in TheNetherlands - experience and developments. HERON 1998;43(1):3-14.

[7] F. Wenk, D. Oberhänsli, Long-term experience with cathodic protection ofreinforced concrete structures, Eurocorr07, Freiburg (2007).

[8] J.S. Tinnea, C.B. Cryer, Corrosion control of Pacific coast reinforced concretestructures: A Summary of 25 years experience. In: 1st InternationalConference on Heritage and Construction in Coastal and MarineEnvironment MEDACHS08, Portugal (2008).

[9] C. Christodoulou, G.K. Glass, J. Webb, S. Austin, C. Goodier, Assessing the longterm benefits of impressed current cathodic protection. Corrosion ScienceVol. 52: (2010) 2671-2697.

[10] R. F. Stratfull, “Cathodic protection of a bridge deck”, Materials Performance,Vol. 13 n. 4, (1974) 24.

[11] CUR Aanbeveling 45 Kathodische bescherming van wapening in betoncon-structies, Cathodic protection of reinforcement in concrete structures, inDutch, CUR, Gouda (1996).

[12] P. Pedeferri, Cathodic Protection and Cathodic Prevention, Construction andBuilding Materials, Vol. 10, No. 5, (1996) 391-402.

[13] CEN. Cathodic protection of steel in concrete. EN 12696 (2000).[14] R.B. Polder, G. Leegwater, D. Worm, W. Courage, Service life and life cycle cost

modelling of Cathodic Protection systems for Concrete Structures, Cementand Concrete Composites (2012) online

[15] E. Redaelli, L. Bertolini, W. Peelen, R. Polder, FEM-models for the propagationof chloride induced reinforcement corrosion, Materials and Corrosion, Vol. 57n. 8, (2006) 628-635.

[16] R. Polder, W. Peelen, F. Lollini, E. Redaelli, L. Bertolini, Numerical design forCathodic Protection systems for concrete, Materials and Corrosion, Vol. 60 n.2, (2009) 130-136.

[17] R. Polder, W. Peelen, B. Stoop, E. Neeft, Early stage beneficial effects of cathodicprotection in concrete structures, Materials and Corrosion, Vol. 62 n. 2 (2011)105-110.

[18] G.C.M. Gaal, Prediction of Deterioration of concrete bridges, Ph.D. thesis,Delft University Press, Delft, Netherlands (2004).

[19] R. Polder, W. Peelen, W. Courage, Non-traditional assessment and maintenancemethods for aging concrete structures - Technical and non-technical issues,Materials and Corrosion, Vol. 63 n.12, (2012) 1147-1153

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al 1° luglio 2013 è entrato totalmente in vigore il Regolamento UE n.305/2011 che fissa le condizioni di armonizzazione per la commercializzazionedei prodotti da costruzione e sostituisce per abrogazione la Direttiva89/106/CEE.Viene mantenuta la condizione dell’esistenza delle specifiche norme armonizzatea cui ci si deve riferire obbligatoriamente.

A partire da questa data, per essere immessi sul mercato, i prodotti da costruzionericadenti nell’ambito di applicazione di una norma armonizzata, o conformi a un benestaretecnico europeo, dovranno essere accompagnati oltre che dalla marcatura CE, anche dauna dichiarazione di prestazione, secondo le nuove regole introdotte dal regolamento.L’elenco delle norme armonizzate è consultabile dai periodici estratti della GazzettaUfficiale dell’Unione Europea e sul sistema NANDO (New Approach Notified andDesignated Organisations Information System); link http://ec.europa.eu/enterprise/newap-proach/nando/ .Sono fatti salvi, in quanto ritenuti conformi al Regolamento, i prodotti immessi sulmercato ai sensi della Direttiva 89/106/CEE antecedentemente al 1° luglio 2013, con la rela-tiva documentazione.Il Regolamento introduce diverse novità rispetto alla Direttiva, principalmente riguardantile modalità con cui le caratteristiche essenziali dei prodotti vengono dichiarate.L’attestato di conformità previsto dalla precedente, abrogata Direttiva – che poteva consi-stere, a seconda della classe di rischio del prodotto, in una dichiarazione di conformità delfabbricante oppure in un certificato di conformità rilasciato da un organismo riconosciuto– è stato sostituito dalla dichiarazione di prestazione, che, per qualsiasi tipologia diprodotto, è il risultato del processo di valutazione e verifica della costanza di prestazionedel prodotto medesimo ed è fornita dal fabbricante in una copia per ciascun elemento com-mercializzato.La dichiarazione di prestazione descrive la prestazione dei prodotti da costruzione in rela-zione alle loro caratteristiche essenziali, conformemente alle pertinenti specifiche tecnichearmonizzate. I contenuti della dichiarazione di prestazione sono riportati nell’Allegato III alRegolamento e comprendono, tra l’altro:

- il riferimento del prodotto-tipo;- il sistema di valutazione delle prestazioni (1+, 1, 2+, 2, 3 o 4) e i riferimenti delle normetecniche (norme armonizzate applicabili;

- l’uso previsto del prodotto;- l’elenco delle caratteristiche essenziali, di cui almeno una deve essere dichiarata;- le lettere NPD laddove la prestazione non sia determinata.

