manuale impermeabilizzazione ponti con

MANUALE IMPERMEABILIZZAZIONE PONTI CON “GUAINA IN OPERA POLIURETANICA”
Scheda
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MANUALE IMPERMEABILIZZAZIONE PONTI CON
“GUAINA IN OPERA POLIURETANICA”
1. PREMESSA
Gli impalcati stradali sono chiamati a rispondere a molteplici aggressioni chimico fisiche provenienti dall’ambiente in cui
si trovano; in ambiente montano le sollecitazioni aumentano notevolmente sia a causa dell’uso di sali disgelanti
(garantire una sicura viabilità invernale), che a causa dei frequenti ed ampi cicli gelo disgelo.
Vanno sfatati possibili equivoci:
la presenza dello strato di asfalto rallenta il passaggio di acqua inquinata verso la sottostante soletta in
calcestruzzo armato, ma non lo elimina, per cui non svolge sufficiente funzione impermeabilizzante per la
soletta;
l’utilizzo per gli impalcati di calcestruzzi XF4, non può sostituire l’utilizzo dell’impermeabilizzazione, in quanto
un impalcato in calcestruzzo armato, a differenza del cubetto portato in laboratorio, è soggetto a fessurazione
di varia origine (fluage, dilatazioni termiche, oscillazioni da carico mobile);
l’allungamento richiesto all’impermeabilizzazione, che è dell’ordine del 20-50%, non deve essere paragonato
a quello massimo che avrà l’intero impalcato (1,2mm/m/100°C), come invece avviene per i giunti. Infatt i un
ponte di 50m gettato in inverno subirà una dilatazione per cause climatiche di ca. 50mm, che corrisponde ad
allungamenti inferiori all’0,1%, ma ciò non significa che basta impermeabilizzarlo con materiali di poco
superiori a tale valore;
il calcestruzzo è un materiale poroso per cui va impermeabilizzato al fine di ridurre la velocità di penetrazione
degli agenti inquinanti, ma va fatta una netta distinzione tra impermeabilizzazioni su strutture che non si
fessurano (struttura rigida in appoggio appoggio) o che si fessurano (praticamente tutte le altre). Nel primo
caso l’impermeabilizzazione deve riuscire a “coprire” la fessura, mentre nel secondo caso deve soltanto
seguire le normali dilatazioni fisiologiche del calcestruzzo, e quindi possono essere utilizzate
impermeabilizzazioni con un modulo elastico sufficientemente basso e comunque inferiore a quello del
supporto.
Fondamentale è affrontare il concetto di impermeabilizzazioni “fessura-coprente”.
Se si immagina la “nascita di una fessura” dopo la posa di un impermeabilizzazione perfettamente aderente,
localmente la deformazione dell’impermeabilizzazione dovrebbe essere infinita, caratteristica che nessun materiale
possiede. Una fessura nel supporto rimane “coperta” dall’impermeabilizzazione, soltanto facendo lavorare quest’ultima
lungo il proprio spessore: le fibre si rompono progressivamente fino a quando, ad una certa distanza dal supporto, una
fibra riesce ad allungarsi sfruttando la deformazione angolare delle fibre lacerate (inclinazione dello spessore delle
fibre lacerate e loro plasticizzazione); maggiori sono lo spessore (nr. di fibre) e la resistenza a trazione (soprattutto
dello strato più esterno), e minori sono i moduli elastici (a trazione e taglio), meglio funziona il meccanismo sopra
descritto.
L’impermeabilizzazione deve essere opportunamente studiata in modo particolare per quelle strutture che comportano
la nascita di fessure “certe e durature”: zone tese delle strutture iperstatiche, estradossi degli sbalzi, parti di strutture
soggette a ritiro termico o dilatazione contrastata.
A differenza delle strutture di edilizia civile, le impermeabilizzazioni per ponti dovranno avere anche le seguenti
caratteristiche:
adesione sufficiente per evitare scivolamenti durante le frenate dei mezzi (forza tangenziale di frenamento da
min. 20% fino max 60% peso della ruota)
sufficiente resistenza alle temperature di posa dell’asfalto (170°C)
sufficiente resistenza al punzonamento durante la posa del manto stradale (mezzi pesanti, finitrici)
mantenere le caratteristiche per temperature che possono scendere abbondantemente sotto 0°C
aggressione da svariati agenti chimici, quali cloruri (Sali disgelanti), solfati (gas di scarico e olii vari)
Spesso è richiesto che la posa dell’impermeabilizzazione avvenga il più presto possibile dopo il getto, al fine di ridare
la viabilità e di conseguenza ridurre il disagio all’utenza (forte pressione sulla Direzione dei lavori per ridurre i tempi di
maturazione del supporto), con il deleterio rischio di posa su supporto troppo umido.
