Perché le crepe nel calcestruzzo

Le crepe nel calcestruzzo sono estremamente comuni ma spesso incomprese. Quando un proprietario vede una crepa nella sua lastra o nel suo muro, specialmente se il calcestruzzo è relativamente nuovo, presume automaticamente che ci sia qualcosa di sbagliato. Questo non è sempre il caso. Alcuni tipi di crepe sono inevitabili. Il meglio che un appaltatore può fare è cercare di controllare le crepe. Questo viene fatto preparando adeguatamente il sottofondo, assicurandosi che il calcestruzzo non sia troppo bagnato, utilizzando l’armatura dove necessario e posizionando e distanziando correttamente i giunti di controllo delle crepe e i giunti di espansione. Tuttavia, a volte le crepe si verificano nonostante tutte le precauzioni prese.
L’American Concrete Institute affronta questo problema in ACI 302.1-04. “Anche con i migliori progetti di pavimenti e una costruzione adeguata, non è realistico aspettarsi pavimenti privi di crepe e arricciamenti. Di conseguenza, ogni proprietario dovrebbe essere avvisato sia dal progettista che dall’appaltatore che è normale aspettarsi una certa quantità di crepe e arricciamenti in ogni progetto, e che tale occorrenza non riflette necessariamente in modo negativo né l’adeguatezza del progetto del pavimento né la qualità della sua costruzione (Ytterberg1987; Campbell et al. 1976)”.

Diagnosticare 6 tipi di crepe nel calcestruzzo

Crepe da ritiro plastico
Probabilmente la ragione più comune per le prime crepe nel calcestruzzo è il ritiro plastico. Quando il calcestruzzo è ancora nel suo stato plastico (prima dell’indurimento), è pieno di acqua. Quest’acqua occupa spazio e rende la lastra di una certa dimensione. Man mano che la lastra perde umidità durante la stagionatura, diventa un po’ più piccola. Poiché il calcestruzzo è un materiale molto rigido, questo restringimento crea uno stress sulla lastra di calcestruzzo. Man mano che il calcestruzzo si restringe, si trascina sul suo sottofondo granulare. Questo impedimento al suo libero movimento crea uno stress che può letteralmente staccare la lastra. Quando lo stress diventa troppo grande per il calcestruzzo ormai indurito, la lastra si spacca per scaricare la tensione. Specialmente nella stagione calda, le crepe da ritiro possono verificarsi già poche ore dopo che la lastra è stata versata e finita.
Spesso, le crepe da ritiro plastico sono solo un pelo in larghezza e sono appena visibili. Tuttavia, anche se una crepa è sottile, si estende attraverso l’intero spessore della lastra. Non è solo in superficie come si potrebbe pensare.

Un fattore che contribuisce significativamente al ritiro è la miscelazione del calcestruzzo troppo umido. Se viene introdotta una quantità eccessiva di acqua nell’impasto, la lastra si restringerà di più che se venisse utilizzata la giusta quantità di acqua dell’impasto. Questo perché l’acqua aggiuntiva occupa più spazio, spingendo gli ingredienti solidi nell’impasto più lontano l’uno dall’altro. È simile alla diluizione eccessiva di una brocca di Mi-Wadi. Così facendo, si crea una soluzione più debole. Quando l’acqua in eccesso lascia la lastra, le particelle solide hanno dei vuoti più grandi tra loro. Questi spazi vuoti rendono il calcestruzzo più debole e più incline alla fessurazione. Sfortunatamente, un calcestruzzo più umido è più facile da posare e da finire, specialmente nella stagione calda. Questo è uno dei motivi per cui molti finitori di calcestruzzo aggiungono acqua alle autobetoniere: rende il loro lavoro più facile. Pochi litri per metro cubo non influenzano significativamente l’impasto. Tuttavia, se si aggiunge una quantità eccessiva di acqua, si può involontariamente ridurre la resistenza del calcestruzzo.
Le crepe da ritiro plastico possono verificarsi ovunque in una lastra o in un muro, ma un posto dove si verificano quasi sempre è agli angoli rientranti. Gli angoli rientranti sono angoli che puntano in una lastra. Per esempio, se si versa il calcestruzzo intorno a una colonna quadrata, si creano quattro angoli rientranti. Poiché il calcestruzzo non può ritirarsi intorno a un angolo, lo stress causerà la fessurazione del calcestruzzo dal punto di quell’angolo (Vedi Figura 1).
Figura 1: Fessure da ritiro che hanno origine negli angoli rientranti
Un oggetto arrotondato al centro di una lastra crea lo stesso problema di un angolo rientrante. Questo è comunemente evidenziato intorno alle penetrazioni della lastra come tubi, impianti idraulici, scarichi e gettate di pozzetti. Il calcestruzzo non può restringersi più piccolo dell’oggetto attorno al quale viene versato, e questo causa abbastanza stress da rompere il calcestruzzo (vedi Figura 2).
Figura 2: Crepa di ritiro alla penetrazione della lastra
Per combattere le crepe di ritiro casuali, i giunti di controllo (spesso erroneamente chiamati giunti di espansione) sono incorporati nella lastra. I giunti di controllo sono in realtà giunti di contrazione perché si aprono quando il calcestruzzo si contrae o diventa più piccolo. Sono semplicemente delle scanalature che vengono scavate nel calcestruzzo fresco, o segate nella lastra subito dopo che il calcestruzzo ha raggiunto il suo set iniziale. I giunti di controllo creano un punto debole nella lastra in modo che quando il calcestruzzo si restringe, si crepa nel giunto invece che in modo casuale sulla lastra (vedi Figura 3).

