Per prevedere la velocità di corrosione dello strato di zinco e quindi la durata della protezione offerta dalla zincatura, si fa riferimento alla norma UNI EN ISO 14713 che fornisce indicazioni sulla perdita annuale media di spessore del rivestimento, previa individuazione della categoria di corrosività, ovvero dell’ aggressività dell’ ambiente (secondo la norma ISO 9223).
Si tratta di immersione in acqua marina nelle regioni temperate europee. Queste condizioni per lo zinco sono meno aggressive che in acque marine tropicali, dove la velocità di corrosione è più elevata.
L’ agente principale nella corrosione atmosferica dello zinco è il biossido di zolfo – SO2 che risulta essere determinante per l’ ordine di grandezza della velocità di corrosione dello strato di rivestimento. condizioni normali, cioè in presenza di umidità relativa all’ incirca del 70% o superiore, la velocità di corrosione del metallo è proporzionale alla concentrazione di SO2. Il contributo di altri inquinanti, quali sali, NOx , CO etc. è meno rilevante.
Nella norma UNI EN ISO 14713 si trova una previsione di tale durata, effettuata sulla base di dati di composizione dell’ aria, rilevati tra il 1990 e il 1995, quando i valori di concentrazione di SO2 in atmosfera erano sensibilmente più elevati di quelli attuali. Ne consegue che, seguendo le indicazioni della UNI EN ISO 14713, il progettista dell’ anticorrosione risulta ampiamente tutelato.
La mappatura continua della qualità dell’ aria in Italia conferma un trend di riduzione dell’ inquinamento da SO2, consistente e progressivo, dovuto all’ applicazione di leggi nazionali e direttive comunitarie.
Già nel 1994, i controlli ambientali in Europa restringevano normalmente la concentrazione di SO2 al di sotto di 60μg/m3. In tali condizioni, si verificava una perdita di spessore del rivestimento di zinco di 1.5 – 4μm /anno, nelle previsioni peggiori. Per un rivestimento medio di 85μm, la durata indicativa della protezione, senza esigenze di manutenzione, era dell’ ordine di 20 – 50 anni nelle più comuni atmosfere dei Paesi e delle Città d’ Europa. Recenti studi mostrano che oggi la concentrazione di SO2 si è ridotta di più del 50% in media, rispetto al dato riscontrabile nel 1991.
Con la Zinc Millennium Map, una campagna di misurazioni effettuata fino al 2000 estensivamente sul territorio della Gran Bretagna, si è ottenuta evidenza empirica di una riduzione media di circa il 60% della velocità di corrosione dello zinco rispetto ai valori dei primi anni ‘90.
Tutto ciò significa che, con la protezione offerta da un rivestimento di zincatura dello spessore standard di 85 μm, non ci sono esigenze di manutenzione per tutta la durata di vita utile del manufatto, nella maggior parte dei casi applicativi. La zincatura ottenuta sui profili di acciaio strutturale, di solito eccede significativamente i minimi di spessore previsti dagli standard. Ciò determina una protezione che supera i 100 anni in molti ambienti. In ogni caso, anche accettando precauzionalmente le durate di tab. 3.1, le proprietà del rivestimento di zincatura assicurano una protezione di lunghissima durata: per esempio, in area costiera urbana (con apprezzabile tasso di inquinamento) un rivestimento di 100μm svolge la sua azione all’ incirca per 25 anni, ben oltre la durata di qualsiasi antiruggine o verniciatura. Infatti, secondo gli standard di riferimento per costruzioni realizzate in acciaio, le previsioni di durata alla prima manutenzione dei sistemi anti-corrosivi polimerici e delle vernici in genere non superano i 10 anni.
La protezione della zincatura per effetto della conversione superficiale dello zinco
La protezione offerta all’ acciaio è molto duratura grazie al fatto che in atmosfera lo zinco forma sulla sua superficie uno strato protettivo molto compatto e stabile, costituito da ossidi e carbonati (o anche solfati idrati, in dipendenza dall’ ambiente). Ancorché molto sottile, questo strato risulta impermeabile alle specie aggressive ed è in grado di portare la corrosione dello zinco ad un valore circa pari ad 1/17 – 1/18 della velocità con cui si dissolve l’ acciaio non protetto.