Provincia di Bolzano Servizio strade Rip.12.0 Servizio Ponti
Provinz Bozen
Straßendienst Abt. 12.0 Brückendienst
[email protected]
[email protected]
(p.i. Vicentini/ing. Lenisa)
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Un’impermeabilizzazione mal posata evidenzia il difetto dopo alcuni anni, quando i lavori sono abbondantemente
conclusi, purchè ci sia vigilanza; in edilizia la vigilanza è continua fin dal primo giorno ed un tetto che perde viene
notato fin dalle prime gocce.
2. FASI PER LA POSA IN OPERA
L’impermeabilizzazione mediante sistemi elastomerici poliuretanici consiste nell’applicazione a spruzzo di un
rivestimento elastomerico poliuretanico per lo piú di natura bicomponente.
Il sistema trova la sua naturale applicazione sia nell’impermeabilizzazione di opere in cemento armato, che
eventualmente di opere in acciaio.
L’impermeabilizzazione viene posata in 5 fasi successive:
Preparazione del supporto
Stesa del primer
Posa del rivestimento impermeabilizzante con elastomero poliuretanico bicomponente
Posa di mano d’aggancio promotore di attivante di adesione degli strati bituminosi
Spolvero con sabbia quarzifera
3. PREPARAZIONE DEL SUPPORTO
Occorre distinguere tra la posa su supporto appena gettato o su supporto esistente (messo a nudo a seguito di
demolizione asfalto). Oltre ai diversi contenuti di umidità residua, i due supporti differenziano anche per la diversità
apparenza superficiale.
Supporto dopo un getto (sia che si tratti del getto della soletta o di un ripristino con betoncino a ritiro compensato):
superficie molto più liscia ed omogenea, priva di residui di precedenti impermeabilizzazioni, con possibile
presenza in superficie del lattime di cemento
sabbiatura con il solo fine di eliminare il lattime di cemento
ripristino planarità o rugosità mediante opportune resine/malte epossidiche o malte cementizie
soffiatura dell’intera superficie
Supporto esistente dopo la demolizione dell’asfalto (tramite fresatura o demolizione):
superficie scalinata, porzioni di cls distaccate o frantumate causa ristagni di acque inquinate, estradossi di
alcuni ferri in vista, avvallamenti riempiti della precedente impermeabilizzazione o con asfalto
bocciardatura o pallinatura del supporto
ripristino planarità o rugosità mediante opportune resine/malte epossidiche o malte cementizie
soffiatura dell’intera superficie
I ripristini di avvallamenti estesi (ripristini delle livellette di progetto o compensazione di errori di getto) vanno realizzati
utilizzando prodotti appropriati e preparando come da schede tecniche il supporto; per ripristini localizzati (impronte di
scarpe, scanalature) meglio utilizzare resine epossidiche, eventualmente caricate con sabbia calibrata. Tutti gli spigoli,
i rilievi o eventuali marciapiedi dovranno essere arrotondati con gusce di malta epossidica.
Va evitato di procedere alla preparazione del piano di posa in condizioni ambientali non ottimali quali forte umidità,
pioggia, gelo. In generale il supporto, prima della posa del primer deve risultare privo di polvere o grassi.