Figura 3: Un giunto di controllo delle crepe di successo
Perché un giunto di controllo delle crepe sia efficace, dovrebbe essere profondo ¼ dello spessore della lastra. Cioè, su una tipica lastra di 100 mm di spessore, i giunti non dovrebbero essere profondi meno di 25 mm; una lastra di 150 mm di spessore richiederebbe giunti profondi 38 mm, ecc. Per ridurre al minimo le possibilità di fessurazioni casuali precoci, questi giunti dovrebbero essere posizionati il prima possibile dopo che il calcestruzzo è stato versato. Se il giunto di controllo non è abbastanza profondo, il calcestruzzo può fessurarsi vicino ad esso invece che al suo interno (Vedi Figura 4).

Figura 4: Una fessura vicino ad un giunto troppo basso
I giunti di controllo delle fessure dovrebbero essere posizionati in tutti gli angoli rientranti e negli attraversamenti della lastra, e uniformemente distanziati nel resto della lastra. Una buona regola empirica per il calcestruzzo residenziale di 100 mm di spessore è di posizionare i giunti in modo che separino la lastra in sezioni quadrate approssimativamente uguali, senza che nessun giunto sia più lontano di circa 3 metri dal giunto parallelo più vicino. Seguendo queste linee guida, un marciapiede largo 1,2 metri verrebbe giuntato a intervalli di 1,2 metri. Un vialetto di 4,8 m x 19,2 m avrebbe un giunto che corre lungo le vie centrali e giunti tagliati ogni 2,4 metri. Questo modello creerebbe sedici sezioni di 2,4 m x 2,4 m. Se un vialetto è largo un metro o meno, il giunto centrale sulla sua lunghezza può di solito essere tranquillamente omesso, e i giunti trasversali distanziati alla stessa distanza della larghezza del vialetto (per esempio, un vialetto largo 3 metri non avrebbe alcun giunto centrale e giunti trasversali ogni 3 metri). Se i giunti non sono posizionati dove devono essere, il calcestruzzo creerà i propri giunti fessurandosi. E’ interessante notare che spesso si fessura nello stesso schema in cui avrebbe dovuto essere giuntato (Vedi Figura 5).

Figura 5: Crepe del vialetto dove avrebbero dovuto essere posizionati i giunti
Crepe di espansione
Un altro motivo per cui il calcestruzzo si crepa è l’espansione. Nella stagione molto calda una lastra di cemento, come qualsiasi altra cosa, si espanderà man mano che diventa più calda. Questo può causare un grande stress su una lastra. Mentre il calcestruzzo si espande, spinge contro qualsiasi oggetto nel suo percorso, come un muro di mattoni o una lastra di calcestruzzo adiacente. Se nessuno dei due ha la capacità di flettersi, la forza risultante causerà la rottura di qualcosa.

Un giunto di espansione è un punto di separazione, o giunto di isolamento, tra due superfici statiche. La sua intera profondità è riempita con qualche tipo di materiale comprimibile come fibra di cellulosa impregnata di catrame, polischiuma a celle chiuse o anche legno (vedi figura 6). Qualunque sia il materiale comprimibile, esso agisce come un ammortizzatore che può “cedere” quando viene compresso. Questo allevia lo stress sul calcestruzzo e può prevenire le crepe.

Figura 6: Giunto di espansione in schiuma che separa vialetto e cordolo.
Il materiale del giunto di espansione può anche impedire alla lastra di macinare contro l’oggetto rigido adiacente durante i periodi di movimento verticale. Durante questi periodi di ondeggiamento o assestamento, il materiale del giunto di espansione impedisce alla superficie superiore della lastra di legarsi contro la superficie adiacente e di sfaldarsi (vedere la figura 7).
Figura 7: Il giunto di dilatazione tra queste lastre avrebbe impedito la scheggiatura
Fessurazioni causate dal sollevamento
Un altro fattore che contribuisce alle fessurazioni è il movimento del terreno causato dai cicli di gelo e disgelo. Durante tali cicli, il terreno congelato può sollevare fino a diversi centimetri, e poi sistemarsi di nuovo quando il terreno si scongela. Se la lastra non è libera di muoversi con il terreno, la lastra si crepa. Anche la presenza di grandi radici di alberi può causare l’instabilità del calcestruzzo. Se un albero si trova troppo vicino a una lastra di cemento, le radici in crescita possono sollevare e incrinare il cemento (Vedi Figura 8).
Figura 8: Le radici dell’albero hanno sollevato e incrinato questo marciapiede
Crepe causate dall’assestamento
Conversamente, se un grande albero viene rimosso da una lastra di cemento le radici sepolte si decompongono. Il vuoto risultante può causare l’assestamento del terreno e l’incrinatura del cemento. L’assestamento è anche chiamato subsidenza.
Il cedimento è molto comune nelle trincee dove sono sepolte le linee di servizio e i tubi idraulici. Spesso, la trincea di servizio non è compattata quando viene riempita di nuovo. Se il calcestruzzo è posto sopra una trincea mal compattata, il vuoto creato dalla subsidenza può causare una crepa attraverso la lastra di calcestruzzo non supportata (vedi Figura 9).

