Esercizi Mix Design del Calcestruzzo

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1 Mterili d Costruzione Progettzione Costruzioni ed Impinti 1 Eserizi Mix Design del Clestruzzo Problem 1: Qule tipo di emento segliere Segliere il tipo di emento d impiegre per onfezionre un lestruzzo destinto ll relizzzione di: - Strutture in.. ordinrio per un edifiio di ivile bitzione; - Strutture in.. post teso; - Strutture in.. opernte in mbiente mrino; - Struttur di un dig ompletmente onttto on l qu. Svolgimento: L presenz sul merto di svriti tipi di emento signifi he non esiste un tipo di emento migliore degli ltri in tutte le sistihe. Nel pssto il emento più diffuso er siurmente il CEM I portlnd d lt purezz; oggi si rionosono i vntggi legti ll uso dei ementi di misel he hnno portto migliorre le prestzioni di durbilità dei lestruzzi. L selt del emento dipende dlle proprietà rihieste dl lestruzzo, dl osto, dll disponibilità nelle entrli di betonggio dell zon, dll qulità e delle ttitudini dell mnodoper, nonhé dll veloità di ostruzione dell struttur. D questo rgionmento pimo he si possono usre, nhe per lo stesso so in esme, diversi tipi di ementi. Per le strutture in.. ordinrie, ome per esempio un ostruzione Busto Arsizio, in genere sono rihieste le seguenti presrizioni: un lsse di resistenz C20/25 oppure C25/30, un lsse di esposizione XC4 dove il rishio d orrosione per rbontzione è quello più perioloso per le nostre strutture. Disorso diverso se l struttur, nzihé essere ostruit Busto Arsizio, veng ostruit Como, lungo le rive del lgo, Sirus, in mbiente mrino, dove i loruri possono rere grvi dnni ll struttur, oppure Bormio dove l struttur srà filmente soggett d tthi di gelo-disgelo. M tornimo Busto Arsizio. I requisiti per questo tipo di pplizione possono essere grntiti d qulsisi tipo di emento. L selt viene in genere effettut in bse l osto e ll produzione nelle entrli di betonggio nelle viinnze. In generle si utilizzernno ementi portlnd CEM I, oppure del tipo CEM II/A-L bse lre, meno ostosi del portlnd in purezz. Per quel he onerne l lsse di resistenz del emento possimo utilizzre indistintmente il 32.5R o il 42.5R. In line teori possimo preferire l prim lsse nei periodi estivi, in qunto l veloità di idrtzione del emento è più lent e quindi più lent srà nhe l quisizione dell resistenz meni, mentre in inverno, us delle temperture bsse, preferimo he l pres vveng nel minor tempo possibile pertnto opteremo per un emento 42.5R he h un veloità di idrtzione e di pres più elevt. Nel so di strutture in..p. per le quli è neessrio in tempi brevi proedere l tensionmento dei vi di preompressione, l lestruzzo srà rihiesto non solo di vere un lsse di resistenz elevt (per esempio C35/45, ioè on un resistenz rtteristi su provino ubo 28 giorni di stgiontur di 45 MP), m nhe di sviluppre rpidmente tle resistenz. In Prof. Ginluigi Ferrrio

2 Mterili d Costruzione Progettzione Costruzioni ed Impinti 2 questo so si possono privilegire i ementi tipo portlnd on lsse di resistenz più elevt (52.5R). I ementi on ggiunte di pozzolne o di lopp di ltoforno si idrtno più lentmente e quindi hnno uno sviluppo trdivo dell resistenz meni; per ls d lte prestzioni (Rk>60 MP), però in genere si ggiunge del fumo di silie he grzie lle piolissime dimensioni delle sue prtielle, ontribuise llo sviluppo dell resistenz fin dlle fsi inizili dell pres per effetto del riempimento dei vuoti interstizili. Per un struttur in.. in mbiente mrino (o lustre se vi è presenz di loruri), l spetto più ritio è in genere quello legto ll durbilità. Si dovrà rllentre l tto d loruri ll struttur e rllentre l inneso dell orrosione sulle rmture. L selt migliore è un emento di misel, in prtiolre un emento d ltoforno del tipo CEM III/B (on ontenuto di lopp ttorno l 70%) rendo osì lestruzzi bss permebilità e lt resistenz ll tto solftio. Un dig rppresent il so estremo di getto mssivo. In questo so l spetto più ritio è legto l grdiente di tempertur he si può formre ll interno del getto. Per qunto rigurd l selt del emento, si dovrnno privilegire i ementi he hnno un bsso lore di idrtzione e soprttutto un bss veloità di sviluppo del lore. In line di mssim possimo impiegre ementi portlnd on bsso ontenuto di lluminto trilio C 3 A e un mggiore ontenuto di silito bilio (belite C 2 S) e di minore finezz. Possono nhe essere impiegti ementi di misel on lte perentuli di pozzoln, m srà neessrio limitre il dosggio del emento he, ome noto, ll umentre di esso ument il lore nel getto. Problem 2: Edifiio Busto Arsizio Un progettist h ompletto i loli strutturli per le opere di fondzione in lestruzzo rmto di un edifiio situto Busto Arsizio. Per i loli strutturli h onsiderto un resistenz ilindri rtteristi di 25 MP. Di disegni di progetto si rivno le seguenti informzioni: opriferro 25 mm, spessore minimo dell elemento strutturle: 50 m, distnz minim tr le rmture (interferro): 5 m. Prtendo di dti di progetto formulre l riett dell impsto (Mix design). Svolgimento: Sull bse dell resistenz onsidert in sede di progetto (fk25 MP), l lsse di resistenz del CLS è C25/30. Il rpporto / è legto direttmente non on l resistenz rtteristi del CLS, m bensì on quell medi Rm, he per ontrolli di Tipo A si h he Rm Rk MP. Rm MP L lsse di resistenz del CLS non è d onfondersi on l lsse di resistenz del emento. L prim indi l effettiv resistenz di un lestruzzo on un resistenz rtteristi 28 gg misurt sul provino ubo, l seond invee è solo un misur indirett dell veloità di idrtzione del emento e quindi sull rpidità on ui quistno l resistenz meni i lestruzzi onfezionti on tle emento (l effettiv resistenz ompressione del lestruzzo dipenderà nhe d ltri fttori, soprttutto il rpporto / e l stgiontur). Prof. Ginluigi Ferrrio

