L’importanza della direzione degli elementi e strati in un sistema impermeabile con membrane in bitume polimero

Premessa
Impermeabilizzare non è una scienza esatta, ma è certamente una scienza estremamente logica, pertanto questo articolo è dedicato a quei Progettisti ed Impresari che ritengono l’impermeabilizzazione un elemento solo secondario dell’edificio e quindi trascurabile anche a livello progettuale ed esecutivo.

Per meglio comprendere quanto verrà riportato in questo articolo, è bene fare delle premesse che spieghino il comportamento delle membrane in bitume polimero e dei pannelli termoisolanti durante le variazioni di temperatura cicliche stagionali.

Il compound (mescola) delle membrane in bitume polimero è composto per la maggior parte da bitume distillato, modificato soprattutto con polimeri plastomerici e/o elastomerici, in percentuale variabile a seconda del prodotto e spesso fillerizzato con carbonato di calcio o altro materiale idoneo, anch’esso in percentuale variabile a seconda del prodotto.
Il prodotto membrana in bitume polimero è un prodotto termoplastico, quindi la sua plasticità e la deformabilità dipende dalla temperatura esterna d’esercizio e pertanto la mescola rimarrà più rigida con le temperature più basse del periodo invernale e tenderà a rammollire con le temperature più alte del periodo estivo.

Durante la produzione della membrana, l’armatura delle membrane subisce, lungo la linea di produzione, nella fase d’impregnazione della mescola di bitume polimero, una leggera tesatura (allungamento) che rimane “congelata” nella mescola, una volta raffreddata, anche per l’effetto dell’attrito tra le spire, dopo il “confezionamento in rotoli”.
In pratica l’armatura mantiene la sua dimensione di produzione fintanto che il telo resta confezionato in rotoli (vedere immagine 01).

immagine 01: linea di produzione di membrane in bitume polimero

Bisogna anche tenere conto, che mentre alla fine degli anni 70, inizio anni 80, le linee di produzione lavoravano a 300-500 m/ora, oggi superano anche i 3000 m/ora e ci sono già all’estero linee che possono superare i 6000 m/ora (!); Ovviamente una maggiore velocità di produzione rappresenta anche una maggiore tensione sull’armatura, durante la trazione della stessa all’interno della linea e quindi di conseguenza un suo maggior allungamento.

Quando, in corso d’opera, il rotolo viene finalmente aperto e il telo viene disteso per la sfiammatura, a seconda della tipologia d’armatura utilizzata (NT di poliestere da fiocco o da filo continuo, stabilizzato o composito, ecc.), a seconda della temperatura esterna e del tempo che passa tra la stesura e l’incollaggio, può già subire un leggero ritiro longitudinale, dovuto proprio alla “memoria dimensionale dell’armatura” (dimensione dell’armatura prima della produzione, quando era ancora avvolta in bobine).
La corretta adesione (“stabilizzazione”) al supporto/piano di posa (Cls. correttamente lisciato o pannelli termoisolanti idonei e opportunamente trattati sulla faccia superiore con bitume) normalmente blocca, definitivamente e senza problemi, il telo, impedendo eventuali futuri ritiri dello stesso, per memoria dimensionale dell’armatura.

La mancanza di stabilizzazione o una non corretta ed uniforme stabilizzazione  (vincolo per incollaggio a caldo o a freddo o fissaggio meccanico) delle membrane in  bitume polimero, sul piano di posa, può però, in seguito, causare, durante i periodi più caldi dell’anno (quando la mescola è  molto più morbida), una contrazione dell’armatura, contenuta all’interno della membrana e quindi il ritiro della stessa.
Come abbiamo già accennato la dimensione di questo ritiro può variare in funzione della tipologia d’armatura e viene sempre correttamente indicata dai Produttori, nelle schede tecniche come “stabilità dimensionale a caldo del prodotto” (secondo Norma UNI 1107-1).
Questa variazione dimensdionale, se pur minima è soprattutto longitudinale e sempre in contrazione (variabile da 2 a 7 cm su un telo con lunghezza 10 m). 

Ovviamente una pavimentazione pesante fissa/monolitica (piastrelle incollate su sottofondo in sabbia cemento, massetto industriale, ecc.) può stabilizzare con il suo peso e rigidità un sistema impermeabile anche non perfettamente stabilizzato e vincolato, cosa che invece difficilmente riesce a fare una protezione o pavimentazione pesante mobile/frazionata (ghiaia, pavimentazione galleggiante o allettata su ghiaino, ecc.).
Fermo restando l’assoluta necessità di stabilizzare/vincolare, al piano di posa, l’elemento di tenuta in membrane in bitume polimero, un valido aiuto alla stabilizzazione lo può dare anche l’adozione del sistema di isolamento termico a “tetto rovescio”, poiché il posizionamento dello strato termoisoisolante all’estradosso dell’elemento di tenuta, grazie all’effetto di “protezione termica”, abbassa notevolmente (fino anche a 40 °C) la temperatura superficiale delle membrane durante i periodi più caldi dell’anno, preservandone la sua stabilità dimensionale.