La dichiarazione di prestazione è accompagnata dalla marcatura CE, l’unica mar-catura che attesta la conformità del prodotto da costruzione alla prestazione dichiarata inrelazione ai requisiti essenziali.La marcatura CE deve essere apposta in modo visibile, leggibile e indelebile sul prodotto, su

Dal 1° luglio 2013 invigore il Regolamentoeuropeo sui prodotti da costruzione (CPR)

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un’etichetta ad esso applicata, oppure, se ciòfosse impossibile o ingiustificato a causadella natura del prodotto, sull’imballaggio osui documenti di accompagnamento. Essa è seguita da:

- ultime due cifre dell’anno in cui è stataapposta per la prima volta;

- nome e indirizzo del fabbricante;- riferimento del prodotto-tipo;- numero di riferimento della dichiara-zione di prestazione;

- livello o classe della prestazione dichia-rata;

- riferimento alla specifica tecnica armo-nizzata applicata;

- numero di identificazione dell’organi-smo notificato, se del caso;

- uso previsto del prodotto.Il Regolamento prevede delle deroghe alladichiarazione di prestazione.Tali deroghe, riportate all’articolo 5, inter-vengono quando un prodotto è fabbricatoin esemplare unico o su misura in un pro-cesso non di serie, su ordine specifico di uncommittente, ed è installato in un’opera sin-gola ed identificata; oppure quando un pro-dotto è fabbricato sul cantiere dell’opera cuiè destinato; oppure ancora quando il pro-dotto è fabbricato con metodi tradizionali o

con metodi atti alla conservazione del patri-monio storico-architettonico e mediante unprocesso non industriale per il restauro diopere di rilevanza storica o architettonica.Per i prodotti da costruzione per i quali eragià stato emanato un decreto di attuazionedella Direttiva, ovvero:

- Accessori per serramenti (D.M. 5marzo 2007)

- Isolanti termici (D.M. 5 marzo 2007)- Aggregati (D.M. 11 aprile 2007)- Appoggi strutturali (D.M. 11 aprile2007 e D.M. 16 novembre 2009)

- Geotessili e prodotti affini (D.M. 11aprile 2007)

- Aggregati per conglomerati bituminosi(D.M. 16 novembre 2009)

si deve intendere che rimane valido l’elencodelle caratteristiche essenziali da dichiarareobbligatoriamente, specificato per ciascunprodotto nel corrispondente decreto (perle caratteristiche essenziali non obbligatorieil fabbricante può riportare la dicituraNPD).Per chi volesse maggiormente approfondirela questione, oltre al sito Nando, si consigliala consultazione in internet dei numerosi sitidedicati, con particolare apprezzamento peri documenti prodotti da ANCE.

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T2 • 23° Corso UNI EN 1525724-28 marzo 2014 Durata: 40 ore Sede dell’evento: PratoObiettivo: Corso destinato alla certificazione del personale - Settore TModalità di Iscrizione: iscrizione on-line

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T1 • Corso: 27° Corso UNI EN 15257 5-9 maggio 2014 Durata: 40 ore Sede dell’evento: Marghera (VE)Obiettivo: Corso destinato alla certificazione del personale - Settore TModalità di Iscrizione: iscrizione on-line

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T1-2 • ESAME CERTIFICAZIONE - RICERTIFICAZIONE UNI EN 1525716-18 giugno 2014 Sede dell’evento: Marghera (VE)Modalità di Iscrizione: vedi organismo di certificazione

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T2 • Corso: 25° Corso UNI EN 1525720-24 ottobre 2014 Durata: 40 ore Sede dell’evento: PerugiaObiettivo: Corso destinato alla certificazione del personale - Settore TModalità di Iscrizione: iscrizione on-line

T2 • Corso: 26° Corso UNI EN 15257 - CORPORATE EDITION AD HOC SRG3-7 novembre 2014 Durata: 40 ore Sede dell’evento: NapoliObiettivo: Corso destinato alla certificazione del personale - Settore TModalità di Iscrizione: CORPORATE EDITION - CLOSED

