Strutture a tenuta idraulica: prescrizioni di capitolato

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1 Strutture a tenuta idraulica: prescrizioni di capitolato (CALIBRI 24, GRASSETTO) Gianluca Pagazzi, Amministratore Delegato e Direttore Tecnico di Alaska concrete S.r.l. - Porcia Sottotitolo articolo (CALIBRI 16, GRASSETO CORSIVO) Le problematiche di tenuta idraulica sono relative alle opere per le quali si richiedono requisiti di tenuta idraulica, quali le strutture interrate (muri perimetrali e platee di fondazione) che operano in terreni al di sotto del livello di falda dove occorre garantire che le acque non pervengano all interno dei vani scantinati, strutture totalmente o parzialmente immerse, vasche o serbatoi a tenuta, tutte a contatto con acque di varia natura. Queste esigenze di tenuta idraulica diventano ancora più stringenti per quelle strutture destinate al contenimento di acque reflue di processi industriali che possono contenere sostanze nocive per l ambiente e per le quali risulta di particolare importanza evitare perdite che possano inquinare le acque di falda o i terreni circostanti la struttura. Per le strutture idrauliche degli impianti di depurazione occorre valutare attraverso un analisi chimica delle acque la presenza di eventuali sostanze che possono promuovere il degrado del calcestruzzo o delle armature. Le sostanze aggressive possono essere innumerevoli; pertanto, risulta praticamente impossibile poter generalizzare individuando delle prescrizioni di capitolato univoche valide per qualsiasi tipo di acqua sottoposto a trattamento. Molto spesso, inoltre, l attacco risulta cosi severo da richiedere l impiego di trattamenti protettivi a base di sistemi epossidici. Si consiglia, quindi, per queste strutture, di volta in volta, in base alla natura e alla concentrazione delle sostanze aggressive, stabilire le prescrizioni di capitolato per il calcestruzzo e per gli eventuali trattamenti protettivi da adottare. Sempre per le strutture idrauliche, oltre all azione dell anidride carbonica gassosa dell aria nei confronti dei ferri di armatura, in qualche caso, occorre tener presente anche dell effetto degradante promosso dall anidride carbonica libera presente nelle acque in forma di acido carbonico (H2CO3). Quest ultimo è capace di provocare una lenta ma inesorabile dissoluzione della matrice cementizia per effetto della trasformazione del carbonato di calcio nel più solubile bicarbonato provocando asportazioni consistenti di pasta di cemento dalla superficie delle strutture. La prevenzione di queste forme di degrado è affidata all impiego di calcestruzzi di bassa porosità e all impiego di cementi resistenti al dilavamento della calce a moderata, ad alta o altissima resistenza al dilavamento, funzione della concentrazione di anidride carbonica libera nelle acque. Tale aggressione può risultare molto severa, soprattutto nelle strutture idrauliche in alta montagna (sponde di torrenti, briglie, canali, ecc.), sia perché le acque sono caratterizzate generalmente da un basso TAC (Titolo Alcalimetrico Totale), sia perché aumenta la solubilità della portlandite alle basse temperature. Inoltre, per le strutture in alta montagna, va tenuto conto con opportune prescrizioni, anche dei cicli gelo-disgelo a cui viene sottoposto il calcestruzzo. Inoltre, non vanno dimenticate le acque con la presenza di febbraio 13 1

