Lab. tecnologico dell'edilizia - Prof. G.Ferrario

Transcript

1

2 La norma UNI EN è la norma che definisce le prescrizioni standard sul calcestruzzo richiedendo: a) LA CLASSE DI RESISTENZA DEL CLS b) LA CLASSE DI ESPOSIZIONE DEL CLS c) LA CLASSE DI CONSISTENZA DEL CLS d) LA DIMENSIONE MASSIMA DELL AGGREGATO e) LA TEMPERATURA MEDIA PRESUNTA DI GETTO

3 Ad esempio la prescrizione: C25/30 XC2 S3 Dmax=25 mm T =18/25 Questa scrittura significa: -Che si richiede una resistenza caratteristica di 30 Mpa misurata su provini cubici a 28 giorni di stagionatura; -L esposizione in un ambiente umido, nel quale il calcestruzzo è raramente asciutto ed è soggetto solo a corrosione da carbonatazione; -Un abbassamento al cono di Abrams del cls fresco compreso tra i 100 e 150 mm; -Una dimensione massima dell aggregato di 25 mm; -Una temperatura esterna ambientale di getto compresa tra i 18 C e i 25 C

4 Il calcestruzzo è classificato in classi di resistenza in base alla resistenza a compressione, espressa come resistenza caratteristica R ck oppure f ck. La resistenza caratteristica R ck viene determinata sulla base dei valori ottenuti da prove di compressione monoassiale su provini cubici (per questo chiamata resistenza caratteristica cubica) di 150 mm di lato (H/D=1), maturati 28 giorni. La resistenza caratteristica f ck 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: f ck = 0,83 R ck (per H/D 2)

5 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 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).

6 In base ai valori della resistenza caratteristica a compressione, i calcestruzzi sono suddivisi nei seguenti campi: calcestruzzo non strutturale: Concrete) C8/10 - C12/15 calcestruzzo ordinario Concrete) C16/20 C45/55 (NoSC No Structural (NSC - Normal Strenght calcestruzzo ad alte prestazioni (HPC) C50/60 - C60/75 calcestruzzo ad alta resistenza (HSC) C70/85 - C100/120

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

8 Classe di esposizione Sigla Descrizione (abbreviata) Max a/c Min. resistenza (Mpa) Min. cemento (Kg/m3) Aria inglobata (%) 1. Nessun rischio X0 Molto secco / C12/15 / / 2. Corrosione da XC1 Secco o saturo 0.65 C20/ / carbonatazione XC2 Umido, raramente secco 0.60 C25/ / 3. Corrosione da cloruri non da acqua di mare XC3 Moderatamente umido 0.55 C30/ / XC4 Cicli asciutto/bagnato 0.50 C30/ / XD1 Moderatamente umido 0.55 C30/ / XD2 Umido, raramente secco 0.55 C30/ / XD3 Cicli asciutto/bagnato 0.45 C35/ / 4. Corrosione da XS1 Atmosfera marina 0.50 C30/ / cloruri da acqua di mare XS2 Sommerso 0.45 C35/ / XS3 Zone spruzzi e maree 0.45 C35/ / 5. Attacchi di gelo-disgelo XF1 Umidità moderaa, no Sali 0.55 C30/ / XF2 Umidità moderata, Sali 0.55 C25/ % XF3 Umidità elevata, no Sali 0.50 C30/ % XF4 Umidità elevata, Sali 0.45 C30/ %

9 Infine va considerato il possibile attacco chimico da parte di acque del terreno e acque fluenti XA1 - ambiente chimicamente debolmente aggressivo: a/c max = 0,55; dosaggio minimo di cemento (kg/m 3 ) = 300; minima classe di resistenza: C30/37 XA2 - ambiente chimicamente moderatamente aggressivo: a/c max = 0,50; dosaggio minimo di cemento (kg/m 3 ) = 320; minima classe di resistenza: C30/37 XA3 - ambiente chimicamente fortemente aggressivo: a/c max = 0,45; dosaggio minimo di cemento (kg/m 3 ) = 360; minima classe di resistenza: C35/45.

10 I valori della resistenza caratteristica minima prevista per le classi di esposizione XF, tengono conto della riduzione di resistenza meccanica, circa il 20%, causata dalla presenza delle microporosità necessarie a garantire un'idonea resistenza al Ciclo gelo - disgelo. Nella classi di esposizione XA si deve utilizzare un cemento resistente ai solfati e precisamente: per la classe di esposizione XA1 (attacco debole) - cemento a moderata resistenza chimica ai solfati (M.R.S.); per la classe di esposizione XA2 (attacco moderato) - cemento ad alta resistenza chimica ai solfati (A.R.S.); per la classe di esposizione XA3 (attacco forte) - cemento ad altissima resistenza chimica ai solfati (AA.R.S.).