T1-2 • Corso: 19° Corso di Aggiornamento UNI EN 15257 17-18 novembre 2014 Durata: 16 ore Sede dell’evento: MilanoObiettivo: Corso destinato al rinnovo del Certificato o alla ricertificazioneModalità di Iscrizione: iscrizione on-line

T1-2 • ESAME CERTIFICAZIONE - RICERTIFICAZIONE UNI EN 1525719 novembre 2014 Sede dell’evento: Milano20-21 novembre 2014 Sede dell’evento: MilanoModalità di Iscrizione: vedi organismo di certificazione

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Corsi 2014_B_Layout 1 30/10/13 10:45 Pagina 2

Esercizi risolti…

Un palo interrato (o una puntazza di terra) dove si corrode per aerazionedifferenziale? Stimare e giustificare una velocità di corrosione

Nella corrosione per aerazione differenziale la superficie catodica è quella in cui la disponibilità di ossigenoè più elevata. La geometria del caso in esame è tale per cui è facile prevedere che la zona del palo sulla qualepuò arrivare l’ossigeno è quella appena interrata mentre le zone più profonde sono oggetto di un limitatoricambio di ossigeno. Si può pertanto ipotizzare una sequenza di fasi:

• una prima fase in cui l’ossigeno si consuma in modo uniforme su tutta al superficie interrata (tempo pre-visto qualche mese, in cui si consuma l’ossigeno contenuto nello strato di diffusione)

• una seconda fase in cui l’ossigeno continua ad arrivare nelle zone prossime alla superficie del terreno, men-tre di fatto non arriva (o arriva in misura molto minore) nelle zone più profonde

• una terza fase in cui si attiva la corrente di macrocoppia. La velocità di corrosione attesa è circa il doppio della corrente limite di ossigeno, per cui si può stimare unavelocità di corrosione nell’intervallo 100 – 200 µm/anno. La stima del raddoppio della velocità di corrosioneè stata fatta sulla base del rapporto tra le aree attive (catodica, quella più superficiale e anodica appena sotto)e una resistività medio-bassa (per esempio 10 – 50 Ωm). Dal punto di vista analitico, la velocità di corrosione è data dalla relazione:

(1)

ESERCIZI

a cura di

PoliLaPPLaboratorio di Corrosione deiMateriali "Pietro Pedeferri" Politecnico di Milano

Continua la rubrica dedicata alla risoluzione di esercizi numerici di corrosione e pro-tezione catodica, alla discussione dei criteri di protezione e alla presentazione dialcuni casi pratici di corrosione. Di seguito troverete la soluzione ai due esercizi proposti nel numero 52 e due nuoviesercizi non risolti… Se siete incuriositi dall’esercizio e volete proporre una soluzione, scrivete a poli-lapp@chem.polimi.it. Sarete immediatamente contattati …

40

41

dove icorr è la velocità di corrosione, iL è la corrente limite di diffusione dell’ossigeno sulla superficiecatodica. La superficie dell’area catodica SC dipende dal potere penetrante, L, ed è stimata con la seguenterelazione:

(2)

dove φ è il diametro del palo.Il potere penetrante, cioè la massima distanza a cui arriva la corrente di macrocoppia, è calcolato come segue

(3)

dove ΔE è il lavoro motore, ossia la differenza di potenziale tra catodo e anodo, ρ è la resistività del terreno e iLè la densità di corrente limite di diffusione dell’ossigeno sulla superficie catodica. Supponendo una estensione dell’attacco, H, di 5 cm, la superficie anodica è:

SA ≅ π φ H ≅ 0,05 π φ (4)

Considerando le equazioni (2) e (4), la velocità di corrosione è pari a:

Se ΔE = 200 mV (valore massimo per una macrocoppia da aerazione differenziale), ρ = 20 Ωm resistività del ter-reno la velocità di corrosione, icorr, è pari a 100 μm/anno.

Qual è la corrente di protezione necessaria per proteggere in acqua di mare i seguenti materiali:ferro, rame, alluminio, zinco? (si considerino condizioni stagnanti).

