FOCUS – L’impermeabilizzazione della galleria “Paradiso” con la tecnologia PENETRON

La galleria Paradiso (757 m), sita a cavallo dei comuni di Paradiso e di Lugano (Cantone Ticino, Svizzera), è una galleria ferroviaria a doppio binario in esercizio dal 1874 per il trasporto di merci su rotaia. Tuttavia, fino al 2018, essa non consentiva ai convogli merci il trasporto di container con altezza agli angoli fino a 4 m.

Nell’ambito del “Corridoio 4 metri”, ovvero un progetto realizzato dalle Ferrovie Svizzere su mandato della Confederazione Svizzera che consiste nell’ampliamento delle gallerie esistenti a Sud delle Alpi per consentire il transito su ferrovia di container con un’altezza agli angoli di 4 m, anche la galleria Paradiso è stata oggetto di ampliamento.

I lavori sono iniziati a cavallo del terzo-quarto trimestre del 2018 e sono terminati nel terzo trimestre del 2020, prevedendo anche la realizzazione di una volta impermeabile in spritz-beton (Figure 1 e 2) al fine di evitare filtrazione di acqua da tergo.

A questo proposito, il Committente ha incaricato l’Istituto Meccanica dei Materiali (IMM SA) di proporre delle migliorie alla ricetta tradizionale fornita dalla centrale di betonaggio al fine di aumentarne le caratteristiche di durabilità/impermeabilità e introdurre la proprietà di auto-sigillatura delle fessure (self-healing), necessaria in quanto la condizione di impermeabilità deve rimanere tale anche in presenza di fessurazione capillare del calcestruzzo.

È stato quindi proposto di impiegare l’additivo idrofillico Penetron Admix® in quanto questo prodotto è stato sottoposto, nel laboratorio IMM SA, ad una estensiva campagna di analisi sia per il mercato svizzero che estero con prove di self-healing con misura della portata in continuo e con osservazione microscopica dei prodotti, e al contempo sono state eseguite prove comparative con e senza prodotto per verificare l’influsso del materiale sulle caratteristiche di resistenza e di durabilità (prove secondo Norma SIA 262/1), trovando che l’aggiunta del prodotto, oltre a garantire sigillatura fino a 0,50 mm, lascia invariate alcune proprietà quali la resistenza meccanica e migliora il coefficiente di diffusione ai cloruri sul lungo termine nonché, in condizioni di prova ciclicamente asciutte/bagnate, il coefficiente di carbonatazione.

Nel seguito, si riportano un breve cenno teorico sul self-healing, una breve spiegazione della metodologia impiegata per testare questa proprietà, il dettaglio della miscela di spritz- beton proposta e impiegata per il progetto ed infine i risultati di prova ottenuti sulla miscela contenente Penetron Admix®.

IL MIX DESIGN PER SPRITZ-BETON IMPERMEABILE

E I RISULTATI DI PROVA

Il mix design proposto e impiegato per la volta della galleria Paradiso non include l’additivo accelerante che viene aggiunto in cantiere per assicurare la presa rapida dello spritz-beton.

Al fine di determinare le proprietà di impermeabilità della miscela, sono state eseguite le seguenti prove:

• permeabilità all’acqua in pressione secondo EN 12390-8 su miscela con e senza Penetron Admix®, entrambe senza accelerante
• self-healing su miscela contenente Penetron Admix® e accelerante e su miscela contente Penetron Admix® ma senza accelerante

CONCLUSIONI

Sulla base di quanto sopra, è possibile concludere quanto segue:

• l’introduzione di Penetron Admix® ha comportato un significativo miglioramento della permeabilità dello spritz-beton all’acqua in pressione;
• l’aggiunta di Penetron Admix® ha conferito allo spritz-beton la proprietà di self-healing, ovvero la capacità dello stesso di auto-riparare fessure di apertura fino a 0,5 mm (è da notare come questa proprietà sia peculiare dei soli prodotti idrofillici).

Questo risulta evidente dai risultati delle prove di portata d’acqua attraverso la fessura in funzione del tempo. Inoltre, dall’analisi al microscopio ottico dei prodotti di reazione, è stato possibile determinare che gli stessi sono costituiti da portlandite/calcite/silicati idrati indifferenziati che rimangono stabili a seguito dell’interruzione del flusso d’acqua, rendendo pertanto il fenomeno di sigillatura irreversibile.

Il programma sperimentale eseguito ha quindi confermato che l’aggiunta di Penetron Admix® alla miscela originale di spritz-beton abbia migliorato le proprietà della stessa in termini di durabilità e permeabilità del materiale integro, e anche in presenza di fessure che altrimenti richiederebbero costosi interventi di riparazione.