3 Mterili d Costruzione Progettzione Costruzioni ed Impinti 3 Visto he gimo in mbiente ordinrio, i requisiti per questo tipo di pplizione possono essere grntiti d qulsisi tipo di emento. L selt viene in genere effettut in bse l osto e ll produzione nelle entrli di betonggio nelle viinnze. In generle si utilizzernno ementi portlnd CEM I, oppure del tipo CEM II/A-L bse lre, meno ostosi del portlnd in purezz. Vist l viinnz on il entro di betonggio Tornvento, solito utilizzre emento portlnd CEM I, optimo per segliere quell tipologi di legnte. Per quel he onerne l lsse di resistenz del emento possimo utilizzre trnquillmente il 32.5R. Optimo dunque per il CEM I 32.5R (grfio G1). Dl grfio G1 rivimo il rpporto / dll urv di orrelzione del CEM I 32.5R entrndo in ordint on l nostr resistenz medi di 33,5 MP. Il rpporto / risult essere di Per qunto rigurd l lsse di esposizione, vist l lolizzzione dove non si prevede l presenz di loruri d qu di mre, ne di tthi di gelo-disgelo, ne d loruri non d qu di mre, il vero nemio srà l rbontzione. Nel lestruzzo rmto l rbontzione h un effetto negtivo e rppresent un delle prinipli use di degrdo del mterile. L rbontzione è un proesso himio, nturle o rtifiile, per ui un sostnz, in presenz di nidride rboni, dà luogo ll formzione di rbonti. Tle fenomeno è frequente nei mterili edili ome i legnti (emento, le, e.) dove l'idrossido di lio, nturlmente presente in essi, regise on l'nidride rboni on onseguente formzione di rbonto di lio seondo l seguente rezione: C(OH) 2 +CO 2 CCO 3 +H 2 O In reltà questo fenomeno non è perioloso per il lestruzzo non rmto, poihé non provo dnni di tipo menio e himio (nzi ridue l porosità del onglomerto e può portre d un umento dell resistenz meni speilmente nel so di lestruzzi ottenuti on emento portlnd), né dnneggi direttmente i ferri di rmtur del lestruzzo rmto; tuttvi, in questo so, l rbontzione re le ondizioni fvorevoli ll'inneso dell orrosione dei tondini. L elemento strutturle in progetto (fondzione) srà sempre onttto on il terreno, umido per l grn prte dell nno. Si opterà per un lsse di esposizione XC2. Le rmture non sono poi osì fitte (5 m di interferro) pertnto si potrà prevedere un lsse di lvorbilità medi o elevt, per esempio l lsse S3 o S4. Si preferise però privilegire l filità di getto on uno slump S4. M os die l norm UNI EN 206 ome presrizione per l lsse di esposizione XC2? L lsse XC2 prevede un mssimo rpporto qu/emento di 0.60, un minim lsse di resistenz di C25/30 e un quntittivo minimo di emento pri 280 Kg/m 3 di misel. Prof. Ginluigi Ferrrio

4 Mterili d Costruzione Progettzione Costruzioni ed Impinti 4 Pertnto il rpporto / più restrittivo risult essere: { / 0.60 M, vrindo il rpporto / 0.60 utilizzndo il CEM I 32.5R, he Rm dovrei ttendermi? Certmente non più 33,5 MP. Sempre dl grfio G1, entrndo in siss ol nuovo rpporto /, rivo ome nuovo Rm 34 MP he i restituise un Rk di MP, ovvero un lsse di resistenz C25/30, mggiore o ugule dell C25/30 rihiest dll lsse XC2. Ultimo dto neessrio è il dimetro mssimo dell ggregto. Cos die l normtiv? Dmx < 1/4 dell dimensione minim dell'elemento strutturle per evitre di umentre l eterogeneità del mterile; Dmx < dell'interferro (in mm) - 5 mm per evitre he l'ggregto più grosso ostruis il flusso del lestruzzo ttrverso i ferri di rmtur; Dmx < 1,3 volte lo spessore del opriferro per evitre he tr i sseri e l'rmtur si ostruito il pssggio del lestruzzo. Pertnto: Dmx 1 50 m m 4 { Dmx interferro 5 mm mm Dmx 1, 3 opriferro mm pertnto l ondizione più restrittiv è l utilizzo di ggregto di dimetro mssimo d 30 mm. Seglimo di utilizzre un ggregto frntumto vente densità pprente ρ AGG 2.75 Kg/l. Per rivre il quntittivo di qu dell misel oorre utilizzre il grfio Figur 2 he mette in relzione l qu per l impsto, l onsistenz desidert e il dimetro mssimo dell ggregto tondegginte. Ottenimo he per uno slump S4, on un dimensione mssim dell ggregto di 30 mm servono 230 l/m 3. Essendo 1 l di qu pesnte ir 1 Kg possimo dire on buon preisione he servono 230 Kg di qu per impstre 1 metro ubo di lestruzzo. Prof. Ginluigi Ferrrio