La reazione di formazione del primo strato di ossidi inizia subito dopo l’ estrazione del pezzo dal bagno di zinco fuso (con la formazione in prevalenza di ZnO). Le successive reazioni di conversione superficiale ad opera dell’ anidride carbonica – CO2, avvengono più o meno velocemente, con la formazione di una mistura di composti che dipendono dalle condizioni locali. Quando la superficie si bagna per la pioggia o per la condensa, sulla superficie dello zinco si forma idrossido di zinco Zn(OH)2, il quale in aria si trasforma, per interazione con la CO2, in carbonato basico di zinco – 2ZnCO3·Zn(OH)2, insolubile e protettivo, che costituisce il cosiddetto strato di conversione. Man mano che questo strato si ispessisce, la velocità di corrosione (o di dissoluzione) della zincatura diminuisce fino a diventare realmente molto bassa, quasi trascurabile. La zincatura a caldo offre, così, la protezione estremamente efficace che ognuno può verificare nella normale pratica.
Lo strato di passivazione è resistente e coeso. Una volta sviluppatosi in modo da coprire tutta la superficie, impedisce l’ attacco ulteriore del metallo da parte delle sostanze ossidanti.
In ambiente atmosferico, nelle diverse condizioni di aggressività, la formazione e la stabilità dello strato di passivazione naturale dipendono prevalentemente dall’ acidità, ma concorrono numerosi altri fattori quali ad esempio la temperatura, la composizione dell’ acqua di condensa, le quantità e la natura delle sostanze inquinanti.
La durata del rivestimento di zincatura è influenzata, quindi, dalla presenza in atmosfera di composti che agiscono sul pH della condensa superficiale, che, cioè, intervengono a determinare acidificazione dell’ ambiente di esposizione. E’ il caso del biossido di zolfo – SO atmosferico che, entrando in soluzione, dà luogo ad un ambiente acido, in cui i carbonati e gli ossidi basici dello strato di passivazione si trasformano in sali di zinco, come il solfato, incoerenti e permeabili all’ attacco delle specie aggressive. Ciò consente la corrosione dello strato di zinco metallico sottostante, con diverse velocità a seconda della concentrazione di inquinante.
Nelle zone marine, la velocità di corrosione dello strato di zinco è influenzata in maniera significativa anche dal contenuto di cloruri, mentre nelle zone urbane è influente, anche se con meno efficacia, la presenza dei composti NOx (ossidi di azoto) e CO, prodotti dalla combustione dei carburanti.
La deposizione di fuliggine e polvere può essere anch’ essa dannosa sia per la natura stessa di tali sostanze (in maggior parte carbonio sotto forma di nerofumo e sali), sia perché esse possono aumentare il rischio di formazione di condensa sulla superficie e trattenervi una maggiore quantità di acqua (proprietà igroscopiche).
la dipendenza dal pH
La durata del rivestimento di zincatura è determinata dalle condizioni di stabilità dello strato di conversione superficiale del rivestimento di zinco. Il pH è la variabile che determina il perdurare della protezione. Al di sotto di valori di pH pari a 5.5, la velocità di corrosione dello zinco è elevata.
In tali condizioni, a meno che non intervengano lavorazioni aggiuntive, come il rivestimento della zincatura con una resina (sistema duplex), lo strato di carbonati si dissolve rapidamente.
Le sostanze alcaline vengono tollerate in misura maggiore dai rivestimenti di zinco, che resistono bene fino a valori del pH piuttosto alti (fino ad un limite all’ incirca di pH=12.5).
Come già affermato, le principali tipologie di corrosione per lo zinco possono essere suddivise, in base all’ ambiente in cui si generano, in corrosione urbana, industriale, marina e rurale, con una classificazione che dipende essenzialmente dal contenuto di SO2 e di Cl- (nel caso delle atmosfere marine).