La Direzione dei lavori deve eseguire le seguenti prove/procedure per la sua accettazione:
Criteri di accettazione del piano di posa (obbligatoria):
Prova
Periodicitá/lotti di prova
Esecuzione prova
Requisiti
Pendenza
longitudinale e
trasversale
Valutato visivamente nei
luoghi dove occorre
Committente e appaltatore in
contraddittorio
Pendenza
longitudinale
trasversale ≥ 2%
Rugositá
Valutato visivamente nei
luoghi dove occorre
Committente e appaltatore in
contraddittorio
< 3,0 mm
Prove a discrezione Direzione lavori, per i casi dubbi:
Resistenza allo
Indicazioni DL
Attestazione
strappo
accreditato
Provincia di Bolzano Servizio strade Rip.12.0 Servizio Ponti
Provinz Bozen
Straßendienst Abt. 12.0 Brückendienst
da
laboratorio
[email protected]
[email protected]
e
Valore medio ≥ 1,5 N/mm²
(p.i. Vicentini/ing. Lenisa)
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Valore singolo≥ 1,3 N/mm²
Umidità del
calcestruzzo
Una prova nella zona più
sfavorevole
Attestazione
accreditato
da
laboratorio
Nessuna
prova
se
età
calcestruzzo ≥ 21 giorni; per età
inferiori 1 prova umidità eseguita
ad una profondità di 2cm, con
accettazione in caso di umidità ≤
4%-in funzione della massa
Prova a strappo del supporto (la normativa di riferimento è la UNI EN 1542 – 2000 (che però è standardizzata per
provini realizzati in laboratorio, ma dalla quale possono venire estrapolate le procedure)
- pulizia locale del supporto mediante spazzolatura
- incisione con carotatrice ø50mm fino profondità nel supporto pari a 15mm
- incollaggio disco ø50mm
- velocità di estrazione: 0,05 MPa/sec
Prova umidità del supporto
Tutte le schede tecniche prevedono la posa dell’impermeabilizzazione con umidità del supporto inferiore al 4% in
funzione della massa, e tali informazioni si ottengono soltanto con “il metodo del carburo di calcio”. Tali prove si
possono eseguire agevolmente in campo prelevando della polvere di cemento mediante trapanatura (profondità ca.
2cm), che viene pesata con una bilancia di precisione e poi inserito in un apposito contenitore; l'umidità libera presente
nel campione reagisce con il carburo di calcio contenuto nel reagente, producendo un gas di Acetilene. L'aumento
della pressione all'interno del contenitore è direttamente proporzionale alla quantità d'acqua contenuta e viene
misurata da un manometro precalibrato in scala. Viene quindi visualizzata la percentuale d'umidità presente nel
campione. Tutta l’attrezzatura per la prova è contenuta in una piccola borsa tipo 24ore.
Come indagine preliminare per individuare la zona del supporto più umida, si possono utilizzare dei semplici igrometri
elettrici che, appoggiando semplicemente gli elettrodi sul supporto, forniscono indicazioni dell’umidità superficiale
rapportata alla scala WME, che rappresenta la scala di calibrazione per il legno. Lo strumento è paragonabile per
dimensioni ad uno sclerometro.
NB: tale tipologia d’impermeabilizzazione è molto sensibile all’umidità del supporto, formando bolle e successivamente
rottura della guaina e distacco dell’asfalto. Si consiglia quindi la DL ad accertarsi che l’umidità sia inferiore ai limiti
richiesti oppure attendere almeno 21giorni.
4. STESA DEL PRIMER
Il primer è un bicomponente poliuretanico, senza solventi e compatibile per fondi umidi. Viene posato a pennello o rullo
e non va trattato con sabbia. I consumi indicativi sono di 100/200 g/mq, mentre i tempi di attesa vanno da 1 a 4 ore in
funzione della temperatura; all’atto della posa della successiva guaina, il primer deve risultare ancora appiccicoso al
tatto.
5. POSA DELLA GUAINA IN OPERA
La guaina elastomerica poliuretanica bicomponente va posata a spruzzo con attrezzatura air-less bi-mixed ad alta
pressione e controllata da strumentazione elettrica/elettronica; i serbatoi dei due componenti devono essere riscaldati,
come pure i tubi fino all’ugello. Il prodotto finale deve essere privo di solventi, plastificanti, inerti di carica,e materiali
bituminosi, con poli-isocianato in quantitá maggiore al 43% in peso sul residuo secco. Lo spessore del rivestimento
impermeabilizzante sarà di 3 mm, così da essere in grado di garantire una elevata protezione all’azione delle acque
meteoriche, degli agenti aggressivi solidi e dei raggi U.V.; dovrá inoltre resistere all’abrasione e punzonamento.Il
rivestimento dovrà inoltre essere perfettamente impermeabile all'acqua ma permeabile ai gas ed ai vapori acquei,
resistente ai sali antigelo, agli idrocarburi, agli alcali diluiti, all'idrolisi e ai microorganismi. Il prodotto non deve subire
rammollimenti a temperature fino a 180°.