5 Mterili d Costruzione Progettzione Costruzioni ed Impinti 5 Dl rpporto qu emento rivo, vendo noto il quntittivo di qu e il rpporto, il quntittivo di emento per l misel he dovrà essere mggiore del quntittivo minimo presritto dll lsse XC2 ovvero 280 Kg/m kg kg m mggiore di 280 Kg/m3 Abbimo determinto il quntittivo di qu, il quntittivo di emento, m qunti Kg di ggregto devo ggiungere per rere 1 m 3 di lestruzzo? Il lolo è bbstnz intuitivo. Oorre trsformre tutto in volumi equivlenti in litri riordndo he 1 m 3 ontiene 1000 litri di H 2 O. V emento C ρ em Kg/m 3,15 Kg/l l/m Nell misel ome ben sppimo si form nhe un piol perentule di vuoti d ri. Quest perentule, ttorno ll 1-2 % è vlutbile on il grfio G8. Entrndo nel grfio on l siss 30 mm ottengo un perentule di ri inglobt in ordint dell 1.35%. V ri 1000 x 1.35% 13.5 l/m Per differenz ottengo infine il volume dell ggregto: V ggregto l/m Conosendo l densità pprente (ρ AGG 2.75 Kg/l) ottengo he servirnno x Kg/m di ggregto tondegginte Dmx 30 mm. Ripitolndo l entrle di betonggio dovrà miselre l seguente riett l fine di ottenere qunto rihiesto dl progettist: Kg di CEM I 32.5R l di qu Kg di ggregto frntumto vente dimetro mssimo di 30 mm Il tutto per 1 metro ubo di lestruzzo S4. Prof. Ginluigi Ferrrio

6 Mterili d Costruzione Progettzione Costruzioni ed Impinti 6 Problem 3: Edifiio l lgo di Como Un progettist h ompletto i loli strutturli per le opere di elevzione in lestruzzo rmto di un edifiio in riv l Lgo di Como. Per i loli strutturli h onsiderto un resistenz rtteristi (su ubo) di 30 MP. Di disegni di progetto si rivno le seguenti informzioni: opriferro 4.5 m, spessore minimo dell elemento strutturle: 25 m, distnz minim tr le rmture (interferro): 3 m. Prtendo di dti di progetto formulre l riett dell impsto (Mix design). Svolgimento: Sull bse dell resistenz onsidert in sede di progetto (Rk30 MP), l lsse di resistenz del CLS è C25/30. Il rpporto / è legto direttmente non on l resistenz rtteristi del CLS, m bensì on quell medi Rm, he per ontrolli di Tipo A si h he Rm Rk MP. Rm MP L lsse di resistenz del CLS non è d onfondersi on l lsse di resistenz del emento. L prim indi l effettiv resistenz di un lestruzzo on un resistenz rtteristi 28 gg misurt sul provino ubo, l seond invee è solo un misur indirett dell veloità di idrtzione del emento e quindi sull rpidità on ui quistno l resistenz meni i lestruzzi onfezionti on tle emento (l effettiv resistenz ompressione del lestruzzo dipenderà nhe d ltri fttori, soprttutto il rpporto / e l stgiontur). Visto he gimo in mbiente lustre, l spetto più ritio è in genere quello legto ll durbilità. Si dovrà rllentre l tto d loruri ll struttur e rllentre l inneso dell orrosione sulle rmture. L selt migliore è un emento di misel, in prtiolre un emento d ltoforno del tipo CEM III/B (on ontenuto di lopp ttorno l 70%) rendo osì lestruzzi bss permebilità e lt resistenz ll tto solftio. Optimo dunque per il CEM III/B 42,5R (grfio G4). Dl grfio G4 rivimo il rpporto / dll urv di orrelzione del CEM III/B 42,5R entrndo in ordint on l nostr resistenz medi di 33,5 MP. Il rpporto / risult essere di Per qunto rigurd l lsse di esposizione, visto he l edifiio srà ostruito sul lgo di Como, dove non si prevede l presenz di loruri d qu di mre, ne di tthi di gelo-disgelo, il nemio srnno i loruri non d qu di mre. Visto he i srnno elementi strutturli esposti ll esterno si dovrà prevedere l possibilità he sino soggetti ili di siutto-bgnto e quindi si opterà per un lsse di esposizione XD3. Le rmture sono fitte (3 m di interferro) pertnto si dovrà prevedere un lsse di lvorbilità elevt, per esempio l lsse S4. M os die l norm UNI EN 206 ome presrizione per l lsse di esposizione XD3? Prof. Ginluigi Ferrrio

7 Mterili d Costruzione Progettzione Costruzioni ed Impinti 7 L lsse XD3 prevede un mssimo rpporto qu/emento di 0.45, un minim lsse di resistenz di C35/45 e un quntittivo minimo di emento pri 320 Kg/m 3 di misel. Pertnto il rpporto / più restrittivo risult essere: { / 0.45 M, vrindo il rpporto / 0.45 utilizzndo il CEM III/B 42.5R, he Rm dovrei ttendermi? Certmente non più 33,5 MP. Sempre dl grfio G4, entrndo in siss ol nuovo rpporto /, rivo ome nuovo Rm 58 MP he i restituise un Rk di MP, ovvero un lsse di resistenz C40/50, mggiore dell C35/45 rihiest dll lsse XD3. Ultimo dto neessrio è il dimetro mssimo dell ggregto. Cos die l normtiv? Dmx < 1/4 dell dimensione minim dell'elemento strutturle per evitre di umentre l eterogeneità del mterile; Dmx < dell'interferro (in mm) - 5 mm per evitre he l'ggregto più grosso ostruis il flusso del lestruzzo ttrverso i ferri di rmtur; Dmx < 1,3 volte lo spessore del opriferro per evitre he tr i sseri e l'rmtur si ostruito il pssggio del lestruzzo. Pertnto: Dmx 1 25 m m 4 { Dmx interferro 5 mm mm Dmx 1, 3 opriferro mm pertnto l ondizione più restrittiv è l utilizzo di ggregto di dimetro mssimo d 25 mm. Seglimo di utilizzre un ggregto tondegginte vente densità pprente ρ AGG 2.65 Kg/l. Per rivre il quntittivo di qu dell misel oorre utilizzre il grfio Figur 1 he mette in relzione l qu per l impsto, l onsistenz desidert e il dimetro mssimo dell ggregto tondegginte. Ottenimo he per uno slump S4, on un dimensione mssim dell ggregto di 25 mm servono 217,5 l/m 3. Essendo 1 l di qu pesnte ir 1 Kg possimo Prof. Ginluigi Ferrrio

