Idrolisi e saponificazione nelle impermeabilizzazioni: attenzione all'umidità residua degli strati in adesione

Una delle sfide principali per garantire la salubrità e durabilità delle opere è quella di proteggere le strutture dall'acqua. Impermeabilizzare una struttura è quindi un operazione fondamentale e complessa che richiede tecnici e applicatori qualificati.

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Proteggere la struttura dall’acqua: una costante sfida

Disporre di un riparo è sempre stata una necessità primaria dell’uomo. Da diverso tempo egli ha abbandonato le caverne e grazie all’acquisizione di abilità e tecnologie costruttive ha potuto fabbricare i propri edifici. Se nei tempi preistorici l’uomo si serviva della caverna per proteggersi dagli animali e dagli agenti atmosferici, nei tempi moderni nuove necessità hanno imposto la realizzazione di edifici sempre più performanti e sicuri, alcuni destinati a durare quasi in “eterno”. 

Ne sono un esempio le strutture in C.A. (calcestruzzo armato) o C.A.P. (calcestruzzo armato precompresso) o le imponenti costruzioni in acciaio nel caso dei grattacieli. È giusto però ricordare che, nonostante gli sforzi fatti, una problematica sussiste tuttora: proteggere la struttura dall’acqua o dagli agenti atmosferici. 

Ebbene sì, l’acqua è una delle principali sfide per garantire la salubrità dell’opera costruita e il comfort abitativo.

Questo articolo analizzerà nello specifico due fenomeni di degrado delle impermeabilizzazioni: l’idrolisi alcalina e la saponificazione.

Anche per coloro che non sono esperti di chimica, appare evidente che il termine idrolisi (leggasi “idròlisi” o anche “idrolìsi”, dal greco ὕδωρ, acqua, e λύω, sciogliere) e saponificazione dipendono entrambi dalla presenza di acqua e dalle reazioni chimiche che con essa si possono innescare. 

È doveroso avvertire il lettore che in presenza di acqua, i fenomeni di idrolisi alcalina e saponificazione sono, per così dire, “sempre dietro l’angolo” e non riguardano solo i sistemi impermeabili ma interessano anche le pitture, gli intonaci ed altri elementi.

Idrolisi alcalina interfacciale e saponificazione nelle impermeabilizzazioni: cosa sono?

Nel settore delle impermeabilizzazioni i fenomeni di idrolisi alcalina e di saponificazione sono molto diffusi e, come se non bastasse, sono anche distruttivi e irreversibili. Va inoltre precisato che i fenomeni di idrolisi alcalina interfacciale e saponificazione, come tutti i fenomeni chimici, hanno bisogno di determinate e favorevoli condizioni per innescarsi e dar vita così al loro ciclo distruttivo. Per assistere al fenomeno di idrolisi, è sufficiente avere una U.R. (Umidità Residua) del supporto superiore al 2 - 2,5% e non al 4% come spesso riportato nelle schede tecniche di prodotto.

In casi più sporadici, le schede tecniche di sistemi impermeabili consentono di poter applicare il prodotto su supporti anche con un tasso di umidità residua ≤ 5%. Recentemente dopo alcuni studi personali, sono venuto a conoscenza del fatto che alcune schede tecniche ammettono come dato limite massimo un tasso di umidità residua del massetto ≤ 8%, alcune addirittura arrivano ad accettare tassi di U.R. ≤ 12%.

Se per “gioco” decidiamo di fare un semplice ma efficace calcolo per verificare quanta acqua può essere presente nel supporto, i dati precedentemente riportati appaiono spaventosi e sconcertanti.

Ipotizziamo di avere un massetto cementizio tradizionale con densità in opera di 2000 kg/mc e 5 cm di spessore. Immaginiamo ora di avere una U.R. del supporto pari al 4%, quanti litri d’acqua al mq saranno presenti nel massetto?

La formula per calcolare l’umidità residua del massetto è la seguente:

Umidità residua (litri/mq) = densità in opera (kg/mc) x Umidità CM% (% in kg/kg) x spessore (m)

quindi il nostro massetto avrà 4 Lt d’acqua al mq.

Cosa significa? Significa che per 150 mq di terrazzo dentro al nostro massetto avremo ben 600 Lt d’acqua.

Non tutti sanno, che 1cc d’acqua allo stato liquido quando passa allo stato gassoso si trasforma in 1000 cc di vapore acqueo. Il vapore genera forti tensioni che possono portare al distaccamento puntuale (sbollatura) o totale degli strati impermeabili sovrapposti.

