ITMI20080714A1 - Anodo per protezione catodica - Google Patents

Description

DESCRIZIONE DI INVENZIONE INDUSTRIALE

La presente invenzione è relativa a un anodo per protezione catodica di strutture in cemento armato.

I fenomeni di corrosione inerenti le strutture in cemento armato sono un problema noto agli esperti del ramo. Il rinforzo in acciaio inserito nelle strutture cementizie per migliorarne le proprietà meccaniche lavora normalmente in regime di passivazione indotto dall'ambiente alcalino del calcestruzzo; con il tempo tuttavia, la migrazione di ioni attraverso la superficie porosa del calcestruzzo stesso causa l'attacco localizzato al film protettivo di passivazione. Altra forma di degrado del calcestruzzo è rappresentata dal fenomeno della carbonatazione, cioè la formazione di carbonato di calcio per reazione della calce della miscela cementizia con l’anidride carbonica dell’atmosfera: il carbonato di calcio abbassa il contenuto alcalino del calcestruzzo (da pH 13.5 a pH 9) portando il ferro in uno stato di non protezione. Il metodo più comune per prolungare la vita di strutture di cemento armato esposte agli agenti atmosferici consiste nella polarizzazione catodica del rinforzo in acciaio. In tal maniera, quest'ultimo diviene la sede di una riduzione catodica di ossigeno, sopprimendo le reazioni anodiche di corrosione e dissoluzione. Questo sistema, conosciuto come protezione catodica del cemento armato, viene praticato accoppiando strutture anodiche di vario tipo al calcestruzzo, rispetto alle quali il rinforzo da proteggere agisce da controelettrodo catodico; le correnti elettriche in gioco sostenute da un raddrizzatore esterno transitano attraverso l’elettrolita costituito dal calcestruzzo poroso parzialmente imbevuto di soluzione salina. È noto che la protezione catodica di un'armatura di rinforzo può essere realizzata con un sistema ad anodi distribuiti, ad esempio un assieme di anodi costituiti da bande di rete, installate sulla gabbia di armatura e mantenute elettricamente isolate dal metallo mediante spaziatori di plastica o di materiale cementizio. Il sistema anodico viene imbevuto nella struttura all’atto del getto di calcestruzzo per la costruzione. Una debole corrente continua (tipicamente da 1 a 30 mA per m² di armatura) applicata gli anodi, distribuita lungo tutta la struttura, impone il potenziale catodico necessario all'armatura da proteggere.

L’applicazione di spaziatori isolanti prefabbricati, in materiale plastico o cementizio, ad anodi di metallo valvola in forma di banda di rete è ad esempio descritta in EP 0534392, ove è specificato come gli spaziatori siano generalmente fissati in una prima fase alla gabbia metallica da proteggere; le bande anodiche vengono successivamente fissate agli spaziatori, ad esempio inserendole in apposite fessure degli spaziatori stessi. In alternativa l’operazione di fissaggio delle bande anodiche agli spaziatori può essere effettuata per mezzo di chiodi, bulloni o graffe, o mediante l’uso di adesivi. È del tutto evidente come questa operazione risulti lunga e complessa, soprattutto nei punti in cui l’installazione è meno agevole per via di un accesso difficoltoso o di una illuminazione non perfetta. Si tratta altresì di una operazione che presenta un certo rischio di errore, non essendo possibile escludere a priori che errori casuali di posizionamento o di fissaggio provochino il contatto locale della banda anodica con la gabbia metallica di rinforzo.

Un altro tipo di spaziatore discreto per bande anodiche utilizzate nella protezione catodica del cemento armato è descritto in EP 0560452, che prevede l’utilizzo di parallelepipedi in materiale cementizio con fibre isolanti inglobate al suo interno, ottenuti per stampo, da posizionare sulla struttura da proteggere prima della posa degli anodi. Anche in questo caso, l’operazione complessiva appare laboriosa, poco pratica nelle zone di difficile accesso e non esente da rischi di errore. Lo spaziatore cementizio è rigido e di lunghezza definita, ed il suo utilizzo è pertanto limitato a strutture di non elevata complessità.

Vari aspetti della presente invenzione sono delineati nelle rivendicazioni annesse. Una forma di realizzazione prevede un anodo per protezione catodica in forma di banda composita che comprende un elemento conduttivo, quale un substrato metallico provvisto di rivestimento catalitico superficiale (elemento attivato), ed un elemento polimerico isolante ad esso reciprocamente solidale in continuo. La banda composita, opzionalmente avvolta a spirale in una bobina, può così essere direttamente srotolata o altrimenti distesa sulla gabbia metallica da proteggere senza che sia necessario il previo posizionamento di spaziatori discreti. L’accoppiamento continuo tra elemento attivato ed elemento isolante minimizza il rischio di contatti accidentali tra il substrato attivato ed in rinforzo metallico da proteggere.

