Vasche, condotte e strutture di impianti di depurazione, contenenti acque reflue e scarichi, sono spesso realizzate in cemento armato, un materiale molto resistente e impermeabile.
Tuttavia, le acque reflue e gli scarichi, a causa della loro aggressività, possono provocare fenomeni di degrado, tali da compromettere l’integrità e la sicurezza delle strutture in cemento armato e la funzionalità dell’impianto.
Indice
- Cause del degrado di un impianto di depurazione
- Conseguenze del degrado del cemento armato di un impianto di depurazione
- Quando è necessario il risanamento di un impianto di depurazione?
- Quali sono i benefici del risanamento degli impianti di depurazione?
- Come funziona il risanamento di un impianto di depurazione?
- Diagnosi e valutazione del degrado del cemento armato in impianti di depurazione
- Come scegliere le tecniche di risanamento strutturale più idonee per un impianto di depurazione?
- Scelta dei materiali di risanamento
- Quanto costa il risanamento di un impianto di depurazione?
- Come scegliere la ditta giusta?
- Requisiti di sicurezza, norme e regolamenti per il risanamento di impianti di depurazione in cemento armato
Cause del degrado di un impianto di depurazione
Il degrado delle vasche in cemento armato di un impianto di depurazione può essere provocato da:
- azione di agenti aggressivi, come:
- sostanze chimiche aggressive e altamente corrosive presenti in acque reflue e rifiuti, quali acidi, alcali, cloruri e carichi inquinanti, che possono penetrare il calcestruzzo e attaccare la matrice cementizia e le armature metalliche, innescando il processo di corrosione, la formazione di ruggine ed un aumento di volume delle barre d’armatura, che provocano fessurazioni e distacchi del calcestruzzo stesso,
- solfati, presenti in alcuni tipi di acque reflue industriali, che reagendo con i composti del calcestruzzo, danno luogo alla solfatazione, con fessurazioni e disgregazione del cemento armato,
- anidride carbonica, presente nell’aria, che riduce l’alcalinità e favorisce la carbonatazione, cioè la corrosione delle armature presenti nelle strutture in calcestruzzo,
- acidi prodotti da alcuni processi industriali o dalla decomposizione di sostanze organiche, che possono aggredire il calcestruzzo e alterarne la composizione chimica, causando disgregazione e perdita di resistenza,
- acque con bassa durezza, che provocano la lisciviazione del calcare, perdita di matrice cementizia e aumento della porosità,
- particolari tipi di aggregati silicei e alcali presenti nel cemento, che, con l’elevata umidità e temperature variabili, danno luogo a reazioni alcali-aggregati (ASR) e producono un gel, che assorbe l’acqua e si espande, generando fessurazioni e distacchi del calcestruzzo,
- flusso di acque reflue cariche di sedimenti, che possono causare abrasione, erosione e usura del calcestruzzo, soprattutto in corrispondenza di condotte e canali,
- fattori ambientali, che possono provocare:
- cicli gelo-disgelo. L’acqua presente nei pori del calcestruzzo può congelare e aumentare di volume, generando pressioni interne, microfessurazioni, disgregazione della superficie del calcestruzzo ed esposizione delle armature all’umidità e all’ossigeno, favorendo la corrosione,
- sbalzi termici, che possono portare alla formazione di fessurazioni,
- nel caso di impianti di depurazione in cemento armato situati in prossimità delle coste, accelerazione della corrosione delle armature per l’elevata concentrazione di cloruri nell’acqua di mare, e disgregazione della matrice cementizia per la presenza di solfati,
- presenza di microrganismi e inquinamento atmosferico,
- errori di progettazione e costruzione, che possono avvenire per:
- scelta di materiali inadeguati, come calcestruzzo con insufficiente resistenza chimica o armature non idonee all’ambiente aggressivo dell’impianto,
- difetti di messa in opera, come errata compattazione del calcestruzzo, presenza di vuoti o copertura inadeguata delle armature,
- scarso controllo della qualità dei materiali e delle fasi di lavorazione,
- sollecitazioni meccaniche, carichi eccessivi e movimenti termici, che possono generare fessurazioni nel calcestruzzo, compromettere l’impermeabilità della struttura e favorire, così, l’infiltrazione di agenti aggressivi,
- manutenzione inadeguata delle strutture esposte a radiazioni UV, variazioni termiche e umidità.
Senza un intervento tempestivo per riparare le fessurazioni e proteggere le armature, si può generare un deterioramento progressivo tale da compromettere l’integrità e perdere la funzionalità delle strutture, delle vasche e delle condotte.