Sempre nelle stesse schede tecniche è possibile riscontrare un’indicazione errata, ovvero quella di idrolavare abbondantemente il supporto con acqua (altra acqua…) e soda caustica, servendosi di un’idropulitrice a pressione (la meno potente in commercio genera circa 380 Lt/min.) prima della posa dell’elemento di tenuta. Come se non bastasse, le schede indicano di risciacquare nuovamente la pavimentazione con acqua in modo da eliminare tutti i residui di soda caustica che, come vedremo più avanti, è uno dei componenti base per attivare il fenomeno di saponificazione

Di fronte a questi dati, siamo davvero sicuri che stiamo realmente realizzando una corretta e duratura opera di impermeabilizzazione? Se analizziamo seriamente questi numeri, possiamo davvero pensare che basterà affidarsi al prodotto più famoso e meglio pubblicizzato per risolvere le problematiche infiltrative? La risposta è un chiaro ed evidente no! Prima di procedere alla posa di un sistema impermeabile, è necessario verificare che lo strato di supporto sia perfettamente asciutto, cioè verificare che l'umidità residua non superi i limiti consentiti.  Inoltre, è palesemente chiaro e imprescindibile il fatto che per non avere più problemi di idrolisi alcalina e saponificazione, non vi è altra strada che affidarsi a un Tecnico Specialista in Opere Impermeabilizzative, il quale avrà il compito di guidare il committente (privato, impresa o studio tecnico) verso la scelta della soluzione più idonea in base al caso specifico. 

I fenomeni di idrolisi alcalina interfacciale e saponificazione nei sistemi impermeabili, più nello specifico nel Roofing, sono purtroppo motivo di contestazioni e problematiche infiltrative (anche di grossa entità), assai comuni e sempre più frequenti, nella maggior parte dei casi dispendiose, in termini di tempo e danaro.

Idrolisi alcalina interfacciale e saponificazione nelle impermeabilizzazioni: quando si manifestano?

Si può affermare che almeno il 90% degli addetti ai lavori nel settore edile si è trovato, almeno una volta nella vita, di fronte ad un fenomeno di idrolisi alcalina interfacciale, detto più comunemente “idrolisi”. Nella maggior parte dei casi, è molto probabile che molti di loro non conoscano nemmeno il problema. Come accade nella maggior parte dei casi, se non si conosce il fenomeno di degrado non è possibile risolverlo, anzi si rischia di alimentarlo. Il problema si riscontra molto di frequente sulle coperture piane, sui terrazzi e sui balconi.

Tali fenomeni si verificano se l’intera struttura, o porzione di essa, è stata “impermeabilizzata” in modo non corretto, ovvero senza tener conto di molteplici fattori atti a favorire il fenomeno di idrolisi e saponificazione “parziale o totale”, quali un’eccessiva U.R. del supporto e le condizioni ambientali al momento della posa in opera. 

Tra le principali cause del fenomeno di idrolisi e di saponificazione nei sistemi impermeabili vi sono: una scarsa conoscenza dei formulati, l’aggiunta di matrici di scarsa qualità, una non corretta progettazione e un’errata procedura di messa in opera

La messa in opera del sistema impermeabile è cruciale per l’intero ciclo. Ipotizzando che la formulazione sia stata eseguita con matrici leganti, polimeri o emulsioni intese come materie prime o come formulato finale per membrane impermeabilizzanti, la posa dev’essere sempre eseguita a regola d’arte da personale opportunamente formato e qualificato e sempre sotto la supervisione di un tecnico esperto e specializzato in opere impermeabilizzative.

Inoltre, quando sul sistema impermeabile è prevista la posa di una piastrellatura ceramica è fondamentale scegliere un adesivo di qualità che non perda l’acqua di impasto prima di arrivare alle sue massime resistenze. In questo caso, a causa della forte alcalinità degli adesivi, il fenomeno di idrolisi agisce in modo lento ma inesorabile fino a degradare in modo diffuso la matrice legante della membrana impermeabilizzante, raggiungendo anche la depolimerizzazione totale della stessa.

Idrolisi e saponificazione nelle impermeabilizzazioni, 2 fenomeni di degrado da distinguere

Idrolisi alcalina e saponificazione non sono la stessa cosa. Possiamo però definire i due fenomeni come due facce della stessa medaglia.

