La carbonatazione del cemento

L'anidride carbonica, CO2 è sempre presente nell'atmosfera, in percentuali variabili dallo 0,04% degli ambienti rurali allo 0,4% degli ambienti urbani. Essa deriva in minima parte da esalazioni spontanee del terreno e in parte preponderante dal metabolismo degli esseri viventi. Negli ultimi anni si assiste inoltre ad un ulteriore incremento del contenuto di CO2 causato dalla combustione di sempre crescenti quantitativi di combustibile. L'anidride carbonica in presenza di acqua reagisce con gli alcali secondo la reazione:
CO2+2 0H- ® CO32- + H2O  riducendo il PH dell' ambiente.

Nel calcestruzzo esposto all'azione della CO2 il pH scende fino a valori inferiori a 9, molto al di sotto del valore di 11,5 necessario per assicurare la condizione di passività del ferro in assenza di cloruri.

La carbonatazione del calcestruzzo procede ovviamente dall'esterno verso l'interno ed è fortemente dipendente dal tenore di umidità del calcestruzzo stesso. Il trasporto dell'anidride carbonica all'interno del materiale è veloce in fase gassosa, cioè attraverso i pori riempiti di aria, e molto più lento nei pori riempiti di acqua (Vin aria/Vin acqua = 10.000), per cui la velocità di diffusione decresce al diminuire dell'umidità relativa fino ad annullarsi nel calcestruzzo saturo. Da questo punto di vista l'umidità contrasterebbe la carbonatazione, ma d'altra parte la reazione avviene soltanto in presenza di acqua, e, in pratica, non si verifica per tenori di umidità inferiori al 40%. Come conseguenza di tutto ciò la velocità di carbonatazione in funzione dell'umidità segue un andamento simile a quello rappresentato nel diagramma, e i valori di umidità più pericolosi sono compresi tra il 50 e l'80%. Strutture immerse nell'acqua o esposte di frequente a pioggia battente sono praticamente immuni dalla carbonatazione. A parità di umidità la velocità di penetrazione dipende dalla qualità del calcestruzzo. I calcestruzzi con alto tenore di cemento, molto compatti e maturati lentamente presentano permeabilità ridottissima rispetto a calcestruzzi di qualità inferiore. Va detto che i calcestruzzi moderni, più leggeri e con tempi di maturazione ridotti risultano pià sensibili alla carbonatazione, in quanto più porosi.