8 Mterili d Costruzione Progettzione Costruzioni ed Impinti 8 dire on buon preisione he servono 217,5 Kg di qu per impstre 1 metro ubo di lestruzzo. Dl rpporto qu emento rivo, vendo noto il quntittivo di qu e il rpporto, il quntittivo di emento per l misel he dovrà essere mggiore del quntittivo minimo presritto dll lsse XD3 ovvero 320 Kg/m kg kg m mggiore di 320 Kg/m3 Abbimo determinto il quntittivo di qu, il quntittivo di emento, m qunti Kg di ggregto devo ggiungere per rere 1 m 3 di lestruzzo? Il lolo è bbstnz intuitivo. Oorre trsformre tutto in volumi equivlenti in litri riordndo he 1 m 3 ontiene 1000 litri di H 2 O. V emento C ρ em Kg/m 3,0 Kg/l l/m Nell misel ome ben sppimo si form nhe un piol perentule di vuoti d ri. Quest perentule, ttorno ll 1% è vlutbile on il grfio G8. Entrndo nel grfio on l siss 25 mm ottengo un perentule di ri inglobt in ordint dell 1.65%. V ri 1000 x 1.65% 16.5 l/m Per differenz ottengo infine il volume dell ggregto: V ggregto l/m Conosendo l densità pprente (ρ AGG 2.65 Kg/l) ottengo he servirnno x Kg/m di ggregto tondegginte Dmx 25 mm. Ripitolndo l entrle di betonggio dovrà miselre l seguente riett l fine di ottenere qunto rihiesto dl progettist: Kg di CEM III/B 42.5R l di qu Kg di ggregto tondegginte vente dimetro mssimo di 25 mm Il tutto per 1 metro ubo di lestruzzo S4. Prof. Ginluigi Ferrrio

9 Mterili d Costruzione Progettzione Costruzioni ed Impinti 9 Problem 4: Edifiio in zon mrin esposto spruzzi. Si devono progettre le strutture in.. di un belvedere ridosso del mre dove presumibilmente l struttur verrà olpit d soventi spruzzi di qu mrin. Per i loli strutturli l ingegnere h onsiderto un resistenz C30/37. Di disegni di progetto si rivno le seguenti informzioni: opriferro 4.5 m, spessore minimo dell elemento strutturle: 25 m, distnz minim tr le rmture delle trvi (interferro): 2.7 m. Prtendo di dti di progetto formulre l riett dell impsto (Mix design). Svolgimento: Sull bse dell resistenz onsidert in sede di progetto (Rk37 MP), l lsse di resistenz del CLS è C30/37. Il rpporto / è legto direttmente non on l resistenz rtteristi del CLS, m bensì on quell medi Rm, he per ontrolli di Tipo A si h he Rm Rk MP. Rm MP L lsse di resistenz del CLS non è d onfondersi on l lsse di resistenz del emento. L prim indi l effettiv resistenz di un lestruzzo on un resistenz rtteristi 28 gg misurt sul provino ubo, l seond invee è solo un misur indirett dell veloità di idrtzione del emento e quindi sull rpidità on ui quistno l resistenz meni i lestruzzi onfezionti on tle emento (l effettiv resistenz ompressione del lestruzzo dipenderà nhe d ltri fttori, soprttutto il rpporto / e l stgiontur). Visto he gimo in mbiente mrino, l spetto più ritio è in genere quello legto ll durbilità. Si dovrà rllentre l tto d loruri ll struttur e rllentre l inneso dell orrosione sulle rmture. L selt migliore è un emento di misel, in prtiolre un emento d ltoforno del tipo CEM III/B (on ontenuto di lopp ttorno l 70%) rendo osì lestruzzi bss permebilità e lt resistenz ll tto solftio. Optimo dunque per il CEM III/B 42,5R (grfio G4). Dl grfio G4 rivimo il rpporto / dll urv di orrelzione del CEM III/B 42,5R entrndo in ordint on l nostr resistenz medi di 40,5 MP. Il rpporto / risult essere di Per qunto rigurd l lsse di esposizione, visto he l edifiio srà ostruito sul mre, dove non si prevede l presenz di tthi di gelo-disgelo, il nemio srnno i loruri d qu di mre. Visto he i srnno elementi strutturli esposti ll esterno si dovrà prevedere l possibilità he sino soggetti spruzzi e quindi si opterà per un lsse di esposizione XS3. Le rmture sono fitte (2.7 m di interferro) pertnto si dovrà prevedere un lsse di lvorbilità molto elevt, per esempio l lsse S5. Prof. Ginluigi Ferrrio