Analizziamo ora le principali armature in commercio, in Italia, utilizzate come supporto delle membrane in bitume polimero e prendiamo anche in esame le corrette metodologie di posa e direzionalità dei teli delle  membrane:

• Membrane armate con NT di poliestere da fiocco.
In funzione della loro grammatura, sono caratterizzate resistenza a trazione da mediocre a buona, in tutte le direzioni (comportamento isotropo); possiedono una scadente stabilità dimensionale (normalmente  0,7-1,0 % - corrispondenti a 7 cm su un telo lungo 10 m)
Queste membrane sono compatibili con le metodologie di posa in totale aderenza, solo quando è presente una protezione pesante fissa monolitica, all’estradosso dell’elemento di tenuta.
• Membrane armate con NT di poliestere da filo continuo (vedere immagine 02).
Sono normalmente caratterizzate da ottima resistenza a trazione in tutte le direzioni (comportamento isotropo); possiedono una discreta stabilità dimensionale (normalmente ? 0,5 % - corrispondenti a 5 cm su un telo lungo 10 m). Queste membrane sono compatibili con le metodologie di posa in totale aderenza, e in semi-indipendenza controllata (su speciali membrane multiforate), solo quando è presente una protezione pesante fissa monolitica all’estradosso dell’elemento di tenuta..
• Membrane armate con armatura “stabilizzata” in NT di poliestere da filo continuo (o nei prodotti più economici fiocco), accoppiata a filamenti in fibre di vetro, disposti in senso longitudinale al telo (vedere immagine 03).
Quando sono in NT da filo continuo, sono normalmente caratterizzate da un’ottima stabilità dimensionale (? 0,3 % - corrispondenti a 3 cm su un telo lungo 10 m), ma presentano caratteristiche di resistenza a trazione inferiori, in particolare in senso trasversale alla lunghezza del telo, rispetto alle armature in NT da filo continuo o composite bidirezionali.
Queste membrane sono compatibili con le metodologie di posa in totale aderenza, e in semi-indipendenza controllata (su speciali membrane multiforate), anche quando l’elemento di tenuta è privo di protezione pesante fissa monolitica o mobile frazionata.
• Membrane armate con armatura “Composita” in NT di poliestere da filo continuo, accoppiata a rete in fibre di vetro (quindi con filamenti in fibre di vetro disposti sia in senso trasversale che longitudinale – rete in fibre di vetro) (vedere immagine 03).
Sono caratterizzate da ottima resistenza a trazione ed eccezionale stabilità dimensionale (? 0,2 %- corrispondenti a 2 cm su un telo lungo 10 m) sia in senso trasversale che longitudinale (comportamento isotropo).
Le armature composite sono quelle che conferiscono alla membrana le migliori caratteristiche meccaniche, e sono compatibili con le metodologie di posa in totale aderenza, in semi-indipendenza controllata e con fissaggio meccanico, anche quando l’elemento di tenuta è privo di protezione pesante fissa monolitica o mobile frazionata.  

Immagine 02: armatura in NT di poliestere a filo continuo: comportamento isotropo riguardo le resistenze a trazione in entrambe le direzioni del telo

 Immagine 03: armatura in NT di poliestere a filo continuo: stabilizzato con filamenti in fibre di vetro monodirezionali longitudinali rispetto al telo

Immagine 04: armatura composita in NT di poliestere a filo continuo, stabilizzato con rete in fibre di vetro: comportamento isotropo riguardo le resistenze a trazione in entrambe le direzioni del telo

Quando in un sistema impermeabile, specialmente se è esposto direttamente all’irraggiamento solare, l’ elemento di tenuta in membrane in bitume polimero o l’elemento termoisolante (su cui è vincolato per incollaggio l’elemento di tenuta stesso), per qualsiasi motivo, perdono la loro stabilizzazione/vincolo, si può innescare la patologia conosciuta come “reptazione”.

La reptazione può normalmente avvenire dopo uno o più cicli stagionali, e si innesca comunque sempre nel periodo più caldo dell’anno, ovviamente quando la mescola della membrana in bitume polimero è più morbida e quindi più soggetta all’azione di contrazione, dovuta alla memoria dimensionale dell’armatura, in essa contenuta.
Si presenta normalmente con un’ondulazione, più o meno pronunciata dell’elemento di tenuta, disposta in senso diagonale rispetto ai punti fissi (camini, lucernari, bocchettoni, ecc.) e/o agli angoli interni ed esterni della copertura (vedere immagini 05, 06, 07, 08 e 09).

immagine 05: le ondulazioni diagonali, causate dalla reptazione, avvengono per ritiro dell’armatura, direzionato verso il centro della copertura, un po’ come le ondulazioni che si formerebbero su una tela da pittore, quando viene “pizzicata” al centro

Immagine 06: le ondulazioni, da reptazione, nella maggior parte dei casi partono dai punti fissi della copertura (angoli, camini, ecc.) e proseguono, con andamento diagonale verso il centro della copertura

immagine  07: esempio di ondulazione, ad andamento diagonale, derivanti da “reptazione”

immagine 08: esempio di ondulazione, ad andamento diagonale, derivanti da “reptazione”

immagine 09: esempio di ondulazione, ad andamento diagonale, derivanti da “reptazione”

Questa patologia può causare talvolta il distacco delle sormonte di giunzione delle membrane, con conseguenti infiltrazioni tra i due strati dell’elemento di tenuta o sotto l’elemento di tenuta stesso, quindi con ulteriore peggioramento della patologia stessa (vedere immagine 10). 

Immagine 10: la diversa dimensione dell’ondulazione, a seconda della posizione del telo (laterale o più centrale alla copertura), può causare il distacco delle sormonte della membrana, per effetto “peeling”

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