Atmosfera rurale
L’ atmosfera rurale è ideale per la zincatura. La bassa presenza di inquinanti rende molto stabile lo strato di conversione che risulta più spesso e protettivo, crescente nel tempo. Ciò fa sì che la velocità di corrosione diminuisca progressivamente. La zincatura, dunque, costituisce un’ eccellente protezione per fabbricati agricoli, attrezzature e accessori vari e non richiede particolari precauzioni.
Vanno presi accorgimenti unicamente nel caso di contatto con liquami organici e con sistemi di irrigazione acidificata. In tali condizioni, occorre effettuare una separazione della zincatura da questi ambienti attraverso guaine protettive di materiale organico polimerico o bituminoso. Le deiezioni animali negli allevamenti o negli impianti di compostaggio sono, infatti, molto aggressive a causa della loro acidità. In tale evenienza, è consigliabile verniciare solamente la parte di parete a contatto con i residui organici. Altra situazione a rischio può presentarsi nelle serre in cui viene effettuata un’ irrigazione con acqua a pH inferiore a 5.5, che danneggia il rivestimento di zinco.
Anche in campagna occorre fare attenzione alle possibili insidie della corrosione nel terreno che costituisce anch’ esso un interessante ambiente corrosivo, come vedremo nel seguito.
Aree ad elevata industrializzazione e centri urbani
Nelle aree ad elevata concentrazione industriale e nei centri urbani, l’ aria è contaminata da numerosi inquinanti, i più temibili per la corrosione dello zinco sono i composti di zolfo. In atmosfere umide, l’ anidride solforosa – SO2 produce acidi di zolfo sulla superficie dello zinco. Tali acidi reagiscono con la pellicola di ossido, idrossido e carbonato basico di zinco, determinando la trasformazione dello strato di conversione in sali idrosolubili (come nel caso dei solfati), che presentano scarsa adesione con il substrato. In tal modo, lo strato viene distrutto parzialmente ed i prodotti della corrosione formano un rivestimento meno stabile e coeso, che tende a formarsi all’ infinito, a spese degli strati metallici di zinco sottostanti. In altri termini, lo zinco perde la condizione di passivazione superficiale e si determina l’ avanzamento progressivo della corrosione. Tuttavia, gli alti spessori della zincatura a caldo possono garantire la protezione per una durata pari alla vita utile del manufatto. In ogni caso, occorre valutare seriamente le prestazioni delle protezioni altermative, che possono raggiungere costi proibitivi quando ad esse è richiesto di avere durate più lunghe di quelle che sarebbero offerte dalla zincatura. Sistemi come la sola verniciatura possono, addirittura, dimostrarsi meno affidabili sul campo, perché più suscettibili di difetti, mentre nella maggioranza dei casi è possibile scegliere sistemi duplex, zincatura e veniciatura, progettati in modo specifico per resistere bene alle condizioni di quel particolare ambiente.
Nelle atmosfere aggressive la velocità di corrosione tende ad essere lineare con il tempo, per cui osservazioni molto brevi (dell’ ordine di tempo di un anno o meno) rendono possibili previsioni di durata attendibili anche sul lungo termine.
Sono possibili applicazioni della zincatura a caldo di lunga durata anche nel caso di ambienti industriali. Il giudizio di compatibilità va effettuato caso per caso. La velocità di corrosione dello zinco può variare tra 2 e 8μm/anno nei casi più severi. Il confronto tra performance e costi di manutenzione di altri sistemi protettivi può suggerire l’ uso della zincatura, sulla base della durata in servizio prevista (cioè l’ arco di tempo in cui l’ opera funzionerà) che può essere anche di alcuni decenni. Non è sorprendente, quindi, che l’ azione protettiva dello zinco possa essere la migliore scelta possibile anche in questi ambienti molto aggressivi.
Ambienti
Marino-Costieri
Negli ambienti marino-costieri, la resistenza della zincatura è influenzata dalla presenza di cloruro di sodio – NaCl, sottoforma di soluzione salina in sospensione nell’ aria.