10 Mterili d Costruzione Progettzione Costruzioni ed Impinti 10 M os die l norm UNI EN 206 ome presrizione per l lsse di esposizione XS3? L lsse XS3 prevede un mssimo rpporto qu/emento di 0.45, un minim lsse di resistenz di C35/45 e un quntittivo minimo di emento pri 340 Kg/m 3 di misel. Pertnto il rpporto / più restrittivo risult essere: { / 0.45 M, vrindo il rpporto / 0.45 utilizzndo il CEM III/B 42.5R, he Rm dovrei ttendermi? Certmente non più 33,5 MP. Sempre dl grfio G4, entrndo in siss ol nuovo rpporto /, rivo ome nuovo Rm 58 MP he i restituise un Rk di MP, ovvero un lsse di resistenz C40/50, mggiore dell C35/45 rihiest dll lsse XS3. Ultimo dto neessrio è il dimetro mssimo dell ggregto. Cos die l normtiv? Dmx < 1/4 dell dimensione minim dell'elemento strutturle per evitre di umentre l eterogeneità del mterile; Dmx < dell'interferro (in mm) - 5 mm per evitre he l'ggregto più grosso ostruis il flusso del lestruzzo ttrverso i ferri di rmtur; Dmx < 1,3 volte lo spessore del opriferro per evitre he tr i sseri e l'rmtur si ostruito il pssggio del lestruzzo. Pertnto: Dmx 1 25 m m 4 { Dmx interferro 5 mm mm Dmx 1, 3 opriferro mm pertnto l ondizione più restrittiv è l utilizzo di ggregto di dimetro mssimo d 20 mm. Seglimo di utilizzre un ggregto tondegginte vente densità pprente ρ AGG 2.65 Kg/l. Per rivre il quntittivo di qu dell misel oorre utilizzre il grfio Figur 1 he mette in relzione l qu per l impsto, l onsistenz desidert e il dimetro mssimo dell ggregto tondegginte. Ottenimo he per uno slump S5, on un dimensione mssim dell ggregto di 20 mm servono 240 l/m 3. Essendo 1 l di qu pesnte ir 1 Kg possimo Prof. Ginluigi Ferrrio

11 Mterili d Costruzione Progettzione Costruzioni ed Impinti 11 dire on buon preisione he servono 240 Kg di qu per impstre 1 metro ubo di lestruzzo. Dl rpporto qu emento rivo, vendo noto il quntittivo di qu e il rpporto, il quntittivo di emento per l misel he dovrà essere mggiore del quntittivo minimo presritto dll lsse XS3 ovvero 340 Kg/m kg kg m mggiore di 340 Kg/m3 Abbimo determinto il quntittivo di qu, il quntittivo di emento, m qunti Kg di ggregto devo ggiungere per rere 1 m 3 di lestruzzo? Il lolo è bbstnz intuitivo. Oorre trsformre tutto in volumi equivlenti in litri riordndo he 1 m 3 ontiene 1000 litri di H 2 O. V emento C ρ em Kg/m 3,0 Kg/l l/m Nell misel ome ben sppimo si form nhe un piol perentule di vuoti d ri. Quest perentule, ttorno ll 1-2% è vlutbile on il grfio G8. Entrndo nel grfio on l siss 20 mm ottengo un perentule di ri inglobt in ordint dell 2%. V ri 1000 x 2% 20 l/m Per differenz ottengo infine il volume dell ggregto: V ggregto l/m Conosendo l densità pprente (ρ AGG 2.65 Kg/l) ottengo he servirnno x Kg/m di ggregto tondegginte Dmx 20 mm. Ripitolndo l entrle di betonggio dovrà miselre l seguente riett l fine di ottenere qunto rihiesto dl progettist: Kg di CEM III/B 42.5R l di qu Kg di ggregto tondegginte vente dimetro mssimo di 20 mm Il tutto per 1 metro ubo di lestruzzo S5. Prof. Ginluigi Ferrrio

12 Mterili d Costruzione Progettzione Costruzioni ed Impinti 12 Gli dditivi per il lestruzzo Gli dditivi veri e propri sono prodotti generlmente di origine orgni, nturli o sintetii, si liquidi he in polvere, he, introdotti in piole quntità nell'impsto del lestruzzo, trmite un'zione himi o fisi, induono prtiolri modifihe nelle proprietà del lestruzzo freso e indurito. Seondo l UNI EN 197/1 l quntità totle di dditivi d ggiungere ll'impsto non deve superre l'1,0% rispetto l emento (espresso in kg/m 3 ). Gli dditivi non devono fvorire l orrosione delle rmture o influenzre negtivmente le proprietà del emento o dei onglomerti on essi onfezionti. Gli dditivi vengono lssifiti seond dell funzione oinvolt nel migliormento. Gli dditivi più omunemente utilizzti sono: I Fluidifinti e plstiizznti (Plstiizers) o riduttori di qu ome tli, sono somprsi di ftto dl merto d qundo, metà degli nni 70 qundo furono sovrstti di superfluidifinti, molto più effii. I fluidifinti migliorno l lvorbilità del lestruzzo pri vlore del rpporto qu/emento (/). Tli dditivi inoltre, poihé determinno un diminuzione dell tensione superfiile dell'qu di impsto, onsentono di ridurre il fbbisogno d'qu per l dt onsistenz desidert. Pertnto senz modifire il dosggio di emento (riduzione del rpporto /) ne risult un umento dell resistenz rtteristi ompressione (Rk) e un migliori l durbilità. Riduono nhe il ritiro igrometrio. Erno di norm bse di ligninsolfonto ottenuto ome residuo dell'estrzione dell ellulos dl legno. Sono stti impiegti nhe ltri prodotti quli il gluonto sodio e il gluosio, più ostosi m nhe più effii del ligninsolfto. I Superfluidifinti (Superplstiizers - SF) o super riduttori di qu (HRWR - High-rnge wter reduer) hnno le stesse rtteristihe dei fluidifinti m sono ir quttro volte più effii. Sono tutti bse di polimeri idrosolubili. I primi superfluidifinti (nni '70) erno bse di polinftlensolfonti (PNS) o polimelnninsolfonti (PMS) inventti rispettivmente dl gipponese Httori e dl tedeso Anigesberger. Di reente (fine nni '80) sono stti introdotti dditivi bse di polirilti (PA) o polirbossilti (PC) privi di gruppi solfonii. In line di mssim on un dosggio dell'1% di dditivo, rispetto ll mss del emento, si può ridurre il tenore di qu di impsto del 20-30%. Gli Aelernti di pres e di indurimento (BE - elertors) hnno l funzione di modifire il grdo di idrtzione del emento lle brevi stgionture in modo d ridurre i tempi di pres (elernti di pres) o di inrementre l resistenz meni nei primi giorni (elernti di indurimento) soprttutto nei limi invernli qundo l bss tempertur rllent l rezione tr l'qu e il emento. L UNI EN distingue gli dditivi elernti di pres d quelli elernti di indurimento nel seguente modo: - i primi devono grntire un tempo di pres inizile di 30 minuti 20 C e l mssimo il 60% del tempo di pres inizile 5 C, - i seondi devono permettere di rggiungere ome minimo il 120% dell resistenz ll ompressione dopo 1 giorno 20 C e minimo il 130% dopo 2 giorni 5 C. I suddetti vlori sono misurti su un impsto di lestruzzo on rtteristihe simili quello d utilizzre. Prof. Ginluigi Ferrrio

