186   Marzo - Aprile  2014
ISSN 2282-3794
PIETRO PEDEFERRI E LA SCUOLA DI CORROSIONE E PROTEZIONE DEL POLITECNICO DI MILANO
Dal Convegno Nazionale di settembre 2013
di
Silvia Beretta, 
Politecnico di Milano, Dipartimento di Chimica, Materiali e Ingegneria Chimica “G. Natta”, Laboratorio di Corrosione dei Materiali “Pietro Pedeferri”
silvia.beretta@chem.polimi.it
Fabio Bolzoni, 
Politecnico di Milano, Dipartimento di Chimica, Materiali e Ingegneria Chimica “G. Natta”, Laboratorio di Corrosione dei Materiali “Pietro Pedeferri”
fabio.bolzoni@polimi.it polilapp.chem.polimi.it
Andrea Brenna, 
Politecnico di Milano, Dipartimento di Chimica, Materiali e Ingegneria Chimica “G. Natta”, Laboratorio di Corrosione dei Materiali “Pietro Pedeferri”
andrea.brenna@chem.polimi.it
Maria Vittoria Diamanti, 
Politecnico di Milano, Dipartimento di Chimica, Materiali e Ingegneria Chimica “G. Natta”, Laboratorio di Corrosione dei Materiali “Pietro Pedeferri”
mariavittoria.diamanti@polimi.it
Marco Ormellese, 
Politecnico di Milano, Dipartimento di Chimica, Materiali e Ingegneria Chimica “G. Natta”, Laboratorio di Corrosione dei Materiali “Pietro Pedeferri”
marco.ormellese@polimi.it
MariaPia Pedeferri
Politecnico di Milano, Dipartimento di Chimica, Materiali e Ingegneria Chimica “G. Natta”, Laboratorio di Corrosione dei Materiali “Pietro Pedeferri”
mariapia.pedeferri@polimi.it

Nell'ambito delle celebrazioni per il150° anniversario del Politecnico di Milano, PoliLaPP (Laboratorio di Corrosione dei Materiali "Pietro Pedeferri") haorganizzato il Convegno "Pietro Pedeferri e la scuola di corrosione e protezione dei materiali al Politecnico di Milano" che si è svolto presso il Politecnico di Milano il 26 e 27 settembre 2013.
L'iniziativa ha voluto ricordare il contributo che il Politecnico di Milano ha dato allo studio della corrosione e protezione dei materiali, attraverso la rivisitazione del lavoro svolto da scienziati come Roberto Piontelli, Giuseppe Bianchi, Bruno Mazza, Dany Sinigaglia e Pietro Pedeferri. Quest'ultimo, che tenne il primo corso di Corrosione e Protezione dei Materiali Metallici in Italia nel 1968, contribuì alla nascita di una vera e propria scuola e divulgò la cultura della corrosione 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, introdotta da Pedeferri negli anni ’90, l’utilizzo della protezione catodica per strutture off-shore, la corrosione localizzata degli acciai inossidabili, la corrosione nel mondo dei beni culturali) che artistico (l'ossidazione anodica e la colorazione del titanio). In relazione a quest'ultimo tema, è stata allestita una mostra in cui sono state esposte 35 opere su titanio realizzate da Pietro Pedeferri a partire dagli anni ’80 fino al 2008. Sempre nell’area mostra è stato possibile consultare i 35 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 percorso scientifico e artistico di Pietro Pedeferri.
 

PIETRO PEDEFERRI
SCIENZIATO, INGEGNERE E MAESTRO
di
Luciano Lazzari
Politecnico di Milano, Milano
luciano.lazzari@polimi.it

Pietro Pedeferri (1938-2008), valtellinese, nato a Delebio (SO) si è laureato in ingegneria chimica al Politecnico di Milano nel 1963. Ordinario dal 1983 prima di "Elettrochimica" e poi di "Corrosione e protezione dei materiali" ha fatto parte del Consiglio di Amministrazione e del Senato Accademico del Politecnico di Milano ed è stato direttore di Dipartimento e membro effettivo dell'Istituto Lombardo Accademia di Scienze e Lettere.
Ha iniziato la sua attività scientifica nell'ambito dell'elettrochimica, per poi passare alla fine degli anni sessanta, al settore della corrosione e della protezione dei metalli: a partire dagli aspetti generali, i suoi interessi hanno spaziato dai materiali attivo-passivi, alla protezione catodica e al calcestruzzo armato.
In questo ultimo settore ha ideato e messo a punto un nuovo metodo di prevenzione della corrosione di strutture in calcestruzzo armato a rischio di inquinamento di cloruri, da lui chiamato "prevenzione catodica" , oggi recepito in diverse normative internazionali mediante diagrammi che portano il suo nome.
Dalla fine degli anni '60 si è dedicato all'ossidazione del titanio, ottenendo straordinari effetti cromatici che gli sono valsi numerosi riconoscimenti, tra cui il premio "Scence pour l'art" nel 1989 a Parigi.
 