Tuttavia, va detto che i cloruri, seppure ovviamente aggressivi, hanno sullo zinco effetti corrosivi molto meno rilevanti rispetto a quelli visti per gli ossidi di zolfo. I cloruri, infatti, aggrediscono la superficie zincata in modo assai più blando di quanto non facciano con l’ acciaio.
Il contenuto di sale nell’ atmosfera decresce molto rapidamente man mano che ci si sposta dalla costa verso le zone più interne. A migliorare la situazione concorre anche il fatto che nell’ aria e nell’ acqua dei climi più temperati è contenuta una certa quantità di sali di magnesio che contribuiscono a inibire la corrosione dello zinco.
Solo sulla linea di costa è auspicabile l’ impiego di un sistema duplex, se si vogliono protezioni di lunghissima durata.
In ogni caso, nelle zone marine costiere occorre considerare l’ effetto del vento, che determina un’ azione abrasiva considerevole. Per le verniciature, ciò può portare alla consunsione dello strato polimerico in tempi più o meno brevi. In taluni casi, la scelta dei progettisti è favorevole all’ adozione della zincatura per la sua durezza superficiale, come è avvenuto nel caso del ponte di Brooklyn. I suoi cavi furono zincati a caldo per resistere appunto all’ azione erosiva del vento.
La zincatura ha garantito una efficiente protezione sin dal lontano 1883, epoca dell’ inaugurazione del ponte.
Evidenze sperimentali hanno mostrato che gli effetti dei cloruri sono particolarmente evidenti in combinazione con l’ azione acidificante degli ossidi di zolfo, come spesso avviene nelle aree ad alta densità di insediamenti industriali vicino al mare.
Per il gran numero di fattori che concorrono allo sviluppo della corrosione, diventa impossibile definire una formula generale per determinare la velocità di tale processo.
Mostriamo qualche dato per dimostrare quanto siano soddisfacenti i risultati ottenuti dall’ uso di rivestimenti di zinco per proteggere l’ acciaio dalla ruggine nelle condizioni più svariate.
La scelta del valore specifico della velocità di corrosione entro la gamma indicata, va fatta caso per caso, valutando la corrosività dell’ atmosfera in base alle condizioni note.
Nel formulare tali valutazioni, spesso, si considera che l’ atmosfera abbia lo stesso grado di aggressività nei confronti di acciaio e zinco. Tale approssimazione appare però scorretta, poiché la velocità di corrosione dell’ acciaio al crescere dei livelli di zolfo e cloruro nell’ atmosfera e dell’ umidità, ha un andamento diverso rispetto allo zinco, la cui corrosione procede molto più lentamente, come precedentemente accennato.
I dati svedesi offrono un riferimento. Purtroppo dati corrispondenti a quelli di tab. 3.3. rilevati in Italia non sono ancora disponibili, anche se è possibile ritenere che il miglioramento delle condizioni ambientali generali sia accompagnato da una situazione globale più vantaggiosa del riferimento svedese, soprattutto nelle condizioni più sfavorevoli, relative alle zone urbane ed industriali.
Corrosione in acqua
Nei liquidi, ancor più che nell’ atmosfera, è determinante il valore del pH. Anche altri fattori influiscono sulla corrosione dello zinco in acqua, quali la composizione chimica, la temperatura, la pressione, la velocità di flusso, l’ agitazione e la concentrazione di ossigeno disciolto. Le acque dolci contenenti sali minerali o calcio e magnesio (acque dure) non sono molto aggressive. Se la superficie di zinco rimane, invece, per un certo tempo a contatto con acqua a scarso contenuto di elementi minerali, oppure quando l’ aerazione e, quindi, la presenza di CO2, è insufficiente, gli strati anticorrosivi non si possono formare. Ne consegue una velocità di corrosione più alta.
Le acque distillate (con minima presenza di sali) e condensate, mentre dovrebbero avere un pH 7 (neutro), spesso, raccogliendo l’ anidride carbonica dell’ aria, si acidificano passando ad un pH intorno a 5, altamente corrosivo per la superficie zincata.