13 Mterili d Costruzione Progettzione Costruzioni ed Impinti 13 I Ritrdnti di pres e di indurimento (VZ - Retrders) hnno l funzione di ridurre il grdo di idrtzione del emento nelle prime ore, soprttutto in limi ldi qundo le lte temperture elerno l'idrtzione del emento on perdit di lvorbilità l qule può ostolre il trsporto del lestruzzo in ntiere, le operzioni di getto e di finitur. Sono ostituiti prevlentemente d prodotti orgnii quli gluonto, gluosio, zuheri. Tli prodotti non modifino sostnzilmente le prestzioni del lestruzzo in servizio. Gli Aernti (AEA - Air Entrining Agents) modifino l tensione superfiile dell'qu e fvorisono l formzione rtifiilmente nel getto di lestruzzo di bolle d'ri seguito dell'gitzione dell'impsto in betonier. L presenz di mropori nell mtrie ementizi miglior l resistenz i ili di gelo e disgelo. In genere però determinno un leggere dut dell resistenz ompressione e un umento delle deformzioni visose. Trovno pplizione in lestruzzi per lssi di esposizione XF. Prof. Ginluigi Ferrrio

14 Mterili d Costruzione Progettzione Costruzioni ed Impinti 14 Problem 5: Psserell pedonle in.. Bormio. Uso dell dditivo ernte. Segliere le proporzioni per l misel del lestruzzo on ui relizzre un solett in.. per l ttrversmento di un piolo torrente on un strd di montgn Bormio in Vltellin. Il progetto strutturle è stto sviluppto dll ingegnere on un lestruzzo di lsse C35/45. Di disegni di progetto si rivno le seguenti informzioni: opriferro 45 mm, spessore minimo dell elemento strutturle: 20 m, distnz minim tr le rmture (interferro): 7 m. Prtendo di dti di progetto formulre l riett dell impsto (Mix design). Svolgimento: Sull bse dell resistenz onsidert in sede di progetto (Rk45 MP), l lsse di resistenz del CLS è C35/45. Il rpporto / è legto direttmente non on l resistenz rtteristi del CLS, m bensì on quell medi Rm, he per ontrolli di Tipo A si h he Rm Rk MP. Rm MP L lsse di resistenz del CLS non è d onfondersi on l lsse di resistenz del emento. L prim indi l effettiv resistenz di un lestruzzo on un resistenz rtteristi 28 gg misurt sul provino ubo, l seond invee è solo un misur indirett dell veloità di idrtzione del emento e quindi sull rpidità on ui quistno l resistenz meni i lestruzzi onfezionti on tle emento (l effettiv resistenz ompressione del lestruzzo dipenderà nhe d ltri fttori, soprttutto il rpporto / e l stgiontur). Visto he gimo in mbiente montno, l spetto più ritio è in genere quello legto ll durbilità. Si dovrà rllentre l tto d gelodisgelo e quell dei sli disgelnti bse di loruri e quindi essere soggetto si dnneggimento del lestruzzo, si orrosione delle rmture. L selt migliore è un emento di misel, in prtiolre un emento d ltoforno del tipo CEM III/B (on ontenuto di lopp ttorno l 70%) rendo osì lestruzzi bss permebilità (evitndo quindi i problemi generti dgli spruzzi del torrente) e lt resistenz ll tto solftio. Optimo dunque per il CEM III/B 42,5R (grfio G4). Dl grfio G4 rivimo il rpporto / dll urv di orrelzione del CEM III/B 42,5R entrndo in ordint on l nostr resistenz medi di 48,5 MP. Il rpporto / risult essere di Per qunto rigurd l lsse di esposizione, visto he l struttur srà ostruit sopr un torrente in zon di lt montgn, dove si prevede l presenz di tthi di gelo-disgelo, si dovrà prevedere l possibilità he sino soggetti spruzzi e gelo-disgelo. Si opterà per un lsse di esposizione XF4 in mbiente umido on l presenz di sli. Prof. Ginluigi Ferrrio