  1. L’idrolisi alcalina può essere vista come il fenomeno che porta allo “scioglimento” del materiale. Si definisce idrolisi una reazione chimica di scissione di un composto nella quale interviene l'acqua.
  2. La saponificazione può essere vista come il fenomeno che trasforma il materiale in una specie di “poltiglia spalmabile”, certamente inservibile e ovviamente priva delle originarie caratteristiche “impermeabilizzative”.

Entrambi i fenomeni chimici concorrono a degradare e a depolimerizzare uno o più elementi della stratigrafia impermeabile. Quando ciò avviene, le membrane elasto-cementizie di bassa qualità si idrolizzano con facilità e sciogliendosi perdono completamente la loro capacità impermeabilizzante, assieme a tutte le caratteristiche riparatrici che presentavano in origine.

Idrolisi e saponificazione nelle membrane elasto-cementizie e nelle membrane elastomeriche

Le membrane elasto-cementizie di qualità sono costituite da emulsioni o matrici polimeriche (anche in polvere, nel caso di membrane monocomponenti in polvere da miscelare con acqua) di altissima qualità. Se queste matrici vengono fatte pellicolare e/o asciugare al sole per qualche giorno si noterà che, una volta asciutte, non sbiancano e non assorbono molta acqua, neppure se immerse. Si tratta quindi di matrici leganti che tendono a resistere di più (anche per decenni) alle problematiche dell’idrolisi alcalina interfacciale.

Anche nelle membrane elastomeriche (poliuretaniche, poliureiche o in pmma) può manifestarsi il fenomeno di idrolisi o di saponificazione. Le buone membrane impermeabilizzanti in resina sono estremamente performanti e assorbono pochissima acqua e di conseguenza è possibile posare su di esse un rivestimento ceramico, ma servendosi di adesivi in polvere per piastrelle di alta qualità formulati per garantire elevate prestazioni di durabilità e capacità di ancoraggio sulla membrana stessa.

Perché le lamine sintetiche prefabbricate non possono essere considerate come unico elemento presente nella stratigrafia impermeabilizzativa

Le lamine sintetiche prefabbricate, ovvero quelle rispondenti agli acronimi FPA, FPO, EVAC, EVAC+, ecc. ecc., sono dei TNT (tessuti non tessuti) creati con un mix di PE (Polietilene) interposto tra strati di Poliestere e additivi. Possiedono sì acronimi differenti ma fanno parte della stessa famiglia, quella delle poliolefine (TPO poliolefine termoplastiche). Ciò che fondamentalmente fa variare l’acronimo è il polimero di additivazione.

Attenzione, queste lamine sintetiche prefabbricate appartengonoalla stessa famiglia delle poliolefine termoplastiche ma non sono la stessa cosa poiché hanno prestazioni differenti dalla cosiddetta membrana “TPO classica”.

Gli spessori di queste lamine variano da 0,40 mm fino a un max a 2 mm.

Impermeabilizzazione: cos’è un manto TPO?

In gergo tecnico e commerciale con il termine TPO si indica una tipologia di manto sintetico molto simile esteticamente al PVC, con il quale condivide quasi totalmente le medesime metodologie di posa (meccanica per lo più o per mezzo di collanti poliuretanici o addirittura in totale indipendenza dal supporto come per gli EPDM i quali hanno rispettivamente degli spessori che vanno dagli 1,2mm a 2mm per PVC e TPO e da 1,14mm-1,2mm a 3mm per gli EPDM), le saldature vengono eseguite esclusivamente con il Leister. 

Nonostante le lamine sintetiche prefabbricate siano commercio da molti anni, hanno avuto un incremento d’utilizzo solo di recente perché si tratta di membrane che vengono fissate al supporto tramite un semplice collante cementizio, normalmente di classe C2-S1.

Il compito principale che viene demandato a questo tipo di sistemi prefabbricati è pressoché identico a quello richiesto ai sistemi impermeabili elasto-cementizi, ovvero quello di proteggere il massetto dalle infiltrazioni meteoriche

Un fatto assai trascurato e sottovalutato che riguarda questo tipo di “lamina” (o “membrana”, come molto spesso viene erroneamente menzionata) è il fatto di essere state imprestate a servizio delle impermeabilizzazioni

È opportuno precisare che questi teli nascono per essere messe in opera come strato separatore, di protezione meccanica o come strato desolidarizzante nel “sistema pavimento”.

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