Gli effetti corrosivi della condensa possono essere facilmente provati riempiendo parzialmente un serbatoio di acciaio zincato con acqua dura. Una volta chiuso, nello spazio in cui è presente l’ aria avverrà la condensazione. Sulla parte superiore delle pareti del serbatoio si formerà piuttosto rapidamente uno strato sottile poroso biancastro, mentre la parte immersa non subirà alcun danno. Ciò è dovuto al fatto che nella condensa non sono presenti sali protettivi e, inoltre, vi è un maggior contatto con l’ ossigeno.
Nelle acque dolci, infine, si può talvolta anche se molto raramente assistere anche ad un’ inversione di polarità tra zinco e acciaio. A ciò corrisponde un’ inversione della protezione per cui le aree di rivestimento danneggiate portano le corrispondenti aree di acciaio (di superficie molto limitata) ad essere scoperte con il ruolo di piccole aree anodiche in mezzo alle grandi aree catodiche del rivestimento zincato. In queste condizioni, la corrosione diviene molto veloce per gli alti valori delle densità di corrente in gioco.
Tuttavia, anche se il fenomeno comporta una localizzazione della corrosione, non si può parlare di rischio di vera e propria vaiolatura o pitting. Simili fenomeni si possono verificare per acque dolci, in presenza di temperature intorno ai 70°C .
Per le condizioni di rischio di corrosione localizzata vedere la norma UNI EN 12502-3.
In generale, se la temperatura è superiore a 55°C, i prodotti di corrosione che si formano superficialmente hanno una elevata granulometria e, pertanto, mostrano una scarsa adesione con il rivestimento di zinco.
Come si è accennato, anche la velocità di flusso ha una certa influenza: se è maggiore di 0.5m/s, ostacola la formazione dello strato protettivo sulla superficie zincata e la corrosionem avviene più velocemente.
Corrosione nel terreno
In condizioni particolari anche i terreni possono essere corrosivi, in una certa misura. La corrosività del terreno è dovuta sia a fattori fisici (temperatura, assorbimento di acqua e permeabilità per l’ ossigeno) sia a fattori chimici (concentrazione di sali, di bicarbonato di calcio e differenti valori di pH da 3 a 9,5).
Per la sua struttura, il terreno ha una permeabilità diversa all’ aria e all’ umidità. Generalmente la concentrazione di ossigeno è inferiore rispetto all’ aria, al contrario di quella di anidride carbonica che è superiore.
In genere, le condizioni più drastiche per la corrosione sono localizzate nei punti in cui cambia drasticamente la composizione o in cui il manufatto affiora dal terreno. Tra interno ed esterno, la diversità delle concentrazioni delle specie reattive (in particolar modo dell’ ossigeno) innesca la pila corrosiva (per aerazione differenziata).
Il terreno può, inoltre, contenere inquinanti, la cui presenza è causata dalle condizioni atmosferiche, quali sali, acidi, alcali, miscele di composti organici, idrogeno, metano. Vi possono albergare funghi ossidanti o riducenti e microrganismi, in grado di determinare corrosione biologica. Conseguentemente, le possibili cause di degrado dei metalli nel terreno sono notevolmente complesse e le variazioni nelle caratteristiche fisiche e chimiche tra località diverse, anche vicine tra loro, possono essere assai rilevanti. Una misura dell’ aggressività del terreno è data dalla resistività che è indice della concentrazione dei sali e della presenza di umidità. Minore è la resistività del terreno, maggiore è la sua corrosività. Inoltre, i terreni più conduttivi sono maggiormente esposti al rischio delle correnti vaganti. Anche l’ acciaio zincato deve essere protetto dalle correnti vaganti attraverso l’ impiego delle tecniche conosciute, come per esempio l’ adozione dei giunti isolanti.