15 Mterili d Costruzione Progettzione Costruzioni ed Impinti 15 Le rmture non sono molto fitte (7 m di interferro) pertnto si potrà prevedere un lsse di lvorbilità medi, per esempio l lsse S3. M os die l norm UNI EN 206 ome presrizione per l lsse di esposizione XS3? L lsse XF4 prevede un mssimo rpporto qu/emento di 0.45, un minim lsse di resistenz di C30/37 e un quntittivo minimo di emento pri 340 Kg/m 3 di misel. Inoltre l norm UNI EN 206 prevede un perentule di ri inglobt del 4%, m per ottenerl servirà l utilizzo di dditivi ernti ome visto nel preedente pitolo. Gli dditivi ernti però rendo bolle d ri determinno un riduzione dell resistenz meni. D test in lbortorio si è stimto he l resistenz del lestruzzo sende di ir il 20%. Pertnto l nostr bse di prtenz non srà più il vlore Rm di 48.5 MP, m dovremmo rilolre il rpporto / tenendo presente questo fttore! Rm* Rm-20% 48.5 (1-0.2) MP Dl grfio G4 rivimo il rpporto / dll urv di orrelzione del CEM III/B 42,5R entrndo in ordint on l nostr resistenz medi di MP. Il rpporto / risult essere di Pertnto il rpporto / più restrittivo risult essere: { / 0.45 M, vrindo il rpporto / 0.45 utilizzndo il CEM III/B 42.5R, he Rm dovrei ttendermi? Certmente non più 38.8 MP. Sempre dl grfio G4, entrndo in siss ol nuovo rpporto /, rivo ome nuovo Rm 58 MP he i restituise un Rk di MP, ovvero un lsse di resistenz C40/50, mggiore dell C30/37 rihiest dll lsse XF4. Ultimo dto neessrio è il dimetro mssimo dell ggregto. Cos die l normtiv? Dmx < 1/4 dell dimensione minim dell'elemento strutturle per evitre di umentre l eterogeneità del mterile; Dmx < dell'interferro (in mm) - 5 mm per evitre he l'ggregto più grosso ostruis il flusso del lestruzzo ttrverso i ferri di rmtur; Dmx < 1,3 volte lo spessore del opriferro per evitre he tr i sseri e l'rmtur si ostruito il pssggio del lestruzzo. Pertnto: Prof. Ginluigi Ferrrio

16 Mterili d Costruzione Progettzione Costruzioni ed Impinti 16 Dmx 1 20 m 5 m 4 { Dmx interferro 5 mm mm Dmx 1, 3 opriferro 91 mm pertnto l ondizione più restrittiv è l utilizzo di ggregto di dimetro mssimo d 40 mm. Rrmente per misele ordinrie si tende superre i 35 mm, pertnto per onsuetudine optimo per un ggregto mssimo d 35 mm. Seglimo di utilizzre un ggregto frntumto vente densità pprente ρ AGG 2.80 Kg/l. Per rivre il quntittivo di qu dell misel oorre utilizzre il grfio Figur 2 he mette in relzione l qu per l impsto, l onsistenz desidert e il dimetro mssimo dell ggregto frntumto. Ottenimo he per uno slump S3, on un dimensione mssim dell ggregto di 35 mm servono 205 l/m 3. Però, us dell uso dell dditivo ernte, he i onsente di risprmire ir 10 l/m 3 servirnno solmente 195 l/m 3 di qu. Essendo 1 l di qu pesnte ir 1 Kg possimo dire on buon preisione he servono 195 Kg di qu per impstre 1 metro ubo di lestruzzo. Dl rpporto qu emento rivo, vendo noto il quntittivo di qu e il rpporto, il quntittivo di emento per l misel he dovrà essere mggiore del quntittivo minimo presritto dll lsse XF4 ovvero 340 Kg/m kg kg m mggiore di 340 Kg/m3 Abbimo determinto il quntittivo di qu, il quntittivo di emento, m qunti Kg di ggregto devo ggiungere per rere 1 m 3 di lestruzzo? Il lolo è bbstnz intuitivo. Oorre trsformre tutto in volumi equivlenti in litri riordndo he 1 m 3 ontiene 1000 litri di H 2 O. V emento C ρ em Kg/m 3,0 Kg/l l/m Nell misel ome ben sppimo si form nhe un piol perentule di vuoti d ri. Quest perentule, ttorno è del 4% grzie ll dditivo ernte. V ri 1000 x 4% 40 l/m Per differenz ottengo infine il volume dell ggregto: V ggregto l/m Prof. Ginluigi Ferrrio

17 Mterili d Costruzione Progettzione Costruzioni ed Impinti 17 Conosendo l densità pprente (ρ AGG 2.80 Kg/l) ottengo he servirnno x Kg/m di ggregto tondegginte Dmx 35 mm. Ripitolndo l entrle di betonggio dovrà miselre l seguente riett l fine di ottenere qunto rihiesto dl progettist: Kg di CEM III/B 42.5R l di qu Kg di ggregto frntumto vente dimetro mssimo di 35 mm - Additivo ernte seondo dosggio rihiesto per inglobre 4% di ri nel omposto (-20% resistenz, - 10 l di qu) Il tutto per 1 metro ubo di lestruzzo S3. Problem 6: Uso di dditivo superfluidifinte. Come vri l riett dell impsto del problem 4 se si utilizzsse dditivo superfluidifinte he omport un risprmio di qu nell impsto del 20%? Svolgimento: Sull bse dell resistenz onsidert in sede di progetto (Rk37 MP), l lsse di resistenz del CLS è C30/37. Il rpporto / è legto direttmente non on l resistenz rtteristi del CLS, m bensì on quell medi Rm, he per ontrolli di Tipo A si h he Rm Rk MP. Rm MP L lsse di resistenz del CLS non è d onfondersi on l lsse di resistenz del emento. L prim indi l effettiv resistenz di un lestruzzo on un resistenz rtteristi 28 gg misurt sul provino ubo, l seond invee è solo un misur indirett dell veloità di idrtzione del emento e quindi sull rpidità on ui quistno l resistenz meni i lestruzzi onfezionti on tle emento (l effettiv resistenz ompressione del lestruzzo dipenderà nhe d ltri fttori, soprttutto il rpporto / e l stgiontur). Visto he gimo in mbiente mrino, l spetto più ritio è in genere quello legto ll durbilità. Si dovrà rllentre l tto d loruri ll struttur e rllentre l inneso dell orrosione sulle rmture. L selt migliore è un emento di misel, in prtiolre un emento d ltoforno del tipo CEM III/B (on ontenuto di lopp ttorno l 70%) rendo osì lestruzzi bss permebilità e lt resistenz ll tto solftio. Optimo dunque per il CEM III/B 42,5R (grfio G4). Dl grfio G4 rivimo il rpporto / dll urv di orrelzione del CEM III/B 42,5R entrndo in ordint on l nostr resistenz medi di 40,5 MP. Prof. Ginluigi Ferrrio

