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Biodegradazione del calcestruzzo

Coinvolge le strutture sotterranee, i sistemi fognari, le strutture in mare e i sistemi di trattamento delle acque reflue con costi rilevanti per la manutenzione e la riparazione

di Chimicamo
17 Gennaio 2023
in Chimica
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biodegradazione del calcestruzzo-chimicamo

biodegradazione del calcestruzzo-chimicamo

La biodegradazione delle strutture in calcestruzzo è causata da organismi che crescono in determinati ambienti a loro favorevoli in cui vi è disponibilità di acqua e basso pH

Gli ambienti favorevoli possono avere un'umidità relativa elevata tra il 60% e il 98%, lunghi cicli di umidificazione ed essiccazione, congelamento e sbrinamento, elevate concentrazioni di anidride carbonica, di ioni cloruro, solfati e piccole quantità di acidi

La biodegradazione del calcestruzzo coinvolge le strutture sotterranee, i sistemi fognari, le strutture in mare e i sistemi di trattamento delle acque reflue con costi rilevanti per la manutenzione e la riparazione.

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Composizione del calcestruzzo

L'idratazione del cemento determina la formazione dell'idrossido di calcio Ca(OH)2 che reagisce con l'anidride carbonica secondo la reazione

CO2+ Ca(OH)2 → CaCO3+ H2O.

Il carbonato di calcio CaCO3 risultante è scarsamente solubile e la sua formazione provoca l'indurimento della pasta cementizia e l'aumento della resistenza alla compressione del calcestruzzo.

Questo processo chiamato carbonatazione migliora le proprietà di questo materiale.

Tuttavia, la formazione di carbonati porta al ritiro del calcestruzzo durante l'essiccazione, favorendo così la fessurazione del materiale.

Inoltre, la carbonatazione del calcestruzzo porta a sua minore alcalinità e successivamente alla corrosione dell'armatura in acciaio. Sia l'idrossido di calcio che il carbonato reagiscono con diverse sostanze chimiche, come acidi organici e acidi minerali e con alcuni sali. Inoltre gli alluminati presenti nel calcestruzzo reagiscono facilmente con i solfati. I prodotti di queste reazioni sono sali idrati che si espandono all'interno del calcestruzzo che ne provocano la fessurazione.

Attività di microrganismi

L'attività metabolica dei microrganismi provoca la liberazione di molti acidi come  acido solfidrico e altri reagenti corrosivi nell'ambiente

Si riportano in tabella batteri che provocano la biodegradazione del calcestruzzo e i rispettivi processi

Batteri Reazioni
Nitrosococcus, Nitrosospira, Nitrosolobus, Nitrosomonas NH4+ → NO2–
Nitrobacter, Nitrococcus NO2– → NO3–
Escherichia, Pseudomonas NO3– → NO2–
Clostridium NO3– → NH4+
Solfobatteri riducenti: Desulfovibrio,Desulfotomaculum, Desulfomona SO42- → H2S
Crenothrix, Gallionella, Leptothrix, Sphaerotilus,Sulfobacillus, Acidithiobacillus ferrooxidans Fe2+ → Fe3+
Bacillus, Gallionella, Pseudomonas, Sphaerotilus Mn2+ → Mn4+

Vi sono poi processi di fermentazione che portano alla formazione di acidi organici dovuti a funghi o batteri.

Sostanze corrosive

La crescita intensiva di microrganismi è causa di accumulo di sostanze biogene corrosive su diversi materiali da costruzione compreso il calcestruzzo.

Le specie particolarmente corrosive la cui produzione è influenzata da microrganismi  sono l'acido lattico, acetico, butirrico. Vi sono poi i batteri nitrificanti e batteri che ossidano lo zolfo e portano alla formazione di acidi minerali come l'acido nitrico e l'acido solforico. Essi ossidano anche l'acido solfidrico prodotto dai batteri solforiduttori. Tutte queste sostanze di origine biologica reagiscono facilmente con i componenti del calcestruzzo provocandone il deterioramento

 

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Tags: acidi mineraliacido solfidricocementocorrosionesolfatisolfobatteri

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Il Progetto Chimicamo

Massimiliano Balzano, ideatore e creatore di questo sito; dottore di Scienza e Ingegneria dei Materiali presso l’Università Federico II di Napoli. Da sempre amante della chimica, è cultore della materia nonché autodidatta. Diplomato al Liceo Artistico Giorgio de Chirico di Torre Annunziata.


Maurizia Gagliano, ha collaborato alla realizzazione del sito. Laureata in Chimica ed iscritta all’Ordine professionale. Ha superato il concorso ordinario per esami e titoli per l’insegnamento di Chimica e Tecnologie Chimiche. Docente.

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