220   Novembre - Dicembre  2018
ISSN 2282-3794
PIETRO PEDEFERRI E LA CORROSIONE DELLE ARMATURE NEL CALCESTRUZZO
di
Fabio Bolzoni, 
Silvia Beretta, 
Andrea Brenna, 
Maria Vittoria Diamanti, 
Marco Ormellese, 
MariaPia Pedeferri

In passato era opinione comune che le strutture in calcestruzzo armato fossero intrinsecamente durevoli. Dalla fine degli anni '70, di fronte all'aumentare dei casi di degrado, ai rischi per la sicurezza e agli alti costi di manutenzione, nonché a cedimenti di strutture importanti, è risultato evidente come il problema della corrosione delle armature dovesse essere preso in seria considerazione.
Lo studio e la razionalizzazione dei fenomeni di corrosione delle armature hanno portato negli anni '90 alla comparsa di normative internazionali (EN 206) e all’aggiornamento dei codici di progetto, in Europa l’Eurocodice 2; queste innovazioni sono state recepite in Italia dalle “Norme tecniche per le costruzioni” (2008 e 2018). Tutto questo ha migliorato l’approccio alla progettazione, ma non basta. E nemmeno è sufficiente l'uso di modelli come il FIB Model Code, che richiedono specifiche conoscenze per comprendere le leggi chimico-fisiche che stanno alla base delle equazioni presenti nel modello. Solo affiancando le competenze relative al comportamento dei materiali e alla loro durabilità alle indispensabili competenze in ambito strutturale è possibile fare un salto di qualità nella valutazione e nel controllo della durabilità delle costruzioni: deve quindi cambiare profondamente la cultura del progetto.
Per questi motivi riteniamo utile ripubblicare, a 10 anni dalla sua scomparsa, un articolo del prof. Pietro Pedeferri dal titolo: “Calcestruzzo armato e precompresso. Cedimenti strutturali e corrosione delle armature” apparso nel 2003 sulla rivista l’Edilizia (N. 129, agosto 2003, pp. 50-59).

English version
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PIETRO PEDEFERRI AND REBARS CORROSION IN CONCRETE

In the past, reinforced concrete structures were considered intrinsically durable. At the end of the years ’70, the increased number of damaged structures, the risks for safety and the high maintenance costs, as well as the failures of important structures made evident that the issue of the rebars corrosion should be seriously taken into consideration.
The study and the rationale approach to rebars corrosion phenomena led, in the years ’90, to the issue of international standards (EN 206) and the update of the design codes (in Europe, Eurocode 2); these innovations were implemented in Italy in the “Norme tecniche per le costruzioni” (2008 and 2018). These documents improved the approach to the design, but not enough. And it is not sufficient to use models like the FIB Model Code, which require specific knowledge to understand the physico-chemical laws that form the basis of the model equations. Only by introducing the knowledge about materials behavior and their durability that complement the necessary skills in structural design it is possible to perform a step change in the evaluation and control of the durability of constructions: a deep change in the culture of design is necessary.  
For all these reasons it is useful to publish again, 10 years after his disappearance, an article written by prof. Pietro Pedeferri titled “Reinforced and prestressed concrete. Structural failures and rebars corrosion”, originally appeared in 2003 on the Journal “L’Edilizia” (N. 129, august 2003, pp 50-59).
 

PROTEZIONE CATODICA E INGEGNERIA DELLA CORROSIONE
di
Bruno Bazzoni

L’articolo tratta alcuni aspetti della progettazione della protezione catodica a partire da applicazioni reali, e illustra una serie esempi di progettazione avanzata con il supporto della modellazione a elementi finiti (FEM). Il dimensionamento di sistemi di protezione catodica di sistemi ad anodi galvanici viene quindi presentato come modello di progettazione applicabile più in generale all’ingegneria della corrosione. La memoria è il testo rivisto della presentazione del 30 novembre 2018 al Politecnico di Milano per la Giornata di studio “Pietro Pedeferri”. Dalla ricerca all’industria: le nuove frontiere dell’ingegneria della corrosione.

English version
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CATHODIC PROTECTION AND CORROSION ENGINERING

The paper deals with a few features of the design of cathodic protection systems, taken from real applications. Some examples are presented of design with the support of finite element modelling (FEM). The case of the design of cathodic protection system is then reviewed as design approach applicable in general to the description of macro-cell corrosion system and to the calculation of corrosion rate. This is the revised text of the presentation made on November 30th 2018 at Politecnico di Milano for the conference Giornata di studio “Pietro Pedeferri”. Dalla ricerca all’industria: le nuove frontiere dell’ingegneria della corrosione.