Conseguenze del degrado del cemento armato di un impianto di depurazione
Il degrado delle strutture in cemento armato di impianti di depurazione può avere gravi conseguenze a livello funzionale, sull’ambiente e sulla salute pubblica, come:
- riduzione della resistenza strutturale e della capacità portante di sopportare i carichi previsti. Il deterioramento del calcestruzzo e la corrosione delle armature, infatti, possono indebolire le strutture e favorire cedimenti, fessurazioni e collassi,
- incidenti causati dal cedimento di strutture in cemento armato gravemente degradate,
- flussi alterati, dovuti alla disgregazione del calcestruzzo, che può ostruire canali e condotte, ostacolare il flusso regolare delle acque reflue e compromettere l’efficienza del processo di depurazione,
- perdite di liquami fognari, inquinamento delle acque e riduzione dell’efficienza operativa, provocati da fessurazioni e distacchi del calcestruzzo delle vasche e delle condotte, che possono causare fuoriuscite di acque reflue non trattate o parzialmente trattate e liquami fognari e compromettere il corretto funzionamento dell’impianto. Questo può portare alla contaminazione di falde acquifere, corsi d’acqua e suolo, provocando gravi danni ambientali agli ecosistemi locali e potenziali ripercussioni sanitarie,
- rischio per la salute pubblica. La fuoriuscita di liquami fognari può favorire la proliferazione di batteri patogeni, virus e sostanze chimiche nocive, con il rischio di causare malattie infettive, soprattutto se l’acqua contaminata è usata per scopi domestici o agricoli,
- emissioni di gas serra ed esposizione a sostanze pericolose. Il deterioramento del calcestruzzo può favorire la formazione di microrganismi, che producono metano, un potente gas serra, che contribuisce al cambiamento climatico, con potenziali rischi per la salute a lungo termine,
- possibili interruzioni del servizio e chiusura temporanea dell’impianto di depurazione, con conseguenti disagi per la popolazione.
Quando è necessario il risanamento di un impianto di depurazione?
Il risanamento degli impianti di depurazione è necessario in caso di:
- riduzione dell’efficienza depurativa, per:
- migliorare la qualità delle acque reflue in uscita,
- tutelare l’ambiente, in quanto si riduce l’inquinamento delle acque reflue e si protegge fiumi, laghi e falde acquifere,
- preservare la salute pubblica, poiché si previene la diffusione di malattie causate da batteri, virus e altri agenti patogeni,
- danni strutturali, per ripristinare tubazioni corrose, fessurazioni nelle vasche e cedimenti di terreno, e recuperare, così, la sicurezza e la funzionalità dell’impianto,
- adeguamento a nuove normative in materia di depurazione delle acque reflue e raggiungere gli standard previsti.
Quali sono i benefici del risanamento degli impianti di depurazione?
Il risanamento degli impianti di depurazione garantisce diversi benefici, quali:
- miglioramento della qualità delle acque reflue, grazie alla riduzione della concentrazione di inquinanti come azoto, fosforo e metalli pesanti,
- riduzione significativa dei consumi energetici,
- risparmio sui costi di gestione, in quanto un impianto di depurazione risanato richiede meno manutenzione rispetto a un impianto obsoleto,
- allungamento della vita utile dell’impianto.
Il risanamento degli impianti di depurazione, dunque, è un investimento importante per garantire la corretta funzionalità dell’impianto e la protezione dell’ambiente e della salute pubblica.
Come funziona il risanamento di un impianto di depurazione?
Per risanare correttamente un impianto di depurazione, è necessario:
- eseguire una diagnosi accurata sulle condizioni delle strutture, mediante ispezioni, analisi e test, per individuare i problemi e le aree che necessitano di intervento,
- identificare le cause del degrado, tra cui troviamo:
- corrosione delle armature, spesso generata dall’esposizione all’umidità o dalla penetrazione di cloruri,
- attacco da solfati, presenti nelle acque reflue o nel terreno circostante,
- cicli di gelo e disgelo, che inducono espansioni o contrazioni dannose per il calcestruzzo,
- reazioni chimiche alcali-aggregato, che provocano espansione e deterioramento del calcestruzzo,
- elaborare un progetto di risanamento specifico, in base alla tipologia dell’impianto e alle caratteristiche delle acque reflue da trattare,
- eseguire gli interventi di risanamento,
- effettuare collaudo e monitoraggio, al termine degli interventi di risanamento, per garantire il corretto funzionamento dell’impianto.