CORROSIONE DELL’ACCIAIO NEL CALCESTRUZZO
di
Bernhard Elsener
ETH Zurich, Institute for Building Materials, ETH Hönggerberg, CH-8093 Zurich - University of Cagliari, Faculty of Engineering, I-09100 Cagliari
belsener@unica.it

Le infrastrutture costruite in cemento armato o precompresso sono alla base dell’industria dei trasporti, della produzione di energia, della distribuzione dell'acqua e del trattamento delle acque reflue in tutto il mondo. L’invecchiamento di queste infrastrutture è uno dei più gravi problemi che affliggono la società di oggi con enormi costi annuali che ammontano a diversi punti percentuali del PIL con tendenza ad aumentare con il tempo. L'uso di tecniche non distruttive note e già utilizzate in pratica come la mappatura del potenziale, potrebbe migliorare notevolmente la qualità e la quantità delle informazioni ottenibili con ispezioni regolari. A tutt’oggi, infatti, il controllo è essenzialmente basato sulla sola ispezione visiva. Il problema dell'accessibilità delle strutture, come presentato in questo lavoro, può essere risolto con nuovi dispositivi automatici ricorrendo all’uso di un robot che si muove “arrampicandosi” sulle strutture. Se il robot sarà usato anche su strutture nuove, il concetto come quello di “birth certificate” assumerà un nuovo significato.
Questo strumento potrà migliorare la conoscenza e la manutenzione, e dunque, la qualità sia delle strutture nuove sia di quelle dopo gli interventi di ripristino. La sfida che in conformità a questo nuovo approccio si dovrà affrontare, è l’integrazione di tutte le informazioni in modo completo nei sistemi di bridge management. Questo permetterà che il processo decisionale diventi più razionale e si possano mettere le basi per una strategia proattiva ossia consapevole e responsabile del ripristino delle strutture.
 

Abstract
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Corrosion of Steel in Concrete
Mechanism, monitoring, management

Infrastructure constructed in reinforced or pre-stressed concrete is the backbone of trans­portation, energy production, water distribution and waste-water treatment worldwide. Aging of this infrastructure is one of the most serious problems faced by society today with huge annual costs that amount to several percent of the GNP with clearly increasing trend. The use of well-known and established NDT techniques such as half-cell potential mapping and resistivity measurements could greatly improve the quality and information content of the regular inspections, based today essentially on a visual survey only. The problem of accessibility of the structures can be over­come with new automated devices such as the climbing robot presented in this paper. When applied also on new structures, concepts such as “birth certificate” become a completely new dimension and the quality of new and repaired reinforced concrete structures can be greatly improved. The challenges for the future are integrating this information in a comprehensive way into the bridge management systems for a more rational decision-making and a pro-active repair strategy.
 

VALUTAZIONE ACCELERATA DELLA CORROSIONE DA CLORURI MEDIANTE “PROVA INTEGRALE DI CORROSIONE”
di
Carmen Andrade, 
Institute Eduardo Torroja of Construction Sciences (IETcc), National Research Council of Spain (CSIC), Madrid, Spain
andrade@ietcc.csic.es, http://www.ietcc.csic.es/index.php/es/
Nuria Rebolledo
Institute Eduardo Torroja of Construction Sciences (IETcc), National Research Council of Spain (CSIC), Madrid, Spain