Particolarmente importante è la protezione catodica offerta dallo zinco in questo ambiente. In generale, si considera che la velocità di corrosione dello zinco nel terreno sia piuttosto contenuta, con valori medi intorno ai 5μm/anno. Questa corrosione può essere ritardata proteggendo la superficie zincata con rivestimenti polimerici, guaine bituminose o qualsiasi materiale compatibile che determini isolamento. Ciò è fondamentale per la sicurezza di pali, pilastri ed elementi strutturali per le fondamenta di qualsiasi costruzione metallica. In questo modo, si prolunga la vita delle realizzazioni totalmente interrate e si uniforma la durata delle porzioni di manufatto interrate a quella delle parti aeree.
La porosità dei rivestimenti polimerici, le discontinuità causate dagli urti e strisciamenti durante la posa in opera e l’ invecchiamento dei materiali organici possono essere efficacemente contrastati dall’ azione del sottostante rivestimento di zincatura.
Il contatto con altri metalli:
La corrosione galvanica
Per quanto già affermato nel capitolo sulla corrosione, anche il contatto con altri metalli può accelerare la corrosione. Quasi sempre lo zinco risulta più elettronegativo dei metalli comunemente utilizzati, pertanto tende a comportarsi da anodo, corrodendosi. E’ quindi consigliabile, nelle giunzioni con altri metalli, specialmente con rame ed ottoni, isolare gli elementi con gomma o plastica.
Il rischio di corrosione dei rivestimenti di zinco in caso di contatto con elementi di rame è molto elevato. Perciò va anche evitato qualsiasi contatto anche con acque ricche di ioni di rame.
Se esposte all’ aria le strutture zincate possono restare a contatto con acciaio inossidabile e alluminio. E’, invece, opportuno isolarle se devono essere immerse in acqua.
Corrosione nel cemento e protezione del tondino con la zincatura Un particolare ambiente di corrosione è il cemento. La protezione delle armature di acciaio dalla corrosione è una questione di primaria importanza per prevenire problemi strutturali nel patrimonio immobiliare, troppo spesso trascurata in passato o frettolosamente risolta sovradimensionando il tondino utilizzato ed applicando un sovraspessore di calcestruzzo come barriera protettiva, denominato sovraferro.
Corrosione delle armature del calcestruzzo
Nei pori del calcestruzzo appena posto in opera vi è una soluzione di idrossido di calcio, di sodio e di potassio a pH 13 ÷ 13,8. In queste condizioni, l’ acciaio si ricopre di un film protettivo ed è perfettamente passivato. La velocità di corrosione è, quindi, pressoché nulla. Sfortunatamente, il calcestruzzo tende a perdere nel tempo queste caratteristiche per azione dell’ anidride carbonica dell’ artmosfera, che tende a diffondere nel calcestruzzo stesso penetrandolo progressivamanente (carbonatazione) fino all’ armatura e determinando in loco una riduzione drastica del pH (pH9).
Queste modifiche dell’ ambiente distruggono lo strato di ossido protettivo. Contemporaneamente avviene la diffusione di ossigeno e l’ innesco del processo di corrosione in presenza di umidità.
Anche altri inquinanti acidi possono portare alla variazione del pH del cemento, ma l’ azione dell’ anidride carbonica è di gran lunga prevalente. Discorso a parte meritano i cloruri, che determinano attacchi anche a basse concentrazioni, pericolosi perché tendenzialmente localizzati e puntuali.
Anche il sovraferro è, ovviamente, soggetto alle stesse reazioni, per cui non offre protezione una volta carbonatato. A questi fenomeni occorre aggiungere i casi in cui la corrosione è favorita dalla presenza di cricche profonde fino alle armature, spesso causa di maturazione (irrorazione con acqua nei giorni immediatamene successi al getto) insufficente, elevate porosità causate da rapporti cemento/acqua inidonei, inclusioni di sabbia o da inquinanti particolarmente aggressivi presenti in atmosfera.