Diagnosi e valutazione del degrado del cemento armato in impianti di depurazione
Per risolvere i problemi di degrado del cemento armato e definire un intervento di risanamento è importante identificare la natura e l’entità del degrado, tramite una diagnosi accurata, che può avvenire mediante:
- ispezione visiva, per individuare i primi segnali di degrado, come fessurazioni, delaminazioni, disgregazioni del calcestruzzo, macchie di ruggine, corrosione delle armature, distacco del copriferro e altre forme di degrado,
- pacchettometria, per valutare la profondità delle fessurazioni nel calcestruzzo,
- termografia, per individuare, tramite differenze di temperatura superficiale, aree con difetti strutturali o infiltrazioni di acqua,
- endoscopia, per ispezionare l’interno di fessurazioni e cavità nel calcestruzzo e ottenere immagini dettagliate dello stato delle armature,
- analisi chimiche del calcestruzzo e petrografiche dei campioni prelevati, per identificare la composizione chimica e mineralogica del materiale e individuare eventuali alterazioni dovute all’azione di agenti aggressivi,
- prove meccaniche, per valutare resistenza e durabilità del calcestruzzo,
- prove non distruttive (NDT), come test ad ultrasuoni, test elettrochimico, termografia e radiografia, per valutare l’integrità e lo stato interno dell’armatura metallica, senza danneggiare la struttura in cemento armato.
Il metodo di diagnosi più idoneo è definito in base a:
- tipologia delle strutture da ispezionare (vasche, condotti, pilastri e altri elementi strutturali),
- gravità presunta del degrado, definita dopo una preliminare osservazione visiva,
- disponibilità economica e temporale.
Per ottenere una diagnosi completa e precisa e definire un intervento di risanamento con tecniche mirate e materiali idonei, spesso può essere utile integrare diverse tecniche di indagine.
Come scegliere le tecniche di risanamento strutturale più idonee per un impianto di depurazione?
Per risolvere il problema del degrado del cemento armato e ripristinare la capacità portante e la durabilità delle strutture, sono necessari interventi di risanamento mirati, che garantiscono sicurezza ed efficienza dell’impianto a lungo termine.
La tecnica di risanamento più idonea è selezionata in base a:
- tipologia e gravità del degrado del cemento armato rilevate dopo la diagnosi accurata,
- caratteristiche, tipologia, dimensioni, geometria, funzione della vasca, carichi a cui è sottoposta, ubicazione e condizioni ambientali,
- costo e durata dell’intervento di risanamento.
Nei casi di stati di degrado meno gravi, saranno sufficienti interventi superficiali, come iniezione di resine o applicazione di rivestimenti protettivi. Nei casi di degradi più avanzati, invece, saranno necessari interventi più radicali, come opere di risanamento, sostituzione di parti di calcestruzzo o installazione di rinforzi strutturali.
Inoltre, impianti con atmosfere aggressive o flussi di acque reflue cariche di sostanze chimiche corrosive necessitano dell’impiego di materiali e tecniche di risanamento specifici, per ripristinare l’integrità strutturale, con il minimo impatto ambientale e nel rispetto delle normative vigenti.
Le principali tecniche di risanamento strutturale del cemento armato negli impianti di depurazione possono prevedere:
- riparazione o sostituzione di componenti danneggiati, come tubi, condotte, vasche, griglie, sedimentatori, ecc.,
- pulizia delle superfici, mediante idroscarifica e sabbiatura,
- rinforzo strutturale con impiego di fibre di carbonio, giunti strutturali di dilatazione, acciaio o altri materiali compositi. Le fibre di carbonio, in particolare, sono ideali per il rinforzo di strutture in cemento armato esposte ad ambienti aggressivi, perché offrono elevata resistenza meccanica e buona resistenza alla corrosione,
- consolidamento del calcestruzzo degradato, mediante iniezione di malte speciali o resine epossidiche, per aumentare resistenza e durabilità del calcestruzzo, sigillare le fessurazioni e prevenire l’infiltrazione di sostanze aggressive,
- protezione dell’armatura dalla corrosione, mediante applicazione di rivestimenti protettivi, come vernici epossidiche o sistemi catodici,
- protezione della struttura dall’azione di agenti aggressivi,
- rivestimento interno con vernici, resine epossidiche o membrane elastomeriche, idonee a sopportare il contatto con i liquidi presenti, per proteggere le vasche dall’aggressione chimica delle acque reflue e favorirne la pulizia,
- sostituzione di elementi strutturali, nei casi più gravi.
Scelta dei materiali di risanamento
I materiali sono scelti in base alla compatibilità con il calcestruzzo esistente e alla capacità di resistenza agli agenti aggressivi presenti nell’ambiente dell’impianto. Solitamente, vengono impiegati:
- malte e calcestruzzi speciali, appositamente formulati per resistere alla corrosione e agli attacchi chimici,
- composti epossidici, per riparare fessurazioni e delaminazioni,
- rivestimenti protettivi adatti a proteggere il calcestruzzo dalle sostanze aggressive.
