CONSOLIDAMENTO DI MURATURE CON LE INIEZIONI DI BOIACCHE
Consolidamento murature: quando, perchè e come farlo
Un’opera in muratura, qualsiasi essa sia, è per sua stessa natura destinata a subire mutamenti strutturali nel tempo, sebbene alcuni interventi di prevenzione possano prolungarne la vita grazie all’opera di consolidamento delle murature.
Che si tratti di murature in pietra, pietra e mattoni, mattoni o a sacco, l’intervento dell’aria e dell’acqua, così come quello dell’uomo e del sottosuolo, finiscono inevitabilmente per indebolire la struttura dell’opera. Questa fase di indebolimento sarà tanto più lenta quanto meglio assemblata risulterà l’opera. Indipendentemente da ciò, presto o tardi sarà necessario intervenire nel consolidamento della muratura.
Le ragioni per cui bisogna ricorrere al consolidamento di un muro in pietra (ma anche a mattoni, a secco, o a sacco) sono quindi presto dette. Con il passare del tempo la struttura perde di resistenza ed elasticità, prevalentemente a causa della disgregazione che affligge il legante che unisce i blocchi. Tale disgregazione comporta un indebolimento generale dell’intero manufatto che, unitamente ad altri difetti strutturali presenti, potrebbe scaturire in un crollo con conseguente pericolo per cose e persone.
Onde evitare tali eventualità, oggi è possibile rinforzare un muro in maniera sicura, rapida e poco invasiva grazie a moderne tecniche consolidamento murature a iniezioni di boiacche. Di seguito vedremo pertanto come si lavora con le boiacche da iniezione, quali sono gli obiettivi e i procedimenti di questa pratica per i diversi tipi di muratura e, infine, quali sono i metodi di verifica per essere certi di aver fatto un buon lavoro.
Consolidamento di murature con le iniezioni di boiacche
Un’iniezione per il consolidamento delle murature permette di rendere omogeneo il comportamento del paramento murario. Lo fa andandone a saturare le cavità e innalzando di conseguenza il tasso di resistenza a taglio e compressione.
Per saturare le cavità interne di un setto o di un pilastro murario, si inietta al loro interno della boiacca. La boiacca è una malta con legante idraulico, realizzata tramite l’aggiunta di abbondante acqua in modo da ottenere una miscela molto fluida.
L’adozione di iniezioni di miscele leganti nelle opere di consolidamento di muratura in pietra, a mattoni e a sacco mira a migliorare le caratteristiche meccaniche della muratura da consolidare. Per questa ragione, va detto, il consolidamento di murature in pietra previa iniezioni non è sufficiente da solo a garantire un migliore comportamento di un’intera struttura nel suo insieme. O, per dirla in gergo tecnico, le iniezioni nella muratura garantiscono alla singola parete una maggiore stabilità, ma non hanno il compito di assicurare anche un’efficace ammorsatura.
Se il danno e/o il degrado della muratura sono da addebitare al solo legante (malta), mentre gli inserti (naturali o artificiali) presentano soddisfacenti caratteristiche di resistenza e tessitura, si può operare il rinforzo della muratura ricorrendo alla tecnica delle iniezioni di miscele leganti (in pressione o per colo) così da ripristinare o migliorare le caratteristiche meccaniche della muratura, senza modificare l’originario schema strutturale.
È quindi fondamentale scegliere la giusta boiacca di cemento per iniezioni, che sia compatibile con le caratteristiche fisico-chimiche della muratura. Per fare ciò, bisogna tenere in considerazione i seguenti fattori:
- resistenza della muratura ai sali;
- dilatazione termica comparabile;
- comportamento non gelivo del prodotto;
- modulo di elasticità pari a circa quello della muratura;
- adeguata fluidità per penetrare tra le cavità e saturarle;
- resistenza a fenomeni di eccessivo ritiro.
Consolidare i muri: gli obiettivi delle iniezioni
Le iniezioni di consolidamento non sono mai fini a sé stesse. Come abbiamo visto sopra, si pongono come obiettivo primario quello del consolidamento strutturale delle murature, onde evitare che cedimenti improvvisi possano arrecare danni a cose e persone.
Riassumendo, potremmo elencare i principali obiettivi dell’opera di rinforzo murature nella lista che segue:
- migliorare la connessione interna, prevenire la disgregazione dei paramenti murari, elevare le capacità deformative e di resistenza degli elementi strutturali;
- risanare le lesioni;
- riempire i vuoti;
- collegare i componenti sciolti;
- proteggere la parete dal degrado fisico.
Consolidamento murature: procedimento per il consolidamento dei muri
Per essere effettuate correttamente, le tecniche di consolidamento dei muri devono rispettare un procedimento ben preciso. Il procedimento per questo tipo di iniezioni per il consolidamento dei muri è il seguente:
Consolidamento murature: fase 1
- Se l’intonaco non è in buono stato, si scarniscono i giunti e si sigillano insieme alle lesioni. Può essere opportuno realizzare un intonaco per evitare la fuoriuscita della miscela.