Il rivestimento dovrà essere continuo; la posa dovrà essere effettuata in modo da raccordare scarichi, rialzi, strutture
metalliche, elementi geometricamente complessi senza soluzione di continuità.
È richiesta una polimerizzazione rapida (non superiore a 15 secondi); la membrana dovrá essere pedonabile dopo 5
minuti e dovrà inoltre sopportare un eventuale normale traffico dopo 30 minuti dalla posa e, dopo circa 3 minuti dalla
catalisi, il prodotto di reazione non dovrà subire alterazioni per effetto di pioggia.
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L’impermeabilizzazione di regola non potrá essere eseguita in giornate di pioggia o neve o quando la temperatura
atmosferica sará inferiore a 5 °c, e fino a che le superfici non saranno perfettamente asciutte.
La D.L si riserva la facoltá di verificare lo spessore o con spessimetro ad applicazione ultimata o con ritagli del prodotto
in fase di applicazione, ritagli che dovranno essere ricolmati prima della fine dell’intervento.
Caratteristiche tecniche dei materiali:
- Resistenza a trazione: 10 Mpa – UNI 8202/8
- Allungamento a rottura: 300 +/- 20 % - UNI 8202/8
- Modulo di elasticità (secante) al 100%: > 4,4 Mpa – UNI 8202/8
- Modulo di elasticità (secante) al 200%: > 3,15 Mpa – UNI 8202/8
3
- Densità: 1,0 +/- 0,1 gr/cm – UNI 7092/A
- Durezza Shore A: 78 gradi A – UNI EN ISO 868
3
- Abrasione: < 155 mm – UNI 9185
- Adesione al supporto in cls: 2,5 Mpa - UNI 8272/6
- Residuo secco: 100%
- Resistenza alla propagazione della lacerazione: 26 N/mm - UNI 8202/9
- Temperatura limite di fragilitá < - 40°C nessuna lacerazione o fessurazione UNI 7320/B
- Resistenza al punzonamento dinamico: nessuna perdita di impermeabilitá con urto di 5Nm - UNI 8202-12
- Stabilizzato ai raggi ultravioletti, nessuna screpolatura
Criteri di accettazione dopo la messa in opera dello strato (obbligatoria):
•
Resistenza a strappo (3 valori): almeno 1 volta e comunque almeno una prova (3 valori) ogni 200mq
La normativa di riferimento è UNI EN 24624):
- pulizia locale del supporto mediante spazzolatura
- incisione con carotatrice ø50mm fino al supporto
- incollaggio disco ø50mm
- velocità di estrazione: 0,05 MPa/sec
Resistenza allo strappo:
Media ≥ 0,2 N/mm²
Valore singolo ≥ 0,15 N/mm²
Il tassello va ripristinato mediante stesso prodotto.
•
Verifica dello spessore (3 valori): almeno 1 volta e comunque almeno una prova (3 valori) ogni 200mq
La verifica va condotta prima della completa catalizzazione del prodotto, per mezzo di spessimetro o calibro.
6. POSA DEL PRIME D’ATTACCO E DELLA SABBIA
Dopo la posa della guaina, l’intera superficie che andrà a contatto con l’asfalto, dovrà essere trattata con un primer di
aggancio (250g/mq) trattato uniformemente con sabbia al quarzo curata a fuoco diretto e avente granulometria da 0,2
a 0,8mm, in modo da creare una superficie ruvida. Bisogna evitare accumulazioni di sabbia al quarzo in esubero non
aderente; questa deve essere eliminata dopo l’indurimento del primer.
Tale procedura risulta indispensabile per garantire un sufficiente aggrappo della pavimentazione bituminosa.
7. CONSIGLI DI NATURA GENERALE
È sconsigliabile, applicare un rivestimento a base poliuretanica in condizioni ambientali di pioggia (anche se la
pavimentazione è al coperto) perché la superficie da ricoprire si troverà in condizioni di forte umidità superficiale e
quindi non idonea a ricevere il trattamento, chiedere a produttore range di applicazione consentito:
Condizioni di applicazione ed ordini di grandezza di natura generale:
Il sottofondo ed il prodotto devono essere ad una temperatura di almeno 3°C sopra il punto di rugiada per ridurre il
rischio di condensa o di sbollamento (blistering) della membrana dopo la posa.