In ambienti contenenti cloruri i principali parametri che caratterizzano la vita di servizio di una struttura in calcestruzzo armato sono il tempo di innesco della corrosione e la concentrazione critica di cloruri.
Per la stima del coefficiente di diffusione dei cloruri si effettua una prova di diffusione (naturale) o di migrazione (accelerata mediante l’applicazione di un campo elettrico); la stima del coefficiente diffusione dei cloruri e della concentrazione critica di questi ioni  consente, attraverso la soluzione della seconda legge di Fick, di valutare il tempo di innesco della corrosione, cioè il tempo necessario perché la concentrazione di cloruri a livello dell’armatura raggiunga il valore critico.
Per quanto riguarda la concentrazione critica di cloruri non c’è una metodologia accettata a livello generale. In questo lavoro si presenta la cosiddetta “prova integrale di corrosione” che consiste in una prova di migrazione dei cloruri, nella quale il provino cubico di calcestruzzo contiene un’armatura centrale, che inizia a corrodersi quando alla sua superficie si raggiunge il tenore critico di cloruri.
La prova è chiamata integrale perché consente la determinazione consecutiva del coefficiente di diffusione, della concentrazione critica di cloruri e della velocità di corrosione. Il coefficiente di diffusione è valutato in funzione del tempo necessario perché l’armatura inizi a corrodersi. La concentrazione critica di cloruri si stima analizzando un piccolo campione di calcestruzzo all’interfaccia con l’armatura, prelevato appena si è verificata la depassivazione dell’armatura. La velocità di corrosione è misurata in un provino gemello appena dopo l’apertura del circuito esterno. Nell’articolo si presentano alcuni esempi di applicazione del metodo al confronto tra diversi tipi di calcestruzzo e all’efficacia di inibitori di corrosione. I risultati consentono di discriminare il comportamento dei diversi tipi di calcestruzzo e, nel caso degli inibitori di corrosione, indicano che la loro presenza consente di aumentare il tempo di innesco della corrosione e diminuire la velocità di corrosione dopo l’innesco, inoltre il tenore critico di cloruri risulta più elevato.
 

Abstract
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ACCELERATED EVALUATION OF CHLORIDE CORROSION BY MEANS OF THE INTEGRAL CORROSION TEST

In chloride environments the main service life parameters are the time to corrosion initiation and the chloride threshold. For the corrosion initiation is used a chloride diffusion or migration test that estimates the chloride diffusion coefficient and from it, through Fick’s second law and assuming a chloride threshold value, it is calculated the time that this chloride concentration takes to arrive to the reinforcement position.  For the chloride threshold there is not a general acceptance of a particular method. . In present paper is presented the use of the named “integral corrosion test” which consists in a migration test in which the cubic specimen has a bar embedded in its centre which starts to corrode when the chloride front arrives to it. It is called “integral” because it enables the consecutive detection of the diffusion coefficient, the chloride threshold and the corrosion rate. The diffusion coefficient is measured from the time taken until the steel bar starts to corrode, the chloride threshold by analysing a small sample of the steel/concrete interface just after depassivation and the corrosion rate, by measuring it in a twin specimen after the disconnection of the external voltage. Some examples are presented applied to the comparison of different concrete mixes and of the efficiency of corrosion inhibitors. The results enable to distinguish the resistance of the concrete mixes and, in the case of the inhibitors, indicate that their presence delay the depassivation time and decrease the corrosion rate developed while the chloride threshold appears to be higher.
 

COMPORTAMENTO A CORROSIONE DI ARMATURE IN ACCIAIO INOSSIDABILE NEL CALCESTRUZZO
di
Matteo Gastaldi , 
Politecnico di Milano, Dip. di Chimica, Materiali e Ingegneria Chimica “G.Natta”
matteo.gastaldi@polimi.it
Maddalena Carsana , 
Politecnico di Milano, Dip. di Chimica, Materiali e Ingegneria Chimica “G.Natta”
maddalena.carsana@polimi.it
Federica Lollini , 
Politecnico di Milano, Dip. di Chimica, Materiali e Ingegneria Chimica “G.Natta”
federica.lollini@polimi.it
Elena Redaelli , 
Politecnico di Milano, Dip. di Chimica, Materiali e Ingegneria Chimica “G.Natta”
elena.redaelli@polimi.it
Luca Bertolini
Politecnico di Milano, Dip. di Chimica, Materiali e Ingegneria Chimica “G.Natta”
luca.bertolini@polimi.it

Questo articolo, presentato al convegno in onore di Pietro Pedeferri tenuto al Politecnico di Milano nei giorni 26-27 settembre 2013, riporta lo stato dell’arte sulla ricerca effettuata negli ultimi decenni sul comportamento a corrosione delle armature in acciaio inossidabile. La ricerca è iniziata considerando soprattutto barre in acciaio inossidabile austenitico, successivamente sono stati indagati gli acciai inossidabili austeno-ferritici (o duplex) e quelli con basso contenuto di nichel. Si sono studiati i fenomeni di accoppiamento galvanico che si possono produrre quando si utilizzano congiuntamente armature ordinarie e in acciaio inossidabile. Ora sono disponibili metodi di progettazione prestazionali che consentono di valutare quantitativamente i vantaggi legati all’uso di armature in acciaio inossidabile nel progetto di elementi in calcestruzzo armato.
 