La banda composita può essere prefabbricata accoppiando l’elemento attivato e l’elemento polimerico isolante per colaminazione o per incastro meccanico, per inserimento in una struttura pieghevole o mediante qualsivoglia altra forma di fissaggio.

In una forma di realizzazione, il substrato metallico è una banda di rete o di lamiera piena, forata o espansa di titanio, provvista di rivestimento catalitico superficiale. Il rivestimento catalitico può contenere metalli nobili, eventualmente presenti in forma di ossidi.

L’elemento isolante può essere fabbricato per stampaggio a partire da un materiale polimerico di vario genere, ad esempio polietilene o propilene.

In una forma di realizzazione, l’elemento polimerico isolante è una banda continua dotata di una molteplicità di fori o di aperture. Questo può favorire un opportuno contatto del cemento, versato in una fase successiva al posizionamento dell’anodo, con il substrato attivato. Le aperture possono avere diverse dimensioni e geometrie, tali da prevenire una schermatura eccessiva del substrato attivato, secondo le necessità contingenti.

In una forma di realizzazione, l’elemento polimerico isolante è una banda continua dotata di una molteplicità di fori o di aperture realizzata in forma di struttura pieghevole, atta ad alloggiare l’elemento attivato al suo interno ed opzionalmente provvista di mezzi di fissaggio per mantenerla in posizione ripiegata, ad esempio mezzi di fissaggio amovibili come bottoni a pressione, ganci, rivetti, bulloni o fermagli.

In una forma di realizzazione, l’elemento polimerico isolante è dotato di parti concave dimensionate in modo da adattarsi al profilo della gabbia di rinforzo da proteggere; ad esempio, ciascuna parte concava può essere disposta in modo da combaciare con la relativa barra della gabbia di rinforzo. Questo può contribuire a mantenere in posizione gli anodi in forma di banda composita durante la fase di colata del cemento, impedendone lo scivolamento.

In una forma di realizzazione, l’elemento polimerico isolante è formato da una coppia di binari o guide atti ad alloggiare i bordi dell’elemento attivato. In questo modo la banda composita risulta priva di bordi taglienti, facilitando le operazioni di movimentazione e posizionamento.

In una forma di realizzazione, l’elemento polimerico isolante comprende una banda polimerica continua dotata di una molteplicità di fori o di aperture sovrapposta all’elemento attivato, ed una coppia di binari atti ad alloggiare l’elemento attivato e la banda polimerica continua ad esso sovrapposta.

In una forma di realizzazione, l’elemento polimerico isolante comprende una pigmentazione colorata, che può facilitare la sua individuazione a prima vista rispetto alla parte metallica attivata. In un’altra forma di realizzazione, l’elemento polimerico isolante comprende una pigmentazione luminescente, ad esempio fosforescente, fluorescente o bioluminescente. L’uso di pigmentazioni colorate o luminescenti può essere di aiuto in particolar modo per l’installazione in zone da proteggere non perfettamente illuminate e per verificare più agevolmente l’allineamento complessivo del sistema di protezione catodica, ad esempio in corrispondenza delle aree esposte o delle zone di giunzione della gabbia di rinforzo.

In una forma di realizzazione, un sistema di protezione catodica comprende uno o più anodi in forma di banda composita secondo una delle forme di realizzazione descritte inglobati in una struttura di cemento armato, ove gli anodi compositi contattano le barre della gabbia di rinforzo del cemento armato solamente con la parte isolante polimerica, le parti esposte del substrato metallico attivato essendo interamente circondate dal cemento.

Alcune forme di realizzazione esemplificative dell’invenzione sono descritte nel seguito con riferimento ai disegni allegati, i quali hanno il solo scopo di illustrare la disposizione reciproca dei diversi elementi in forme di realizzazione particolare dell’invenzione; in particolare, i disegni non saranno intesi come riproduzioni in scala.