Quanto costa il risanamento di un impianto di depurazione?
Il costo del risanamento di un impianto di depurazione può variare a seconda di:
- dimensioni dell’impianto,
- gravità del degrado riscontrato e complessità dei problemi da risolvere,
- tecniche di risanamento utilizzate,
- ubicazione dell’impianto.
Oltre ai costi diretti, è importante considerare anche i costi indiretti, legati a possibili periodi di fermo impianto.
Il risanamento di un impianto di depurazione può essere un investimento importante, ma che garantisce notevoli benefici, il miglioramento delle prestazioni e la tutela dell’ambiente.
Come scegliere la ditta giusta?
Un progetto di risanamento e riqualificazione di vasche in cemento armato deve essere effettuato da professionisti esperti, che, dopo un’attenta analisi dello stato delle strutture dell’impianto, abbiano le competenze per definire le tecniche più idonee.
Per scegliere la ditta giusta e ottenere, così, il risanamento professionale di un impianto di depurazione è importante:
- verificarne l’esperienza,
- assicurarsi che disponga delle competenze tecniche necessarie e delle attrezzature idonee ad intervenire,
- diffidare di aziende che propongono soluzioni preconfezionate senza effettuare un’attenta analisi preliminare,
- richiedere un piano di intervento specifico con soluzioni personalizzate e che riporti, nel dettaglio, i lavori da eseguire, le tecniche e i materiali da impiegare, i tempi di esecuzione e i costi previsti,
- assicurarsi che disponga delle necessarie autorizzazioni per operare,
- privilegiare aziende che operano con serietà e professionalità, ponendo attenzione alla sicurezza dei lavoratori, alla tutela dell’ambiente, alla salute pubblica e all’efficienza degli impianti stessi.
Il prezzo non deve essere l’unico fattore determinante nella scelta della ditta. Un intervento di risanamento eseguito a regola d’arte, infatti, può prevedere un investimento iniziale più importante, ma che garantirà un impianto efficiente e duraturo nel tempo.
Requisiti di sicurezza, norme e regolamenti per il risanamento di impianti di depurazione in cemento armato
Il risanamento strutturale degli impianti di depurazione in cemento armato richiede il rispetto di norme specifiche, che stabiliscono i requisiti di sicurezza e prestazioni, per garantire l’integrità strutturale, la funzionalità e la durabilità delle strutture risanate.
Le principali norme di riferimento per il risanamento del cemento armato sono:
- Norme Tecniche per le Costruzioni (NTC), che definiscono i requisiti generali di sicurezza strutturale da soddisfare nelle costruzioni in cemento armato, compresi gli impianti di depurazione,
- Circolare 16/01/2018 “Criteri per la valutazione della sicurezza sismica delle strutture esistenti”, che fornisce indicazioni specifiche per la valutazione della sicurezza sismica delle strutture in cemento armato,
- Linee guida per il risanamento del calcestruzzo e per la protezione delle armature (UNI 11139), che forniscono indicazioni tecniche per il risanamento del calcestruzzo degradato e per la protezione delle armature metalliche dalla corrosione,
Nell’ambito del risanamento di impianti di depurazione in cemento armato, i requisiti di sicurezza e prestazioni da soddisfare sono:
- resistenza meccanica e adeguamento delle strutture per sopportare i carichi previsti in fase di esercizio e in caso di eventi sismici,
- resistenza all’azione degli agenti aggressivi presenti nell’ambiente di esercizio e nelle acque reflue, come i cloruri e gli acidi,
- impermeabilità delle strutture, per evitare la penetrazione di acqua e di agenti aggressivi nel calcestruzzo,
- resistenza al fuoco per garantire la sicurezza in caso di incendio,
- corretta funzionalità dell’impianto, per garantire un idoneo trattamento delle acque reflue.
Il rispetto di queste norme e l’adozione di un approccio progettuale rigoroso garantiscono la realizzazione di interventi di risanamento di alta qualità.
Un impianto di depurazione efficiente e ben conservato contribuisce a ridurre l’inquinamento, a minimizzare i costi di gestione e ad aumentare la sicurezza dell’impianto stesso.
La diagnosi e la valutazione del degrado del cemento armato, un approccio preventivo e una pianificazione accurata degli interventi di risanamento garantiscono il corretto funzionamento degli impianti di depurazione nel tempo.
Identificare le cause di deterioramento è essenziale per sviluppare strategie efficaci di prevenzione e manutenzione. Un monitoraggio continuo e interventi tempestivi consentono di prolungare la vita utile delle strutture in cemento armato, garantendo efficienza e sicurezza nel tempo.
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