- Viene effettuata una scelta dei punti idonei per le iniezioni (da 3 a 5 per metro quadro) atte al consolidamento del muro. La realizzazione del reticolo dei fori per il posizionamento dei packers (o boccagli) d’iniezione verrà eseguita con interasse tale da garantire una saturazione omogenea della muratura.
- Si eseguono le perforazioni, che saranno inclinate verso il basso con un angolo di circa 45°. Per muri spessi fino a 70 cm, le perforazioni vengono effettuate solo su una faccia del muro e lo penetreranno per circa tre quarti del suo spessore. Se il muro è più spesso di 70 cm, le perforazioni vengono effettuate su entrambe le facce. In entrambi i casi, i fori avranno un diametro di 14-20 mm.
- Pulizia dei fori con aria compressa.
- Posizionamento dei packer per iniezioni (boccagli).
Consolidamento murature: fase 2
- Il giorno precedente a quello delle iniezioni, la struttura interna viene saturata con acqua. Quest’operazione si effettua partendo dai fori posti più in alto, così che per gravità l’acqua scenda verso il basso.
- Impiegando pompe meccaniche manuali o elettroniche, viene iniettata la boiacca attraverso i packer precedentemente fissati a una pressione non superiore a 1,5 atm all’ugello.
- A questo punto, il prodotto viene finalmente iniettato partendo dal basso a salire. L’operazione va condotta in maniera ascendente per una duplice ragione. Operando dal basso verso l’alto, infatti:
- si favorisce l’espulsione dell’aria contenuta all’interno della struttura interessata dall’operazione di consolidamento muro;
- si ha la certezza di riempire tutte le cavità.
- Alla prima fuoriuscita della boiacca dall’iniettore posto nelle vicinanze rispetto a quello in cui si sta operando, si interrompe l’operazione e si chiude il packer utilizzato. L’iniezione continua quindi nel packer interessato dalla fuoriuscita del prodotto. Si procederà in questo modo fino alla fuoriuscita della boiacca dal foro posto più in alto.
- Terminata la fase delle iniezioni della boiacca fluida di cemento, non rimane che rimuovere i boccagli utilizzati e stuccare i fori con idonea malta.
Modelli di Packer per Iniezioni di Consolidamento
Perforazione
Pulizia con aria compressa
Inserimento packer per iniezioni
Iniezione
Muri in pietra, in mattoni e muri a sacco: esempi di applicazione
Le tecniche di consolidamento di muri in pietra e mattoni e di muri a sacco sono simili, seppur non identiche. Le immagini che seguono mostrano bene come l’operazione di consolidamento muri tramite boiacca segua in entrambi i casi le procedure che abbiamo visto sopra.
La differenza maggiore fra i due diversi casi risiede fondamentalmente nel grado di inclinazione di packer, che sarà maggiore su un muro in pietra e mattoni rispetto alla circostanza in cui si debba lavorare su un muro a sacco.
Rinforzo murature: controllo dell’efficacia
La bontà del risultato di un’operazione volta a rinforzare un muro può essere verificata confrontando gli esiti di alcune prove. Queste vengono effettuate prima e dopo le iniezioni, e sono fondamentalmente di due tipi:
- Prove non distruttive (prove soniche e ultrasoniche). La velocità degli ultrasuoni emessi dallo strumento dipende dalla densità del materiale incontrato. In questo modo si può determinare abbastanza facilmente qual è la percentuale di vuoti rimasti nella parete.
- Prove debolmente distruttive, ovvero carotaggi, endoscopie e prove con i martinetti piatti.
Le prove con martinetti
A loro volta, le prove con i martinetti piatti possono essere effettuate in due modalità differenti. Nello specifico:
- Martinetto singolo, per la determinazione dello stato di sollecitazione.
La tecnica si basa sulla variazione dello stato tensionale di una piccola area di muratura. In una prima fase si annulla lo stato tensionale, effettuando un taglio orizzontale provocando il rilascio delle tensioni.
L’annullamento dello stato tensionale permette l’avvicinarsi delle due parti di muratura divise dal taglio.
All’interno del taglio si inserisce uno speciale martinetto piatto, realizzato con sottili lamine in acciaio e collegato ad un’apparecchiatura oleodinamica con la quale si incrementa gradualmente la pressione fino a quando si annulla la chiusura dovuta al taglio effettuato nella muratura. In queste condizioni, la pressione raggiunta eguaglia la sollecitazione preesistente al taglio, corretta da alcuni fattori che tengono in dovuta considerazione il rapporto tra l’area del taglio e quella del martinetto, nonché le caratteristiche di rigidezza di quest’ultimo. - Con martinetti doppi, per la determinazione della tensione di rottura e delle caratteristiche di deformabilità.
La tecnica di prova con doppio martinetto è basata sull’uso contemporaneo di due martinetti piatti, inseriti in tagli paralleli e allineati verticalmente, collegati a una pompa idraulica comune. In questo modo, si applica alla porzione di muratura interposta uno stato di sollecitazione monoassiale.
Si possono quindi misurare, con estensimetri meccanici rimovibili, sia le deformazioni assiali che trasversali e, incrementando la pressione fin oltre il limite elastico in prossimità della rottura, la tensione di rottura della muratura.