MONITORAGGIO DI STRUTTURE IN C.A. E C.A.P
Tecniche avanzate di elaborazione dei segnali di emissione acustica
di
Edoardo Proverbio, 
Dipartimento di Ingegneria, Università di Messina
eproverbio@unime.it
Luigi Calabrese
Dipartimento di Ingegneria, Università di Messina
lcalabrese@unime.it

La tecnica dell'Emissione Acustica (EA) ha guadagnato negli ultimi due decenni, soprattutto a livello internazionale, un crescente interesse come procedura di monitoraggio e tecnica per la valutazione del degrado delle strutture in calcestruzzo armato. Tuttavia è ancora carente la disponibilità di strumenti analitici affidabili per l'elaborazione e l'interpretazione dei dati acquisiti durante le campagne di misura. Un’ipotesi di implementazione di questi strumenti può prevedere l'utilizzo di tecniche di analisi cluster e analisi discriminante. Tali tecniche sono state recentemente applicate con successo nel campo della valutazione del comportamento dei materiali compositi per classificare le sorgenti di EA e individuare le modalità di danno.
Partendo da questi presupposti il presente lavoro propone la combinazione di analisi statistiche uni- e multi-variabile al fine di discriminare eventi significativi ed identificare la tipologia dei meccanismi degenerativi per effettuare l'analisi del danno di una struttura in calcestruzzo armato. La procedura è stata applicata a strutture in scala semi reale in c.a.p. in condizioni di corrosione accelerata.

English version
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MONITORING OF REINFORCED CONCRETE AND PRESTRESSED CONCRETE STRUCTURES
Advanced processing techniques of acoustic emission signals

Over the last two decades, the technique of the Acoustic Emission (AE) has gained an increasing interest as a monitoring and technical procedure for the assessment of the deterioration of reinforced concrete structures. However, the availability of reliable analytical tools for processing and interpreting data acquired during measurement campaigns is still lacking. A hypothesis of implementation of these tools may include the use of cluster analysis techniques and discriminant analysis. These techniques have recently been successfully applied in the field for behavioural assessment of composite materials to classify AE sources and identify damage modes.
Starting from these assumptions, the present work proposes the combination of uni- and multi-variable statistical analyses in order to discriminate significant events and identify the typology of degenerative mechanisms to perform a damage analysis of a reinforced concrete structure. The procedure was applied to a semi-real scale prestressed concrete structure in conditions of accelerated corrosion.

STUDIO DEGLI EFFETTI DELL’ACCOPPIAMENTO GALVANICO TRA ARMATURE ZINCATE E CASSERI METALLICI NEL CALCESTRUZZO FRESCO
di
Tiziano Bellezze, 
Ricercatore, Dip. SIMAU, Facoltà di Ingegneria, Università Politecnica delle Marche
t.bellezze@univpm.it
Elisa Barbaresi, 
Ingegnere della Protezione Catodica, F.M. Engineering Srl
barbaresi@fmengineering.it
Annamaria Viceré, 
Dottoranda di ricerca, Dip. SIMAU, Facoltà di Ingegneria, Università Politecnica delle Marche
a.viceré@pm.univpm.it
Gabriella Roventi
Professore Associato, Dip. SIMAU, Facoltà di Ingegneria, Università Politecnica delle Marche
g.roventi@univpm.it

Nel presente lavoro è stato investigato il fenomeno di sviluppo di idrogeno sulla superficie di casseri d’acciaio utilizzati per ottenere manufatti in calcestruzzo rinforzati con armature zincate. L’accoppiamento galvanico tra i casseri e le armature zincate, nel calcestruzzo fresco, appena gettato, porta alla formazione di una consistente quantità di bolle di idrogeno sulla superficie esterna del manufatto, che sarà pertanto caratterizzata da un’elevata rugosità (superficie a “buccia d’arancia”). In molti casi essa può costituire un problema per i produttori di questi manufatti. Per studiare questo fenomeno e valutarne la sua entità, è stata costruita una cassaforma in scala ridotta simulante quella di una trave reale prefabbricata. È stato preparato un cassero formato da pareti “segmentate” di acciaio delle quali, mediante un circuito elettrico appositamente realizzato, sono state misurate le correnti parziali e i potenziali locali, relativi a ciascun segmento. Inoltre, sono stati monitorati anche il potenziale e la corrente di macrocoppia relativi alle barre zincate. Dalle misure elettrochimiche e dalle osservazioni fatte sulla superficie del manufatto alla fine della sperimentazione, è stato osservato che lo sviluppo di idrogeno interessava in modo preponderante la zona del cassero direttamente affacciata alle barre zincate, producendo una consistente rugosità sulla superficie del calcestruzzo a contatto con questa zona.