Protezione del tondino con la zincatura
La zincatura a caldo del tondino è una misura di prevenzione efficace, dal momento che lo zinco rimane passivo anche nel calcestruzzo carbonanato. A regime, la velocità di corrosione è inferiore ad 1µm/anno anche in calcestruzzi alcalini, ma diviene notevole quando il tenore dei cloruri supera l’ 1%. L’ acciaio dei tondini si corrode con una certa velocità in condizioni di esposizione diretta agli spruzzi marini per le costruzioni costiere o per i ponti quando si effettua lo spargimento di sale, tecnica in uso per evitare la formazione di ghiaccio sulle carreggiate nella stagione invernale.
Prove sperimentali hanno dimostrato che il trattamento ternico connesso alla zincatura a caldo non causa variazioni delle proprietà meccaniche dell’ acciaio, per cui in progettazione per l’ acciaio zincato valgono gli stessi parametri caratteristici dell’ acciaio di base. Inoltre, l’ aderenza del tondino di acciaio zincato col cemento è maggiore di quella tra acciaio e calcestruzzo. Per calcestruzzi carbonatati, un rivestimento di zinco dell’ ordine degli 80 – 100µm determina un incremento di durabilità di 50 – 70 anni rispetto all’ armatura di acciaio non protetta. In presenza di contaminazione da cloruri, con la zincatura a caldo si può, comunque, ottenere un raddoppiamento della vita utile del manufatto.
Lo strato di zinco si passiva per reazione con il cemento fortemente alcalino. La carbonatazione del cemento al valore di soglia per la propagazione della corrosione nell’ acciaio non rivestito – vedi parte a) – non danneggia la passivazione dello zinco che, quindi, continua a proteggere l’ acciaio fino a che non viene raggiunto il valore di soglia-zinco – vedi parte b) – essenzialmente dovuto ad accumulo di cloruri. Fino al raggiungimento del valore soglia-acciaio (corrispondente alla consunzione totale dello zinco), l’ acciaio resta intatto e il calcestruzzo non mostra cracking o distacchi rivevanti.
Corrosione per contatto con altri materiali
Il legno verde non dovrebbe essere posto in contatto con l’ acciaio zincato, poiché alcune sostanze in esso presenti sono in grado di corrodere lo zinco. Similmente, in acqua non si devono usare chiodi zincati a caldo indipendentemente dal fatto che il legno sia impregnato o meno.
Il legno secco o moderatamente umido, invece, impregnato o no, può essere fissato usando chiodi zincati a caldo con risultati soddisfacenti.
Altri materiali secchi, come la lana di roccia, non sono aggressivi per lo zinco.
Il gesso aggredisce lo zinco, ma del resto è un materiale molto corrosivo per tutti i materiali metallici, anche quando è asciutto. In ogni caso, gesso e acciaio zincato non devono essere messi a contatto se si richiedono lunghe durate.
Lo zinco reagisce fortemente a contatto con le malte alcaline. In breve tempo (ordine di settimane) per esposizione con l’ idrossido di calcio, lo zinco dà luogo alla formazione dell’ idrossizincato di calcio – Ca·Zn(OH)3·2H2O che risulta avere effetti protettivi per la zincatura. Il comportamento alla corrosione è, quindi, molto migliore dell’ acciaio non protetto.
Nel cemento Portland e pozzolanico la zincatura è in grado di prolungare notevolmente la vita dei manufatti se usata per proteggere le armature. Tuttavia essa non è adatta per il contatto con cementi ad alto tenore di magnesio (cemento fuso o a presa rapida) o materiali da costruzione con pH superiori a 12.5. L’ acciaio zincato, pur comportandosi molto meglio dell’ acciaio nero, non può essere esposto al contatto diretto soprattutto se in condizioni di umidità continua. In questi casi, è necessario proteggere la
superficie zincata con guaine o altro materiale impermeabile.
La ruggine bianca
Tra i diversi tipi di corrosione merita un approfondimento la cosiddetta ruggine bianca, costituita prevalentemente da idrossido di zinco e in minima parte da ossido e carbonato.
Si tratta di un processo di ossidazione che colpisce soprattutto superfici zincate da poco tempo, poiché su di esse non si è ancora formato alcuno strato protettivo. Si presenta in una riconoscibile forma bianco-polverulenta ed è di norma conseguenza di un errato stoccaggio o errato imballaggio del materiale. Si sviluppa se si portano a contatto due superfici parallele zincate affacciate con formazione di una intercapedine colma di acqua di condensa.