Figura 9: Crepa attraverso la soletta di calcestruzzo non supportata.
Un altro posto dove il calcestruzzo cede comunemente è vicino a una casa. Se la casa è costruita su un seminterrato o su un’intercapedine, lo scavo eccessivo viene successivamente riempito. A meno che il materiale di riempimento posteriore sia compattato a strati mentre lo scavo è riempito, si depositerà nel tempo. Questo assestamento causerà l’assestamento di qualsiasi calcestruzzo versato sopra di esso. Molte volte questo assestamento causerà la rottura del calcestruzzo e l’inclinazione verso la casa, creando una pendenza negativa (vedi Figura 10).

Crepe causate dal sovraccarico della lastra
Un altro fattore che contribuisce alla fessurazione è mettere un peso eccessivo sopra la lastra. Anche se è un materiale molto forte, il calcestruzzo ha ancora dei limiti di carico. Quando si sente qualcuno parlare di calcestruzzo 4.000 psi, si riferisce al fatto che ci vorrebbero 4.000 libbre per pollice quadrato di pressione per schiacciarlo. Il calcestruzzo residenziale, tuttavia, è raramente sovraccaricato per quanto riguarda la resistenza alla compressione. Vale a dire che il peso di solito non polverizza o schiaccia il calcestruzzo. Ciò che è più comune è che il peso eccessivo è troppo per il terreno sotto il calcestruzzo. Questo è particolarmente vero dopo periodi di forte pioggia o di scioglimento della neve, quando il terreno è saturo e morbido.
Quando l’acqua freatica migra sotto il calcestruzzo, fa sì che il terreno sottostante diventi morbido o spugnoso. Un peso eccessivo sulla lastra a questo punto può premere il calcestruzzo verso il basso. Poiché la resistenza alla flessione del calcestruzzo è inferiore alla sua resistenza alla compressione, il calcestruzzo si piega fino al suo punto di rottura. I proprietari di case che mettono grandi veicoli ricreativi o cassonetti sui loro vialetti sono più propensi a vedere questo tipo di crepe. Guidare veicoli pesanti fuori dal bordo di una lastra crea un tipo simile di crepa.

Figura 12: Un camion pesante è passato sopra questo marciapiede, incrinando il bordo
Crepe causate dall’asciugatura prematura
Le crepe da sfregamento sono crepe superficiali molto sottili che assomigliano a ragnatele o vetri infranti. Possono accadere su qualsiasi lastra di cemento quando la parte superiore perde l’umidità troppo rapidamente. Le crepe da screpolatura possono essere antiestetiche, ma non sono un problema strutturale. Sono così sottili che non c’è modo di ripararle (Vedi Figura 13).

Le crepe da crosta si verificano spesso durante il processo di stampaggio del calcestruzzo. Di solito si verificano nei giorni di sole o di vento, quando la parte superiore della lastra si asciuga prima di quella inferiore. La parte superiore diventa crostosa e quando il timbro viene incastrato, tira la superficie a parte vicino ai giunti stampati, causando piccole crepe intorno ai bordi esterni delle “pietre”. Sebbene siano esteticamente sgradevoli, le crepe da crosta non presentano problemi strutturali ma possono essere riparate, se lo si desidera

Figura 14: Crepe da crosta causate dall’asciugatura prematura della superficie
L’importanza del rinforzo
L’uso di fibre sintetiche, reti di rinforzo o armature può aggiungere un supporto extra al calcestruzzo, ma nessuna di esse previene le crepe. Infatti, troppo acciaio può effettivamente causare la fessurazione di una lastra trattenendo il normale ritiro del calcestruzzo. Tuttavia, se si verificano crepe, l’armatura può tenere insieme le diverse sezioni.
La presenza dell’armatura può fare la differenza tra una crepa che rimane sottile o che si separa e diventa più ampia e sgradevole. L’armatura in acciaio può anche mantenere il calcestruzzo su entrambi i lati di una crepa sullo stesso piano orizzontale. Questo significa che un lato non si solleva o si assesta più dell’altro, il che potrebbe causare un pericolo di inciampo. A volte è impossibile determinare esattamente cosa ha causato una particolare crepa. Tuttavia, una corretta preparazione del sito e buone pratiche di finitura del calcestruzzo possono andare molto lontano per minimizzare l’aspetto delle crepe e produrre un progetto esteticamente più piacevole.
Per un elenco completo delle soluzioni di riparazione delle crepe, contattate il vostro responsabile di zona o cliccate qui.