- La Fig. 1 mostra una vista in sezione di una forma di realizzazione di anodo in forma di banda composita (Fig. 1A), una vista in pianta di un segmento del solo elemento isolante (Fig.1B) ed una vista in pianta di un segmento di banda composita ottenuta per sovrapposizione dello stesso elemento isolante con una rete anodica (Fig.1C);

- La Fig. 2 mostra una vista in pianta di un’altra forma di realizzazione di elemento isolante (Fig.2A) ed una vista in pianta di un segmento di banda composita ottenuta per sovrapposizione dello stesso elemento isolante con una rete anodica (Fig.2B);

- La Fig. 3 mostra una vista in pianta di un segmento di un’altra forma di realizzazione di elemento isolante, realizzato come elemento pieghevole (Fig. 3A) e la relativa vista in sezione (Fig.3B);

- La Fig. 4 mostra una vista in sezione di un’altra forma di realizzazione di anodo in forma di banda composita comprendente un elemento isolante dotato di parti concave;

- La Fig. 5 mostra una vista in sezione di un’altra forma di realizzazione di anodo in forma di banda composita comprendente un elemento isolante formato da una coppia di binari.

Un esempio di anodo per protezione catodica in forma di banda composita, mostrato in Fig.1, è ottenuto per sovrapposizione solidale e continua lungo tutta la lunghezza di un elemento conduttivo costituito da una rete anodica attivata (100) ad un elemento polimerico isolante (200); la sovrapposizione dei due elementi è ben visibile nella Fig.1A , dove è mostrata una vista in sezione. Come è mostrato nella vista in pianta di Fig. 1B, l’elemento polimerico isolante (200) è dotato di opportuni fori (201) di diverso diametro, che servono a diminuire l’effetto di schermatura della rete anodica; la Fig. 1C è una vista in pianta della banda composita vista dal lato dell’elemento polimerico isolante (200), attraverso i cui fori è visibile la rete anodica attivata (100).

La Fig. 2 mostra un’altra forma di realizzazione di anodo per protezione catodica in forma di banda composita, analoga a quella di Fig. 1 ma con una diversa disposizione dei fori; la Fig. 2A mostra il solo elemento polimerico isolante (200) dotato di fori (201) in una vista in pianta, in analogia con la figura 1B, mentre la Fig. 2B mostra una vista in pianta della banda composita vista dal lato dell’elemento polimerico isolante (200), attraverso i cui fori è visibile la rete anodica attivata (100), in analogia con la Fig.1C.

La Fig.3 mostra un’altra forma di realizzazione di un elemento polimerico isolante per anodo a banda composita; la Fig.3A in particolare è una vista in pianta di un elemento polimerico isolante realizzato in forma di struttura pieghevole, e la Fig. 3B è la relativa vista in sezione. L’elemento isolante (200) comprende una banda polimerica dotata di opportuni fori (201) ed un insieme di fettucce isolanti (210), opzionalmente zigrinate e dotate di pigmentazione colorata o luminescente, solidali alla banda polimerica e vincolate in posizione reciprocamente parallela su un bordo rigido (220). Su detto bordo rigido (220) sono disposti mezzi di fissaggio, ad esempio una molteplicità di bottoni a pressione (221) atti a cooperare con una molteplicità di sedi (222) previo piegamento dell’elemento isolante lungo l’asse longitudinale (300) dopo inserzione dell’elemento attivato (non mostrato). Questa forma di realizzazione può presentare il vantaggio di consentire il fissaggio continuo dell’elemento attivato con l’elemento polimerico isolante con una semplice operazione di assemblaggio meccanico. L’uso di fettucce zigrinate può contribuire a mantenere in posizione l’anodo durante la colata di cemento. La pigmentazione delle fettucce come descritto può consentire di ridurre i costi, consentendo un posizionamento più agevole e sicuro senza dover ricorrere alla pigmentazione dell’intero elemento isolante.

La Fig. 4 è un altro esempio di anodo per protezione catodica in forma di banda composita, mostrato in sezione in analogia con la Fig. 1A . Anche in questo caso l’anodo è ottenuto per sovrapposizione solidale e continua lungo tutta la lunghezza di un elemento conduttivo costituito da una rete anodica attivata (100) ad un elemento polimerico isolante (200); in aggiunta, l’elemento polimerico isolante (200) è dotato di parti concave (202) atte a combaciare con il profilo delle barre di rinforzo di una struttura in cemento armato.

La Fig. 5 mostra una vista in sezione di una diversa forma di realizzazione di anodo per protezione catodica in forma di banda composita; in questo caso, l’elemento polimerico isolante (200) è costituito da una coppia di binari all’interno dei quali è infilata la rete anodica attivata (100).

Benché siano state descritte alcune forme di realizzazione particolari, l’esperto nella materia apprezzerà la possibilità di apportare cambiamenti a tali forme di realizzazione o concepire forme di realizzazione differenti senza discostarsi dagli scopi dell’invenzione.

Per esempio, benché siano stati illustrati nei disegni anodi comprendenti elementi polimerici dotati di fori circolari, in altri esempi possono essere previsti anodi comprendenti elementi polimerici dotati di fori di altre forme, o elementi polimerici in forma di rete.