11 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. Secondo le norme UNI EN e UNI 11104:2004, la consistenza deve essere determinata mediante le seguenti prove dai cui risultati vengono definite le classe di consistenza del calcestruzzo. La misura della lavorabilità deve essere condotta dopo aver proceduto a scaricare dalla betoniera almeno 0,3 m³ di calcestruzzo.

12 Classi di consistenza mediante abbassamento al Cono di Abrams Slump Test: S1 - consistenza umida: slump da 10 a 40 mm S2 - consistenza plastica: slump da 50 a 90 mm S3 - consistenza semifluida: slump da 100 a 150 mm S4 - consistenza fluida: slump da 160 a 210 mm S5 - consistenza superfluida: slump 220 mm.

13 Il cono di Abrams serve a misurare la consistenza di un calcestruzzo fresco coesivo e confezionato con aggregati aventi dimensione massima non maggiore di 40 mm. Stampo di metallo Solitamente è costruito in lamiera di acciaio zincato o inossidabile (deve essere realizzato con materiale non aggredibile dalla pasta cementizia) di spessore di almeno 1,5 mm. Il suo interno deve essere liscio, esente da sporgenze, quali chiodature ed ammaccature.

14 Lo stampo tronco conico deve avere le seguenti dimensioni interne: diametro della base inferiore: 200 ± 2 mm; diametro della base superiore: 100 ± 2 mm; altezza: 300 ± 2 mm. Le basi inferiori e superiori sono aperte e formano angoli retti con l'asse del cono. Lo stampo è dotato di due manici, posti a 2/3 dell'altezza nella porzione superiore, per la sformatura e, nella parte inferiore, di ganci di fissaggio o di staffe che servono a mantenerlo fermo con i piedi nel corso del riempimento. Uno stampo munito di ganci di fissaggio deve poter essere sbloccato senza provocare alcun movimento dello stampo stesso.

15 La prova: La prova che viene eseguita, sia in cantiere che in laboratorio, utilizzando il cono di Abrams prende il nome di slump test o prova di abbassamento al cono ed è una valutazione della deformazione che un impasto subisce per effetto del proprio peso, quando viene privato del recipiente che lo sostiene. Inizialmente si inumidisce lo stampo e lo si pone su una superficie rigida, liscia, umida e non assorbente. Si mantiene immobile il cono durante la fase di riempimento gravando con i piedi sulle due staffe di base.

16 Il recipiente tronco-conico viene riempito rapidamente, mediante cazzuola o sessola con tre strati successivi assestati, pari ciascuno a circa 1/3 dell'altezza dello stampo. Si costipa ogni strato con 25 colpi, dati con un pestello (lunghezza 61 cm, diametro 2/3"=1,6 cm punta arrotondata) uniformemente distribuiti sulla loro intera sezione orizzontale. Lo strato inferiore deve essere assestato distribuendo approssimativamente la metà dei colpi a spirale dal perimetro verso il centro, tenendo il pestello leggermente inclinato e facendolo penetrare per tutta la profondità dello strato. Per gli altri due strati la penetrazione deve essere di poco maggiore del loro spessore.

17 Assestato anche lo strato superiore si deve aggiungere altro calcestruzzo per compensare l'abbassamento di livello del conglomerato, dovuto alla costipazione, al di sotto del bordo superiore. Subito dopo l'assestamento dell'ultimo strato e la successiva ricarica, si rasa e si liscia la superficie del calcestruzzo usando il pestello, con movimento a sega e di rotolamento. Si rimuove lo stampo, in un lasso di tempo fra i 5 e i 10 secondi, sollevandolo con cura in direzione verticale; non bisogna provocare movimenti laterali e di torsione nel calcestruzzo. La prova, dall'inizio del riempimento fino alla rimozione del cono, deve essere eseguita senza interruzione entro 150 secondi.

18 Immediatamente dopo la rimozione dello stampo, si misura l'abbassamento al cono S (slump) per differenza fra l'altezza nominale dello stampo (h m = 300 mm) e quella del punto più alto del campione h s, con arrotondamento ai 10 mm più prossimi: S = h m -h s Dalla misura dell'abbassamento relativo si deduce la classe di consistenza dell'impasto. L'abbassamento può avvenire in diversi modi: l'unico accettabile è lo slump vero, cioè un abbassamento regolare dell'impasto. Gli altri (slump di taglio, collasso) sono indice di qualche irregolarità nel confezionamento del calcestruzzo.

19 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

20 La prova di spandimento alla tavola a scosse è un metodo utilizzato per la determinazione della consistenza del calcestruzzo fresco.

21 L'attrezzatura necessaria per l'esecuzione della prova è la seguente. Cono di Abrams; 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, deve pesare 16 kg ed essere munito di una maniglia laterale. pestello di legno avente sezione quadrata di lato 40 mm; cazzuola; regolo di acciaio.