2 solfati, le acque di mare o contenenti cloruri di altra natura con tutte le conseguenze che comportano su calcestruzzo ed armature. Quindi, non è pensabile, progettare una struttura a tenuta idraulica senza conoscere la natura e le caratteristiche precise delle acque che andranno a contatto con tale opera. È opportuno, in via preliminare, eseguire sempre le analisi chimiche oppure, qualora non sia possibile, progettare su parametri precisi forniti dal committente, relativamente alle peculiarità delle acque a contatto durante la vita di servizio della struttura. Tutti i casi devono essere trattatati con la giusta attenzione, senza sottovalutare nessun aspetto, poiché oltre ai requisiti di tenuta idraulica, vanno considerate anche le altre forme di degrado dovute all attacco del calcestruzzo ed alla corrosione delle armature. Resta, infine, da segnalare che l ottenimento del requisito di tenuta idraulica può essere conseguito solo se, unitamente alla scelta di un calcestruzzo con determinate prestazioni, si effettua un attenta posa in opera e compattazione, un accurata maturazione del getto e ad una scrupolosa esecuzione della ripresa dei getti. Quindi, la posa in opera del calcestruzzo e compattazione dei getti va eseguita con perfetta cura per evitare che si manifestino fenomeni di segregazione esterna, con formazione di vespai e nidi di ghiaia e che rimangano percentuali eccessive di aria intrappolata nell impasto. Relativamente a quest aspetto si fa notare come la presenza dei nidi di ghiaia rappresenti un fenomeno deleterio per la permeabilità di calcestruzzo che in queste zone, per la carenza di pasta di cemento e l eccesso di aggregato grosso, assume valori di permeabilità tipici delle terre non coesive, che possono risultare fino a 6-10 ordini di grandezza maggiori di quelle di un calcestruzzo ben compattato. Per la maturazione del getto si deve tenere la struttura casserata per almeno 7 giorni. Qualora non sia possibile mantenere i casseri per almeno 7 giorni e per tutte le parti di struttura che, sono comunque a contatto diretto con l ambiente esterno, si devono proteggere le superfici del getto con teli di iuta o fogli di geotessuto tenuti costantemente umidi. La durata minima della maturazione umida non deve mai essere inferiore a 7 giorni. In caso di esecuzione dei getti in periodo invernale, devono essere protette tutte le superfici del getto, casserate e non, mediante pannelli e/o materassini termoisolanti per almeno 10 giorni. Sulle superfici non casserate prima della predisposizione dei materassini termoisolanti coprire la superficie del calcestruzzo fresco con un foglio di polietilene. Tutte le riprese di getto devono essere eseguite con estrema attenzione. In questi punti singolari, come per esempio gli attacchi muri perimetrali/fondazioni, è elevato il rischio che si formi una soluzione di continuità ( giunto freddo ), che diventerà in futuro via preferenziale di entrata e/o uscita dell acqua. Esistono diverse soluzioni pratiche della problematica, tra cui l utilizzo dei profili espansivi, i quali vengono fissati mediante chiodi e/o viti oppure con un adesivo, sull estradosso della superficie della fondazione, un profilo di materiale espansivo, in forma di nastri di dimensioni all incirca di mm x mm x alcuni metri, predisposto a seguire lo sviluppo della muratura perimetrale in modo che risulti equidistante dalle facce esterne del manufatto. Il profilo, individuato anche con il termine commerciale water-stop, ha capacità di espandere in presenza di acqua di circa il %. Alla luce della potenziale febbraio 13 2