English version
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STUDY OF THE EFFECTS DUE TO GALVANIC COUPLING BETWEEN STEEL MOULDS AND GALVANIZED REINFORCEMENTS IN FRESH CONCRETE

In the present work, the phenomenon of hydrogen evolution on the surface of the steel moulds, used to obtain concrete manufactured products reinforced with galvanized rebars, has been investigated. The galvanic coupling between the moulds and the galvanized reinforcements, in the fresh concrete just after the cast, leads to a large amount of hydrogen bubbles evolution on the external surface of the manufactured product, which will be characterized by a high roughness. In many cases, it can be a problem for manufacturers of these products. In order to study this phenomenon and to evaluate it quantitatively, a formwork in a reduced scale was built for simulating a prefabricated real beam. It was equipped with a mould formed by "segmented" steel walls of which, by means of an electric circuit suitably realized, the partial currents and local potentials for each segment were measured. Furthermore, the potential and the current of the macrocouple relative to the galvanized bars were also monitored. From the electrochemical measurements and the observations made on the surface of the manufactured product at the end of the experimentation, it was found that the hydrogen evolution mainly affects the area of the mould directly facing the galvanized bars, leading to a significant roughness of the concrete surface in contact with this area.

LA CORROSIONE DEI METALLI PRODOTTI MEDIANTE ADDITIVE MANUFACTURING
Nuovi spunti per la scienza della corrosione
di
Marina Cabrini, 
Professore Associato, Università degli Studi di Bergamo - Dipartimento di Ingegneria e Scienze Applicate, Consorzio INSTM – Firenze, Consorzio CSGI – Firenze
marina.cabrini@unibg.it
Tommaso Pastore, 
Professore Ordinario, Università degli Studi di Bergamo - Dipartimento di Ingegneria e Scienze Applicate, Consorzio INSTM – Firenze, Consorzio CSGI – Firenze
tommaso.pastore@unibg.it
Sergio Lorenzi, 
Ricercatore, Università degli Studi di Bergamo - Dipartimento di Ingegneria e Scienze Applicate, Consorzio INSTM – Firenze, Consorzio CSGI – Firenze
sergio.lorenzi@unibg.it
Cristian Testa
Dottorando, Università degli Studi di Bergamo - Dipartimento di Ingegneria e Scienze Applicate, Consorzio INSTM – Firenze, Consorzio CSGI – Firenze
cristian.testa@unibg.it

L’articolo affronta il tema delle tecnologie additive per la produzione dei metalli, mettendo in particolare risalto gli aspetti legati alle modifiche della macro e microstruttura e degli effetti sul comportamento a corrosione. I risultati sono presentati e discussi per far emergere quanto queste tematiche estremamente recenti abbiano valorizzato tematiche tipiche della scienza della corrosione, con particolare riferimento ai meccanismi che governano tali fenomeni. Le tecnologie additive, ed in particolare le tecnologie a letto di polvere presentano innumerevoli e indiscutibili vantaggi e aprono la possibilità di realizzare in modo economico componenti in diverse leghe metalliche con caratteristiche meccaniche spesso superiori a quelle delle corrispondenti leghe più tradizionali. La caratteristica microstruttura, l’ampliamento del campo di solubilità degli elementi di lega a seguito del rapido raffreddamento, la precipitazione di fasi di non equilibrio, le condizioni superficiali differenti e i trattamenti termici sono solo alcuni elementi che condizionano, oltre il comportamento meccanico, anche la resistenza alla corrosione. In presenza di applicazioni in ambienti particolarmente aggressivi, si riapre completamente in questo contesto il tema della qualifica di questi materiali, unitamente alla stesura di specifiche di produzione e trattamento termico post-processing studiati appositamente per queste leghe, che tengano conto delle loro peculiarità.

English version
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CORROSION OF METALS PRODUCED BY ADDITIVE MANUFACTURING
New insights into corrosion science

The paper deals with additive manufacturing technologies for the production of metallic components. It is mainly addressed to the discussion of the effects of macro and microstructure modification on the corrosion behaviour. Data are presented and discussed in order to highlight the new opportunities given by these technologies for corrosion science. Corrosion mechanisms are surely different compared to traditional alloys due to the unique microstructure of additively manufactured alloys, strictly dependent upon the production processes and heat treatments. Additive technologies have several and undubtful advantages compared to subtractive ones, mainly due to the possibility to produce components with very complex and non-dense geometries (micro and macro porous, trabecular, etc.). The unique microstructure, the widening of the solubility field of the alloy elements due to rapid cooling, the precipitation of non-equilibrium phases, the different surface conditions and heat treatments are only some of the elements affecting both the mechanical behaviour and the corrosion resistance. In fact, for applications in particularly aggressive environments, the qualification of these materials must be completely re-discussed, as well as the definition of new production standards and post-processing heat treatments specifically designed to enhance their peculiarities.