18 Mterili d Costruzione Progettzione Costruzioni ed Impinti 18 Il rpporto / risult essere di Per qunto rigurd l lsse di esposizione, visto he l edifiio srà ostruito sul mre, dove non si prevede l presenz di tthi di gelo-disgelo, il nemio srnno i loruri d qu di mre. Visto he i srnno elementi strutturli esposti ll esterno si dovrà prevedere l possibilità he sino soggetti spruzzi e quindi si opterà per un lsse di esposizione XS3. Le rmture sono fitte (2.7 m di interferro) pertnto si dovrà prevedere un lsse di lvorbilità molto elevt, per esempio l lsse S5. M os die l norm UNI EN 206 ome presrizione per l lsse di esposizione XS3? L lsse XS3 prevede un mssimo rpporto qu/emento di 0.45, un minim lsse di resistenz di C35/45 e un quntittivo minimo di emento pri 340 Kg/m 3 di misel. Pertnto il rpporto / più restrittivo risult essere: { / 0.45 M, vrindo il rpporto / 0.45 utilizzndo il CEM III/B 42.5R, he Rm dovrei ttendermi? Certmente non più 33,5 MP. Sempre dl grfio G4, entrndo in siss ol nuovo rpporto /, rivo ome nuovo Rm 58 MP he i restituise un Rk di MP, ovvero un lsse di resistenz C40/50, mggiore dell C35/45 rihiest dll lsse XS3. Ultimo dto neessrio è il dimetro mssimo dell ggregto. Cos die l normtiv? Dmx < 1/4 dell dimensione minim dell'elemento strutturle per evitre di umentre l eterogeneità del mterile; Dmx < dell'interferro (in mm) - 5 mm per evitre he l'ggregto più grosso ostruis il flusso del lestruzzo ttrverso i ferri di rmtur; Dmx < 1,3 volte lo spessore del opriferro per evitre he tr i sseri e l'rmtur si ostruito il pssggio del lestruzzo. Pertnto: Dmx 1 25 m m 4 { Dmx interferro 5 mm mm Dmx 1, 3 opriferro mm pertnto l ondizione più restrittiv è l utilizzo di ggregto di dimetro mssimo d 20 mm. Seglimo di utilizzre un ggregto tondegginte vente densità pprente ρ AGG 2.65 Kg/l. Per rivre il quntittivo di qu dell misel oorre utilizzre il grfio Figur 1 he mette in Prof. Ginluigi Ferrrio

19 Mterili d Costruzione Progettzione Costruzioni ed Impinti 19 relzione l qu per l impsto, l onsistenz desidert e il dimetro mssimo dell ggregto tondegginte. Ottenimo he per uno slump S5, on un dimensione mssim dell ggregto di 20 mm servono 240 l/m 3. Utilizzndo l dditivo superfluidifinte ottenimo un risprmio del 20% di qu, pertnto il quntittivo d inserire nell impsto sende : 240 (1-0.2) 192 l/m 3. Essendo 1 l di qu pesnte ir 1 Kg possimo dire on buon preisione he servono 192 Kg di qu per impstre 1 metro ubo di lestruzzo. Dl rpporto qu emento rivo, vendo noto il quntittivo di qu e il rpporto, il quntittivo di emento per l misel he dovrà essere mggiore del quntittivo minimo presritto dll lsse XS3 ovvero 340 Kg/m kg kg m mggiore di 340 Kg/m3 Abbimo determinto il quntittivo di qu, il quntittivo di emento, m qunti Kg di ggregto devo ggiungere per rere 1 m 3 di lestruzzo? Il lolo è bbstnz intuitivo. Oorre trsformre tutto in volumi equivlenti in litri riordndo he 1 m 3 ontiene 1000 litri di H 2 O. V emento C ρ em Kg/m 3,0 Kg/l l/m Nell misel ome ben sppimo si form nhe un piol perentule di vuoti d ri. Quest perentule, ttorno ll 1-2% è vlutbile on il grfio G8. Entrndo nel grfio on l siss 20 mm ottengo un perentule di ri inglobt in ordint dell 2%. V ri 1000 x 2% 20 l/m Per differenz ottengo infine il volume dell ggregto: V ggregto l/m Conosendo l densità pprente (ρ AGG 2.65 Kg/l) ottengo he servirnno x Kg/m di ggregto tondegginte Dmx 20 mm. Ripitolndo l entrle di betonggio dovrà miselre l seguente riett l fine di ottenere qunto rihiesto dl progettist: Kg di CEM III/B 42.5R l di qu Kg di ggregto tondegginte vente dimetro mssimo di 20 mm - Additivo superfluidifinte seondo dosggio indito dl produttore (-20% di qu nell impsto) Il tutto per 1 metro ubo di lestruzzo S5. Prof. Ginluigi Ferrrio