3 espansione di volume che caratterizza i profili water-stop, è necessario che essi siano predisposti in modo che ci sia sempre un sufficiente spessore di calcestruzzo che la contrasti. Una sistemazione del profilo troppo superficiale cioè a una distanza dalla superficie esterna del muro troppo esigua, potrebbe determinare un distacco degli strati corticali di calcestruzzo non sufficientemente resistenti per compensare l aumento di volume del profilo. Una regola pratica è quella di garantire spessori di ricoprimento del profilo mai inferiori a 6 cm. Un alternativa ai profili espansivi è costituita dall utilizzo di speciali tubi microforati in plastica rigida che vengono predisposti in maniera analoga a quella indicata per i profili espansivi, con l eccezione che la parte terminale del tubo è lasciata fuoriuscire dal getto. A distanza di qualche settimana dall ultimazione dei getti, attraverso questa porzione terminale del tubo viene iniettata una resina espandente di natura organica, che ha come obiettivo quello di sigillare la soluzione di continuità rappresentata dalla ripresa di getto. STRUTTURA PARZIALMENTE IMMERSA IN ACQUE NON AGGRESSIVE: ESEMPIO DI PRESCRIZIONE A titolo di esempio, si riporta una prescrizione di capitolato per una struttura parzialmente immersa in acque non aggressive, che sarà in servizio in una zona a clima temperato. Voce di elenco prezzi Calcestruzzo a prestazione garantita, in accordo alla norma UNI EN e norma UNI 11104, per strutture in c.a. a tenuta idraulica parzialmente immersi in acque non aggressive (potabili), in classe di esposizione XC4 (UNI 11104), Rck 40 N/mm 2, classe di consistenza S5 o slump di riferimento 230 ± 30 mm, Dmax 32 mm, Cl 0.4. Profondità media della penetrazione di acqua (UNI-EN ): 10 mm. Campo di validità Le prescrizioni di capitolato riportate nella presente scheda sono rivolte agli elementi parzialmente immersi di strutture a tenuta idraulica, che operano in contatto con acque non aggressive (potabili) quali i muri verticali di canali di irrigazione, di vasche di contenimento ecc.. Le prescrizioni di capitolato contenute nella presente scheda, riguardano strutture con Vita Nominale 50 anni in accordo alle Norme Tecniche per le Costruzioni (D.M ) e sono situate in aeree del Paese caratterizzate da clima temperato. Avvertenze Tali prescrizioni, per la tenuta idraulica, non sono valide: per gli elementi strutturali che in servizio direttamente esposti all ambiente esterno in aree a clima rigido; strutture a contatto con acque di mare e/o cloruri di altra natura; strutture a contatto con acque con presenza di solfati; strutture a contatto con acque contenenti anidride carbonica libera sottoforma di acido carbonico; strutture degli impianti di depurazione. febbraio 13 3

4 PRESCRIZIONI DI CAPITOLATO Prescrizioni per gli ingredienti utilizzati per il confezionamento del conglomerato A1) Acqua di impasto conforme alla norma UNI-EN 1008; A2) Additivo superfluidificante conforme ai prospetti 3.1 e 3.2 o superfluidificante ritardante conforme ai prospetti 11.1 e 11.2 della norma UNI-EN 934-2; A3) Additivo ritardante (eventuale solo per getti in climi molto caldi) conforme al prospetto 2 della norma UNI-EN 934-2; A4) Aggregati provvisti di marcatura CE conformi alle norme UNI-EN e Assenza di minerali nocivi o potenzialmente reattivi agli alcali (UNI-EN e UNI 8520/2) o in alternativa aggregati con espansioni su prismi di malta, valutate con la prova accelerata e/o con la prova a lungo termine in accordo alla metodologia prevista dalla norma UNI , inferiori ai valori massimi riportati nel prospetto 6 della norma UNI 8520 parte 2; A5) Cemento conforme alla norma UNI-EN 197-1; A6) Ceneri volanti e fumi di silice conformi rispettivamente alla norma UNI-EN 450 e norma UNI-EN parte 1 e 2. Prescrizioni per il calcestruzzo B0) In accordo alle Norme Tecniche sulle Costruzioni (D.M.14/01/08) il calcestruzzo dovrà essere prodotto in impianto dotato di un Sistema di Controllo della Produzione (FPC) effettuata in accordo a quanto contenuto nelle Linee Guida sul Calcestruzzo Preconfezionato (2003) certificato da un organismo terzo indipendente autorizzato; B1) Calcestruzzo a prestazione garantita in conformità alla norma UNI EN e norma UNI 11104; B2) Classi di esposizione ambientale: XC4 (UNI 11104); B3) Rapporto a/c max: 0.50; B4) Classe di resistenza a compressione minima: C(32/40); B5) Controllo di accettazione: tipo A (tipo B per volumi complessivi di calcestruzzo superiori a 1500 m 3 ); B6) Aria intrappolata: max. 2,5%; B7) Diametro massimo dell aggregato: 32 mm (Per interferri inferiori a 35 mm utilizzare aggregati con pezzatura 20 mm); febbraio 13 4

