Calcestruzzo ed acciaio per c.a.

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1 Calcestruzzo ed acciaio per c.a. Via Cappuccio, Milano Ing. Maurizio Mandaglio ing@mauriziomandaglio.com

2 REQUISITI ESSENZIALI PER LA CORRETTA REALIZZAZIONE DEL CALCESTRUZZO

3 Obiettivi della lezione 3. Requisiti essenziali per la corretta realizzazione del calcestruzzo. Riconoscere un calcestruzzo adeguato a specifici impieghi

4 Per la corretta realizzazione di un opera di calcestruzzo, prima di realizzare o ordinare il calcestruzzo è necessario individuare sulla documentazione progettuale (disegni strutturali, disegni esecutivi, capitolati...) i requisiti necessari e le caratteristiche del calcestruzzo idoneo alla struttura che si deve realizzare. Tali aspetti hanno relazione diretta con le prestazioni strutturali ma anche in ordine alla durabilità nel tempo delle opere.

5 I requisiti essenziali da valutare sono: Classe di Resistenza (Rck) Classe di Esposizione (XC XD XS XF XA) Classe di Consistenza (S1 S2 S3 S4 S5) Diametro massimo degli aggregati

6 CLASSE DI RESISTENZA (Rck / fck) l calcestruzzo è classificato in classi di resistenza in base alla resistenza a compressione, espressa come resistenza caratteristica Rck oppure fck. La resistenza caratteristica Rck viene determinata sulla base dei valori ottenuti da prove di compressione monoassiale su provini cubi (per questo chiamata resistenza caratteristica cubica) di 150 mm di lato (H/D=1), maturati 28 giorni; la resistenza caratteristica fck viene determinata invece utilizzando provini cilindrici ( da cui il nome resistenza caratteristica cilindrica) di 150 mm di diametro e 300 mm di altezza (H/D=2) Tra i due valori esiste la seguente relazione: fck = 0,83 Rck (per H/D 2)

7 CLASSE DI RESISTENZA (Rck / fck) La differenza tra i due valori dipende fondamentalmente dal diverso stato tensionale che si genera nel provino a seguito delle prove di compressione. La circostanza dipende dal fatto che i provini cubici sono tozzi mentre quelli cilindrici essendo snelli, risentono meno degli sforzi di confinamento esercitati dall'attrito che si sviluppa all'interfaccia con il provino. Da qui anche la classica forma a clessidra assunta da un provino cilindrico che abbia superato il suo carico di rottura.

8 CLASSE DI RESISTENZA (Rck / fck) Le norme UNI EN e UNI 11104:2004, che sono state recepite dal D.M. 14 gennaio 2008 attualmente in vigore e pertanto sono divenute cogenti anche dal punto di vista legale per tutte le opere in c.a., e c.a.p. regolamentate dalla Legge n. 1086/1971, individuano per i calcestruzzi normale e pesante (per il calcestruzzo leggero raramente impiegato si fa riferimento ad altre norme) le seguenti classi: C8/10, C12/15, C16/20, C20/25, C25/30, C28/35, C30/37, C32/40, C35/45, C40/50, C45/55, C50/60, C55/67, C60/75, C70/85, C80/95, C90/105, C100/120 Per ogni classe di resistenza, il primo dei valori rappresenta fck e il secondo Rck, ambedue espressi N/mm2 (Mpa)

9 CLASSE DI RESISTENZA Nel caso in cui nel progetto di miscela si debba prevedere una determinata percentuale di vuoti d'aria, di norma 4-6%, al fine di garantire al calcestruzzo una migliore resistenza ai cicli di gelo/disgelo, i valori della resistenza caratteristica devono essere ridotti di circa il 20%. Per calcestruzzi con classe maggiore C60/75, la miscela deve essere oggetto di prequalifica, mentre i calcestruzzi superiori a C80/95 devono essere autorizzati dal Consiglio Superiore dei LL.PP..