La condizione perché si verifichi è il ridotto apporto di ossigeno e anidride carbonica, ostacolati nella diffusione all’ interno dell’ intercapedine dalla stessa conformazione del sistema. Ciò determina un pila galvanica per differenza di aerazione (di concentazione di ossigeno).
In queste condizioni, la corrosione procede molto velocemente, con formazione di prodotti di corrosione voluminosi ed incoerenti (idrossicarbonato, ossido e idrossido di zinco).
I periodi dell’ anno che favoriscono maggiormente l’ insorgere della ruggine bianca sono l’ autunno e l’ inverno, a causa della elevata umidità dovuta a piogge e nebbie, e delle basse temperature. Condizioni altrettanto dannose sono provocate dagli abbassamenti improvvisi di temperatura.
Anche, l’ accatastamento di manufatti zincati di recente sull’ erba bagnata, la ricopertura con teloni di materiale plastico e, ancora, la deposizione in casse di legno umide, soprattutto per prodotti di piccole dimensioni, creano condizioni ideali per la formazione di ruggine bianca.
In realtà nella maggior parte dei casi, pur essendo molto appariscenti, i danni provocati dalla ruggine bianca non sono sostanziali, poiché piccole porzioni di zinco producono elevate quantità di ruggine bianca, polverosa e assai evidente. In genere, il controllo con spessimetro magnetico rileva, nella grande maggioranza dei casi, piccole variazioni nello spessore di zincatura. Inoltre, se le cause scatenanti perdurano, minime percentuali di ruggine bianca si trasformano in uno strato protettivo del tutto innocuo, che può eventualmente causare problemi all’ atto di successive verniciature.
Solamente se l’ umidità è molto intensa e persiste per tempi prolungati può causare danni notevoli, con distruzione locale del rivestimento di zinco. Per valutare l’ effettivo danneggiamento è opportuno rimuovere completamente i prodotti della corrosione e misurare lo spessore del rivestimento residuo. Nel caso tale prova verifichi la presenza di valori dello spessore ancora rispondenti alla normativa, può bastare eliminare accuratamente lo strato biancastro. Anche se localmente la zincatura, una volta rimosso lo strato di ruggine bianca, appare più scura ed opaca, le proprietà di protezione dalla corrosione non sono affatto inficiate e il fenomeno non può essere causa di rigetto o contestazione del materiale, a patto che lo spessore sia superiore ai minimi stabiliti dalle norme o dai capitolati. Se il rivestimento non ha più uno spessore conforme, è necessario ripristinare la protezione secondo quanto previsto dalle norme.
Per prevenire la formazione della ruggine bianca è sufficiente adottare semplici misure precauzionali nel corso del deposito e del trasporto dei manufatti zincati. Innanzitutto, è necessario non depositare parti recentemente zincate per lungo tempo, all’ aperto, in atmosfere fortemente umide, nell’ erba alta, in pozzanghere e fango. Si consiglia, invece, di collocare le parti di acciaio a strati intervallati da distanziali (ad esempio quadrotti di legno) alla distanza di circa 15cm dal suolo, disponendoli in modo da evitare che si raccolga acqua all’ interno dei manufatti. E’ inoltre opportuno impedire che i punti di contatto riguardino l’ intera superficie, e va favorito il deflusso dell’ acqua creando leggeri dislivelli. Infine, è bene non ricoprire gli elementi zincati con teli o laminati di materia plastica, sotto i quali potrebbe facilmente ristagnare aria umida e formarsi condensa.
Durante il trasporto bisogna garantire una sufficiente aerazione ed evitare che si raccolga umidità.
In particolare, nei trasporti via mare è necessario prevedere l’ adozione di misure di protezione chimica. Si consiglia l’ utilizzo di passivanti o sigillanti superficiali. Vanno evitati contatti con altre sostanze trasportate, o loro residui, se aggressivi.