5 B8) Classe di contenuto di cloruri del calcestruzzo: Cl 0.4; B9) Classe di consistenza al getto S5 o slump di riferimento 230 ± 30 mm; B10) Volume di acqua di bleeding (UNI 7122): < 0.1%; B12) Profondità media della penetrazione di acqua (UNI-EN ): 10 mm. Prescrizioni per la struttura C1) Copriferro minimo: 40 mm; C2) Mantenere casserata la struttura, oppure durata minima della maturazione umida, da effettuarsi mediante ricoprimento della superficie non casserata con geotessile, tenuto costantemente umido (o con altro metodo di protezione equivalente): 7 giorni. In caso di esecuzione dei getti in periodo invernale: protezione delle superfici casserate e non del getto con pannelli termoisolanti di polistirolo espanso estruso di spessore pari a 50 mm (o con materassini di equivalente resistenza termica) per almeno 10 giorni. Sulle superfici non casserate prima della predisposizione dei materassini termoisolanti coprire la superficie del calcestruzzo fresco con un foglio di polietilene; C3) Utilizzo di profili water-stop in corrispondenza delle riprese di getto verticali e orizzontali oppure iniezione con resine espandenti mediante tubi microforati; C4) Acciaio B450C conforme al D.M. 14/01/2008: Proprietà Limite di snervamento f y Limite di rottura f t Allungamento totale al carico massimo A gt Requisito 450 MPa 540 MPa 7,5% Rapporto f t/f y 1,15 R m /R e 1,35 Rapporto f y misurato/ f y nom 1,25 Resistenza a fatica assiale* 2 milioni di cicli Resistenza a carico ciclico* 3 cicli/sec (deformazione 1,5 4 %) Idoneità al raddrizzamento dopo piega* Controllo radiometrico** Mantenimento delle proprietà meccaniche superato, ai sensi del D.Lgs. 230/1995 D.Lgs. 241/2000 * = prove periodiche annuali ** = controllo per colata C5) Preparazione e posa delle armature secondo la norma EN 13670, Cap. 6 ed Allegato D. febbraio 13 5

6 Bibliografia D.M Norme Tecniche per le Costruzioni. Norma UNI EN e Norma UNI Norma UNI-EN Prof. Luigi Coppola - Concretum, pp.660, McGraw-Hill, Milano, Italia (2007), ISBN Prof. L. Coppola, G. Pagazzi, A. Buoso, A. Caddeu, R. Caiaro, G. Ruggeri, D. Ruggeri, A. Farci, M. Iuorio, M. Conti, G. Albani, Linee guida per la prescrizione delle opere in c.a., Il Sole 24ore (Ottobre 2007). G. Pagazzi, A. Buoso, A. Caddeu, R. Caiaro, G. Ruggeri, D. Ruggeri, A. Farci, M. Iuorio, M. Conti, G. Albani, Linee guida per la prescrizione delle opere in c.a., Progetto Concrete (Febbraio 2008). G. Pagazzi, R. Caiaro, E. Ciferri, D. Ruggeri, A. Farci, M. Iuorio, G. Albani, Linee guida per la prescrizione delle opere in c.a., Progetto Concrete (Febbraio 2010). Alessandra Buoso, Gianluca Pagazzi, Luigi Coppola, Le Prescrizioni di Capitolato per le Opere in Calcestruzzo, In Concreto, 80, Gennaio/Febbraio 2008, pp Gianluca Pagazzi, Pavimentazioni industriali: problematiche e soluzioni nell uso del calcestruzzo (parte 1 e 2), Dimensione Geometra, e Alessandra Buoso, Gianluca Pagazzi, Pavimentazioni industriali: problematiche e soluzioni, Geoide, Gianluca Pagazzi, Pavimentazioni industriali: problematiche e soluzioni, Pavimenti e superfici continue (Organo ufficiale del CONPAVIPER Associazione Nazionale Pavimentazioni Continue), Alessandra Buoso, Gianluca Pagazzi, Luigi Coppola, Iter progettuale ed esecutivo I passaggi necessari per garantire la durabilità e la sicurezza delle strutture in c.a., GB News n Gianluca Pagazzi, La maturazione dei getti, In Concreto, 98, Gennaio/Febbraio 2011, pp Gianluca Pagazzi, Processo esecutivo per garantire la durabilità e la sicurezza delle strutture in c.a., In Concreto, 102, Settembre/Ottobre 2011, pp febbraio 13 6

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