10 CLASSE DI RESISTENZA In base ai valori della resistenza caratteristica a compressione, i calcestruzzi sono suddivisi nei seguenti campi: calcestruzzo non strutturale: C8/10 - C12/15 calcestruzzo ordinario (NSC - Normal Strenght Concrete): C16/20 C45/55 calcestruzzo ad alte prestazioni(hpc- High Performance Concrete): C50/60 - C60/75 calcestruzzo ad alta resistenza(hsc- High Strenght Concrete): C70/85 - C100/120

11 CLASSE DI ESPOSIZIONE Le norme UNI EN e UNI 11104:2004 introducono 6 classi di esposizione per il calcestruzzo strutturale e 17 sottoclassi in funzione dell'entità del degrado (dove oltre al massimo rapporto a/c e al minimo contenuti di cemento viene indicata anche la minima classe di resistenza tutto per garantire la durabilità del materiale). Tali classi sono state riportate anche nelle Linee Guida sul Calcestruzzo strutturale edite dal Servizio Tecnico Centrale della Presidenza del Consiglio Superiore dei LL.PP.

12 CLASSE DI ESPOSIZIONE Le norme UNI EN così come modificata e integrata dalla UNI 11104:2004 (per l'applicazione in Italia della EN 206) prevede quanto segue:

18 CLASSE DI ESPOSIZIONE

19 CLASSE DI ESPOSIZIONE Le norme UNI EN Prospetto F.1. Valori limite raccomandati per la composizione e le proprietà del calcestruzzo.

20 CLASSI DI CONSISTENZA La lavorabilità del calcestruzzo fresco, designata con il termine consistenza dalla normativa vigente, è un indice delle proprietà e del comportamento del calcestruzzo nell'intervallo di tempo tra la produzione e la compattazione dell'impasto in situ nella cassaforma. Classi di consistenza mediante abbassamento al cono di Abrams: S1 - consistenza umida: abbassamento (slump) da 10 a 40 mm S2 - consistenza plastica: abbassamento (slump) da 50 a 90 mm S3 - consistenza semifluida: abbassamento (slump) da 100 a 150 mm S4 - consistenza fluida: abbassamento (slump) da 160 a 210 mm S5 - consistenza superfluida: abbassamento (slump) 220 mm.

21 CLASSI DI CONSISTENZA Cono di Abrams Il cono non è adatto alla valutazione delle consistenze troppo dure o troppo fluide. La tendenza attuale dell esecuzione dei getti è quella di superare la consistenza S4, e sovente superare i limiti della misurabilità consentiti dal cono, ponendo in opera calcestruzzi oltre la consistenza S5. Il calcestruzzo viene progettato in base alla consistenza richiesta. A parità di resistenza, i dosaggi di cemento e additivi devono aumentare con l aumentare della fluidità. Per questa ragione, con l aumentare della fluidità aumentano anche i prezzi. Ecco perché le imprese cercano di acquistare calcestruzzi più duri: perché costano meno. Il Direttore dei lavori deve distinguere al volo le irregolarità della consistenza, comprese le aggiunte d acqua effettuate in cantiere per adeguarla irregolarmente. Le aggiunte d acqua sono infatti vietate; aggiungere acqua significa alterare la resistenza e tutte le caratteristiche positive del calcestruzzo.

22 CLASSI DI CONSISTENZA Classi di consistenza mediante la misura dello spandimento F1 - diametro spandimento: 340 mm F2 - diametro spandimento: da 350 a 410 mm F3 - diametro spandimento: da 420 a 480 mm F4 - diametro spandimento: da 490 a 550 mm F5 - diametro spandimento: da 560 a 620 mm F6 - diametro spandimento: 630 mm

23 CLASSI DI CONSISTENZA - Misura dello spandimento L'attrezzatura necessaria per l'esecuzione della prova è la seguente. Cono di Abrams: deve essere conforme alla UNI EN ; Tavola a scosse: deve avere una superficie di 700x700 mm, la cui parte superiore è costituita da una lamiera piana dello spessore di 2 mm. Il centro della piastra è contrassegnato da una croce parallela agli spigoli della tavola stessa e da un cerchio avente diametro di 200 mm (pari alla base inferiore del cono di Abrams). Il piano della tavola, che durante la prova deve essere sollevato su un lato, deve pesare 16 kg ed essere munito di una maniglia laterale. L'altezza di sollevamento viene limitata a 40 mm mediante fermo di battuta. Pestello di legno avente sezione quadrata di lato 40 mm; Sessola o cazzuola; Regolo di acciaio.