Abstract
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CORROSION BEHAVIOUR OF STAINLESS STEEL REINFORCEMENT IN CONCRETE

This paper, which was presented in the congress in honour of Pietro Pedeferri held at Politecnico di Milano on 26th and 27th September 2013, reports the state of the art of the research carried out in the last decades on the corrosion behaviour of the stainless steel reinforcement. The research started considering mainly austenitic stainless steel bars, then austeno-ferritic (or duplex) and low nickel stainless steels were studied. Galvanic coupling phenomenon, that can occur when ordinary steel and stainless steel reinforcement are used together, was analysed. Nowadays performance-based methods are available, through which it is possible to quantitatively evaluate the benefits of using stainless steelreinforcement for the design of reinforced concrete elements.
 

PROTEZIONE DALLA CORROSIONE NELLE STRUTTURE IN CALCESTRUZZO ARMATO
METODI TRADIZIONALI ED INNOVATIVI
di
Giacomo Moriconi
Professore ordinario, Università Politecnica delle Marche, Ancona
g.moriconi@univpm.it

Il calcestruzzo nelle strutture reali è soggetto a molteplici cause di fessurazione ed appare generalmente fessurato. Le fessure aumentano drammaticamente la permeabilità del calcestruzzo, costituendo percorsi preferenziali per la penetrazione di agenti aggressivi in grado di promuovere la corrosione dell'armatura in acciaio. I sistemi di protezione tradizionali, come la riduzione del rapporto acqua/cemento per ridurre porosità e permeabilità del calcestruzzo, l'impiego di aggiunte pozzolaniche per ridurre la diffusione dei cloruri, l'utilizzo di additivi inibitori di corrosione e rivestimenti superficiali delle barre di acciaio, in genere falliscono quando le fessure raggiungono le barre di armatura. Pertanto, sono stati proposti altri metodi, come, ad esempio, l'impiego di acciaio inossidabile o la protezione esterna del calcestruzzo con rivestimenti flessibili a base polimero-cementizia. Tuttavia, l'utilizzo di armature in acciaio inossidabile è fortemente frenato dall'elevato costo, anche se recentemente sono stati proposti materiali simili più economici con un buon comportamento di resistenza alla corrosione, molto superiore a quello dell'acciaio nero. D'altra parte, i rivestimenti flessibili polimero-cementizi, in grado di sopportare fessurazioni del substrato in calcestruzzo senza fessurarsi, possono evidenziare perdite di flessibilità ed impermeabilità a causa di azioni accidentali ed ambientali fino ad invecchiamento precoce, con microfessurazioni nel rivestimento stesso. Lo scopo del lavoro è pertanto quello di suggerire soluzioni più innovative e competitive con quelle tradizionali, come l'impiego di barre zincate in calcestruzzo idrofobizzato, ed il ricorso a sistemi di monitoraggio che consentano interventi precoci e tempestivi nell'ambito di un piano di manutenzione della struttura preventiva e programmata.
 

Abstract
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TRADITIONAL AND INNOVATIVE CORROSION PROTECTION METHODS IN REINFORCED CONCRETE STRUCTURES

In real structures concrete is exposed to several cracking causes and it looks generally cracked. Cracks greatly increase the concrete surface permeability,since they represent preferential paths for penetration of aggressive agents, which promote corrosion of steel. Traditional protection methods against corrosion, such as reducing the water-cement ratio to reduce concrete porosity and permeability, the use of pozzolanic additions to reduce chloride diffusion, the use of corrosion inhibitor admixtures and the surface coating of steel bars (galvanizing or epoxy coating), often fail when cracks reach the reinforcing bars. So, other methods have been proposed to increase the corrosion resistance of cracked reinforced concrete, such as the use of stainless steel bars and concrete surface protection through flexible polymer-cement coatings. However, The most limiting factor of stainless steel reinforcement is its high cost, even if cheaper materials have been recently developed which show good behavior, markedly better than that of bare steel. On the other hand, the polymer-cement coatings, able to bridge cracks in the concrete substrate, can undergo flexibility loss, due to accidental loads and early weathering, leading to microcracks in the coating. Therefore, the aim of this work is to suggest more innovative and competitive solutions than traditional ones, such as the use of galvanized steel bars embedded in hydrophobic concrete, as well as the support of remote monitoring systems, allowing early and timely interventions within a preventive and planned maintenance program of the structure.