La densità di corrente di protezione nelle acque, e quindi anche nell’acqua di mare, coincide con la densità di cor-rente limite di diffusione dell’ossigeno, la quale è espressa, in condizioni stazionarie, dalla legge di Fick. I fattori che definiscono la legge di Fick sono fisici e dipendenti solo dalle condizioni ambientali e non dal metallo;se ne deduce che se la reazione catodica è solo quella della riduzione di ossigeno, come accade nelle acque e neiterreni (il cui pH è neutro o debolmente alcalino) la densità di corrente di protezione è indipendente dal metalloe quindi è una caratteristica dell’ambiente. Per essere più precisi, finché il potenziale permane nella zona di diffu-sione (cioè a un potenziale più positivo di circa –0,95 V CSE) la corrente di protezione non dipende dal metallo,ma dall’ambiente e dalla formazione del deposito calcareo.Potremmo, ora, fare qualche distinguo in relazione a ciascuno dei metalli considerati. Per ferro e alluminio, il cui potenziale di protezione è per entrambi intorno a –0,9 V CSE, la densità di correntedi protezione è la stessa, almeno quella iniziale, perché a seguito della formazione del deposito calcareo, che siforma più favorevolmente sul ferro, si ha una diminuzione sostanziale su questo ma non sull’alluminio.Nel caso del rame, il potenziale di protezione è molto più nobile e cade nella zona dei potenziali relativi allasovratensione di attivazione; la densità di corrente di protezione è perciò inferiore alla densità di corrente di limi-te di diffusione dell’ossigeno. Tuttavia, se il potenziale è abbassato al valore di protezione dell’acciaio, la densità dicorrente di protezione ridiventa quella limite di diffusione dell’ossigeno.Il caso dello zinco presenta qualche problematicità. Il suo potenziale di equilibrio (e quindi di protezione) si trovanel campo dei potenziali in cui si sviluppa idrogeno, la cui velocità è bassa a causa delle alte sovratensioni (lo zincoè un metallo alto fondente). Si può concludere che la densità di corrente di protezione è in pratica ancora la den-sità di corrente limite di riduzione di ossigeno. Va aggiunto che l’alcalinizzazione può produrre dissoluzione anfotera dello zinco, anche se in misura molto minorerispetto all’alluminio.

… e da risolvere !!!• Stimare perché per strutture in acciaio al carbonio il lavoro motore degli anodi di Al, Zn e Mg èpari a 300 mV, 250 mV e 800 mV, rispettivamente.• Il rischio di corrosione per interferenza da correnti vaganti è maggiore per tubazioni che corronoperpendicolarmente a un binario, oppure quelle poste parallelamente? Perché?

Contacts: EUROCORR 2014

ASSOCIAZIONE ITALIANADI METALLURGIA

P.le R. Morandi, 220121 Milano, Italy

phone +39 0276021132fax +39 0276020551

e-mail: eurocorr2014@aimnet.it

European Federation of CorrosionEvent nr. 364

EUROCORR 2014EUROPEANCORROSIONCONGRESS

8-12 September 2014Pisa · Italy

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-mail: eue

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ASSOCI

14

r2014@aimnet.it rocor-mail: eufax +39 0276020551

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GIARULALTTALEDI MALIANATTALIANAZIONE IAASSOCI

ORR 2014 COREUts:contaC

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AIM - Associazione Italiana di Metallurgia invites you to join EUROCORR 2014in Pisa. AIM has in fact been designated by the EFC (European Federation ofCorrosion) as the organizer of the EUROCORR 2014 which will be held inPisa, Italy, from 8 to 12 September 2014. The Congress will be staged atthe Palazzo dei Congressi located a few steps away from the historical citycenter. The city of Pisa plays host to treasures of priceless value, making it oneof Italy’s most important cities of art: Piazza dei Miracoli, with its world-famousLeaning Tower, is the hub of the prized artistic and architecturalofferings.Following the prestigious tradition of the previous congresses of theseries, for EUROCORR 2014, AIM intends to build on the past success and toreconfirm the European Corrosion Congress as the premier forum in the fieldof corrosion science and engineering. Scope of the Congress is to foster thetransfer of information and experiences among delegates with academic andindustrial backgrounds and to yield information on recent developments inall areas of corrosion protection. The main theme of EUROCORR 2014 will be“Improving materials durability: from cultural heritage to industrialapplications” and it will aim at asserting the critical role of corrosion science,technology and engineering in extending the life of materials. The scientificprogram will comprise plenary meetings, keynote lectures, workshops andoral and poster presentations articulated into sessions based around thethemes of the 19 EFC Working Par-ties. The Congress will be accompaniedby an exhibition situated within the Palazzo dei Congressi at whichcompanies, institutes and other concerns dealing with corrosion preventionwill have a unique opportunity to showcase products and services.Finally, theCongress will offer a rich social program designed to give delegates

pleasurable opportunities to meet informally and to enjoy the very attractive city of Pisa and the charmedsurrounding region of Tuscany, offering many important tourist destinations. The EUROCORR LocalOrganizing Committee and the Congress Chairmen Lorenzo Fedrizzi and Luciano Lazzari invite perspectiveauthors to submit contributions and look forward to welcoming EUROCORR 2014 in Pisa.Important deadlines:Submission of abstracts: January 13, 2014Notification of acceptance to authors: March 31, 2014 Submission of full manuscripts: May 30, 2014

INVITATIONFOR

EUROCORR2014