24 CLASSI DI CONSISTENZA - Misura dello spandimento Si appoggia la tavola orizzontale, in modo stabile. L'orizzontalità della piastra deve essere verificata mediante l'utilizzo di due livelle poste secondo due direzioni ortogonali. Prima di iniziare la prova si devono inumidire la piastra della tavola, la superficie interna del cono di Abrams ed il pestello di legno. Il calcestruzzo deve essere introdotto nello stampo collocato al centro della tavola e tenuto fermo gravando con i piedi le 2 staffe di base. Utilizzando la sessola o la cazzuola, si riempie lo stampo in due strati circa uguali. Alla fine di ciascuno strato il calcestruzzo viene assestato con 10 colpi di pestello. Successivamente, il calcestruzzo viene livellato al margine superiore del cono utilizzando il regolo.

25 CLASSI DI CONSISTENZA - Misura dello spandimento Prima di sformare il cono la superficie libera della tavola a scosse deve essere pulita. Lo stampo viene sollevato lentamente in direzione verticale. L'operazione di rimozione del cono deve essere compiuta in un tempo compreso fra 5 e 10 s con sollevamento regolare senza provocare movimenti laterali e di torsione al calcestruzzo. La tavola viene sollevata fino alla battuta, senza urto violento, e poi lasciata cadere liberamente. Questa operazione deve essere eseguita 15 volte in un tempo di circa 15 s. Si misura infine lo spandimento sui 2 diametri (a1 e a2) ortogonali in corrispondenza della croce tracciata sulla tavola. Il diametro dello spandimento F è dato dalla media tra a1 e a2 misurati in mm.

26 CLASSI DI CONSISTENZA Indicazioni operative Le caratteristiche di DURABILITÀ e di RESISTENZA posso essere effettivamente raggiunte solo se la movimentazione, la posa e la stagionatura del calcestruzzo avvengono correttamente. La CONSISTENZA (o lavorabilità) è imposta dal tipo di costruzione e dai metodi di posa adottati. Se il calcestruzzo prodotto presenta allo stato fresco una consistenza inadeguata, si rischia una posa difficoltosa e la struttura finale può risultare difettosa (vespai, nidi di ghiaia, ecc.) per carenza o errori di compattazione. Le N.T.C. (D.M ) non prescrivono la frequenza con cui va controllata la classe di consistenza. Al fine di tutelare la qualità delle strutture, si raccomanda l impresa ed al Direttore Lavori di effettuare la prova di abbassamento al cono (cono di Abrams), almeno in concomitanza del prelievo di accettazione o di conformità (in contraddittorio con il delegato dell appaltatore).

27 CLASSI DI CONSISTENZA Indicazioni operative Se al momento della consegna in cantiere, la consistenza del calcestruzzo non è quella prescritta, il calcestruzzo deve essere respinto dal Direttore Lavori. I controlli eseguiti dal Direttore Lavori prima della messa in opera del calcestruzzo possono determinare l accettazione o il rifiuto di una fornitura. A tale proposito, durante lo scarico del calcestruzzo, in base all esperienza, viene sottoposto anche ad ispezione visiva; se l aspetto del calcestruzzo dovesse risultare anomalo, si devono bloccare le operazioni di getto.

28 DIMENSIONI MASSIME DELL AGGREGATO Le dimensioni massime dell'aggregato sono in relazione con lo spessore del copriferro e con l'interferro minimo delle armature metalliche. Se il calcestruzzo è classificato in funzione della dimensione massima dell'inerte, la classificazione farà riferimento alla dimensione nominale più elevata della frazione di aggregato più grossa che si indica con Dmax. Dmax rappresenta la dimensione massima dello setaccio con il quale è determinata la dimensione dell'aggregato secondo la UNI EN

29 DIMENSIONI MASSIME DELL AGGREGATO La dimensione massima dell'aggregato deve essere scelta in modo che il calcestruzzo possa essere gettato e compattato attorno alle barre d'armatura senza pericolo di segregazione. Secondo quanto stabilito dalle NTC e dalla relativa Circolare esplicativa delle NTC, il diametro massimo dell'inerte deve essere tale che: Dmax < 1/4 della dimensione minima dell'elemento strutturale per evitare di aumentare la eterogeneità del materiale; Dmax < dell'interferro(in mm) - 5 mm per evitare che l'aggregato più grosso ostruisca il flusso del calcestruzzo attraverso i ferri di armatura; Dmax < 1,3 volte lo spessore del copriferro per evitare che tra i casseri e l'armatura sia ostruito il passaggio del calcestruzzo.

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