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Il prodotto può essere applicato anche su cordoli, rialzi, marciapiedi. Con il tempo subisce variazioni cromatiche
tendenti al giallo, che possono essere evitate applicando una vernice stabilizzante.
Se previsto passaggio pedonale, meglio prevedere la posa di 4cm di asfalto (usura) o almeno il trattamento con mano
d’aggancio e sabbia.
GIUNTI DI DILATAZIONE e PIEDE DEI MONTANTI DEL GUARD-RAIL:
Il prodotto spruzzato si presta molto bene anche per la chiusura di piccoli varchi, quali per esempio i giunti di
dilatazione di piccoli ponti. Il varco va preventivamente riempito con materiale espansivo (polistirene) con funzione di
cassero/supporto.
Viste le ottime proprietà di adesione sull’acciaio, il prodotto può essere spruzzato anche sui primi 5cm di montante, al
fine di rallentare l’attacco di ruggine dovuto alla presenza di un perenne ristagno di cloruri in tale zona.
POZZETTI
In generale la filosofia di base è quella di realizzare uno scarico con due pluviali concentrici, uno per lo scarico delle
acque di sottopavimentazione ed il secondo per quelle di pavimentazione. Per il primo caso vanno usati degli elementi
detti “messicani” in acciaio inox AISI316L che non sono altro che dei collari con già saldato il pluviale. Il messicano va
incollato alla soletta e se le dimensioni del successivo pozzetto lo richiedessero, la soletta va prevista opportunamente
sagomata. L’impermeabilizzazione va spruzzata sopra il collare.
8. CONTROLLI DI ACCETTAZIONE DEL PRODOTTO, PRIMA DELLA POSA
A differenza di prodotti prefabbricati (tipo la doppia guaina bituminosa) che vengono venduti già certificati, la guaina
poliuretanica viene “creata” in opera mediante assemblaggio di 2 costituenti e con attrezzature non codificate. Per
lavori importanti si consiglia la Direzione Lavori, altre alla verifica cartacea della corrispondenza tra scheda tecnica e
voce di capitolato, di prevedere l’esecuzione di alcune prove preventive (alcune settimane prima della posa vera e
propria), mediante lo spruzzo del prodotto su piastre in acciaio e successiva verifica in laboratorio della guaina:
•
Prova di resistenza a rottura e di allungamento a rottura, da effettuarsi su nr°3 provini ricavati da campione
tale e quale (secondo UNI 8202-8), da eseguire a 7 e 14 giorni, a +80°C ed a -30°C, ed in presenza di una
soluzione satura di cloruro di sodio:
Tipo prova
Variazione %
Variazione %
resistenza rottura
allungamento
Dopo 7gg a +80°C:
<5%
<5%
Dopo 14gg a +80°C:
<5%
<5%
Contatto con soluzione satura di cloruro di sodio,
<15%
<5%
dopo 7gg
Contatto con soluzione satura di cloruro di sodio,
<15%
<5%
dopo 14gg
Dopo 1 ora in frigo a -30°C
<40%
<40%
Il metodo si basa sulla deformazione per trazione, a velocità costante sino a rottura della provetta e sulla
misura degli allungamenti e dei carichi corrispondenti nei punti singolari della curva carichi-allungamenti.
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Prova di durezza SHORE A, da effettuarsi su nr°3 provi ni ricavati dal campione tale e quale (secondo UNI EN
ISO 868 : 2005)
La prova consiste nel determinare l'entità della penetrazione nel materiale in esame, in definite condizioni di
carico e temperatura, di un penetratore metallico unificato. La durezza determinata con questo metodo varia
in ragione inversa dell'entità della penetrazione e dipende dal modulo di elasticità e dal comportamento
viscoelastico del materiale.
9. DOCUMENTAZIONE FOTOGRAFICA
Particolare della protezione in PE Cellophane del
piantone barriera
Posa impermeabilizzazione dopo primer
Dettaglio della impermeabilizzazione
(si noti luciditá del primer precedentemente posato)
Posa primer di aggancio
Spolvero graniglia in sabbia di quarzo
Distacco guaina causa umidità eccessiva del supporto
10. PREZZO DI STIMA CONSIGLIATO
Il prezzo attualmente in uso in Ns. confeme d’ordine e per pose di ca. 100-200mq, esclusa la preparazione del
supporto è pari a:
35 €/mq +iva
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