Nei disegni è altresì illustrato a titolo di esempio un elemento polimerico isolante in forma di struttura pieghevole dotato di una serie di fettucce zigrinate ed atto ad essere mantenuto in posizione ripiegata per mezzo di bottoni a pressione; altri esempi prevedono un elemento polimerico isolante in forma di struttura pieghevole di diversa geometria o con mezzi di fissaggio differenti, opzionalmente amovibili, per consentirne il mantenimento in posizione ripiegata.

Nei disegni è inoltre illustrato per esempio un anodo comprendente un elemento polimerico dotato di parti concave equamente spaziate; in altri esempi l’anodo comprende elementi polimerici dotati di parti concave con differenti spaziature, ad esempio per meglio adattarsi a particolari geometrie di gabbia di rinforzo.

La precedente descrizione non intende limitare l’invenzione, che può essere utilizzata secondo diverse forme di realizzazione senza per questo discostarsi dagli scopi e la cui portata è univocamente definita dalle rivendicazioni allegate. Nella descrizione e nelle rivendicazioni della presente domanda la parola “comprendere” e le sue variazioni quali “comprendente” e “comprende” non escludono la presenza di altri elementi, componenti o stadi di processo aggiuntivi. La discussione di documenti, atti, materiali, apparati, articoli e simili è inclusa nel testo al solo scopo di fornire un contesto alla presente invenzione; non è comunque da intendersi che questa materia o parte di essa costituisse una conoscenza generale nel campo relativo all’invenzione prima della data di priorità di ciascuna delle rivendicazioni allegate alla presente domanda.

Claims (12)

1. RIVENDICAZIONI 1. Anodo per protezione catodica in forma di banda composita comprendente un elemento conduttivo e un elemento polimerico isolante reciprocamente solidali in continuo, detto elemento conduttivo comprendente un substrato metallico provvisto di rivestimento catalitico superficiale.
2. 2. L’anodo secondo la rivendicazione 1 ove detto substrato metallico è una rete o una lamiera piena, forata o espansa di titanio e detto catalizzatore comprende metalli nobili o loro ossidi.
3. 3. L’anodo secondo la rivendicazione 1 o 2 ove detto substrato metallico e detto elemento polimerico isolante sono sovrapposti lungo tutta la lunghezza e detto elemento polimerico isolante è dotato di una molteplicità di fori o aperture.
4. 4. L’anodo secondo la rivendicazione 3 ove detto elemento polimerico isolante è una struttura pieghevole atta ad alloggiare detto substrato metallico al suo interno.
5. 5. L’anodo secondo la rivendicazione 4 ove detta struttura pieghevole è dotata di mezzi di fissaggio opzionalmente amovibili per il suo mantenimento in posizione ripiegata.
6. 6. L’anodo secondo una delle rivendicazioni precedenti ove detto elemento polimerico isolante comprende una coppia di binari all’interno dei quali sono alloggiati i bordi di detto elemento conduttivo.
7. 7. L’anodo secondo una delle rivendicazioni precedenti ove detto elemento polimerico isolante è dotato di una molteplicità di parti concave atte a combaciare con il profilo di una molteplicità di barre di rinforzo di una struttura di cemento armato.
8. 8. L’anodo secondo una delle rivendicazioni precedenti ove detto elemento polimerico isolante è colorato o luminescente.
9. 9. Un sistema di protezione catodica comprendente almeno un anodo in forma di banda composita secondo una delle rivendicazioni precedenti inglobato in una struttura cementizia provvista di barre metalliche di rinforzo, detto anodo essendo in contatto diretto con dette barre metalliche unicamente in corrispondenza di detto elemento polimerico isolante.
10. 10. Metodo per l’installazione di un sistema di protezione catodica secondo la rivendicazione 9 che comprende i seguenti stadi sequenziali o simultanei: - stesura di detto anodo in forma di banda composita su una molteplicità di barre metalliche di rinforzo ponendo a contatto detto anodo con dette barre solamente attraverso detto elemento polimerico isolante, con opzionale alloggiamento delle parti concave di detto elemento polimerico isolante in corrispondenza di dette barre - spargimento di cemento liquido su dette barre metalliche ricoperte con detto anodo in forma di banda e successivo consolidamento della struttura cementizia.
11. 11. Il metodo secondo la rivendicazione 10 ove detto stadio di stesura è effettuato srotolando una bobina costituita da detto anodo in forma di banda avvolto a spirale.
12. 12. Un anodo per protezione catodica sostanzialmente come descritto con riferimento ai disegni.