22 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.

23 Successivamente, il calcestruzzo viene livellato al margine superiore del cono utilizzando il regolo. 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 (a 1 e a 2 ) ortogonali in corrispondenza della croce tracciata sulla tavola. Il diametro dello spandimento F è dato dalla media tra a 1 e a 2 misurati in mm

24 Successivamente, il calcestruzzo viene livellato al margine superiore del cono utilizzando il regolo. 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 (a 1 e a 2 ) ortogonali in corrispondenza della croce tracciata sulla tavola. Il diametro dello spandimento F è dato dalla media tra a 1 e a 2 misurati in mm

25 Le dimensioni massime dell'aggregato sono in relazione con lo spessore del coprifero e con l'interferro minimo delle armature metalliche. D max rappresenta la dimensione massima del setaccio con il quale è determinata la dimensione 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.

26 Secondo quanto stabilito dalle NTC e dalla relativa Circolare esplicativa delle NTC, il diametro massimo dell'inerte deve essere tale che: D max < 1/4 della dimensione minima dell'elemento strutturale per evitare di aumentare la eterogeneità del materiale; D max < dell'interferro(in mm) - 5 mm per evitare che l'aggregato più grosso ostruisca il flusso del calcestruzzo attraverso i ferri di armatura; D max < 1,3 volte lo spessore del copriferro per evitare che tra i casseri e l'armatura sia ostruito il passaggio del calcestruzzo.

27 Secondo quanto stabilito dalle NTC e dalla relativa Circolare esplicativa delle NTC, il rapporto a/c varia a seconda della temperatura di getto secondo quanto segue: Temperatura Coefficiente correzzione a/c < 0 C -2,50% 1-10 C -1% C 0% C 2% > 25 C 4%

28 1) Si parte dalla richiesta e dalle specifiche che si vogliono ottenere: Es: C20/25 Dmax=30 mm XC4 S4 2) Ricavo dalla UNI EN 206 il valore di Rck e Rcm (Tabella 1) in base alla classe del CLS Rck= 25 MPa Rcm= Rck+3,5 MPa= 28,5 MPa 3) Dalle tabelle dei vari tipi di cementi (Figura 4, G1, G2, G3, G4, G5) ricaviamo dalla curva a/c & Rcm a 28 gg di stagionatura il RAPPORTO A/C: a/c=0,67

29 4) Valuto le prescrizioni della UNI EN 206: XC4 Max A/C 0.50 Min cem 300 Kg/m3 Min res C30/37 5) Prendo il valore di a/c più restrittivo: A/C=0.50, rientro nel grafico di figura 4, G1, G2, G3, G4 e ricavo l Rcm 28gg= 45 MPa Rck= 45-3,5= 41,5 MPa => C30/37 (da tabella 1) Il risultato soddisfa la prescrizione della UNI EN 206! 6) Il progettista sceglie il tipo di aggregato: se tondeggiante o frantumato e valuta il Minimo cemento: Richiesta: S4, Dmax=30mm Tondeggiante Da grafico figura 1 Acqua d impasto= 210 Kg/m3 a/c=0,50 => c= 210 Kg/m3 /0,50 = 420 Kg/m3 > 300 Kg/m3 Il risultato soddisfa la prescrizione della UNI EN 206!

30 7) Infine il progettista calcola gli aggregati, ricordando che la ricetta del cls si fa per un volume di 1mc!! Vcem= c/densità cemento. La densità del CEM II/A è di 3,15 Kg/l Vcem= 420 Kg/m3/3,15 Kg/l=133,33 l/m3 Vagg= Vtot-Vh2o-Vcem-Aria= , x1,4% 1,4% è il valore che si deduce dal grafico G8 Vagg=642,67 l/m3 Magg= Vagg x densità aggregato= 642,67 l/m3 x 2,7 Kg/l= 1735,21 Kg/m3 8) La ricetta finale sarà dunque: C=420 Kg/m3 CEM II/A-L con Rck= 41,5 MPa H2O= 210 Kg/m3 Aggregato 1736 Kg/m3 tondeggiante Dmax=30mm

31 Se usassimo un additivo Superfluidificante la classe di consistenza S4 deve essere mantenuta, ma si risparmierebbe circa il 20% di acqua. Pertanto, nel caso del precedente esercizio avremmo: Acqua impasto = %=168 Kg/m3 Cem= 168/0,5=336 Kg/m3 > Cem min Vagg= /3, *1,4%= 711,33 l/m3 Magg= 2,7 Kg/l x 711,33 l/m3= 1921 Kg/m3 8) La ricetta finale sarà dunque: C=336 Kg/m3 CEM II/A-L con Rck= 41,5 MPa H2O= 168 Kg/m3 Aggregato 1921 Kg/m3 tondeggiante Dmax=30mm Additivo superfluidificante