CALCESTRUZZI A PRESTAZIONE

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1 CALCESTRUZZI A PRESTAZIONE UNI EN ed UNI 11104:2004 NORME UNI In base alla Norma Europea UNI-EN ed UNI 11104:2004, le principali prestazioni che caratterizzano un calcestruzzo sono: a) Resistenza meccanica a compressione in relazione alle tensioni in servizio; b) Durabilità in relazione all aggressività dell 'ambiente; c) Lavorabilità dell impasto fresco in relazione alle difficoltà del getto. RESISTENZA MECCANICA E DURABILITÀ Resistenza meccanica e Durabilità, entrambe riferite alle prestazioni del calcestruzzo in servizio, sono tra loro fortemente correlate, nel senso che se si alza la Resistenza meccanica (per ragioni strutturali) cresce anche la Durabilità; così come cresce la Resistenza meccanica se si deve aumentare il livello di Durabilità per l esposizione della struttura ad un ambiente più aggressivo. La ragione di questa correlazione dipende dal fatto che per far crescere la Resistenza meccanica o la Durabilità occorre, in entrambi i casi, ridurre il rapporto acqua/cemento (a/c), cioé diminuire l acqua di impasto e/o aumentare il dosaggio di cemento. La diminuzione di a/c comporta la riduzione della cosiddetta porosità capillare della matrice cementizia che avvolge gli inerti e quindi l ottenimento di un materiale più compatto, pertanto meccanicamente più resistente ma anche meno penetrabile dagli agenti aggressivi. Per esempio, a fronte di una richiesta di Rck di 25 N/mm 2 (Fig. 1) occorre adottare un rapporto a/c di 0,63 con il cemento disponibile CEM II A/LL 32.5R. Se la struttura deve sorgere all aria aperta, cioè in una categoria ambientale XC4, occorre adottare un rapporto a/c* ancor più basso (0,50) rispetto a quello sufficiente per il solo calcolo strutturale (0,63). E quindi necessario adottare il più basso di questi valori (appunto 0,50) per garantire tanto la staticità quanto la Durabilità dell opera: in Figura 2 con Rck* (40 N/mm 2 ) viene indicata la Resistenza caratteristica che corrisponde al più basso dei valori di a/c per garantire entrambi questi requisiti. R ck (N/mm 2 ) CEM II A/LL 32,5R Figura 1 Come tramutare una richiesta di Rck (per es. 25 N/mm 2 ) in un rapporto a/c (0,63) R ck (N/mm 2 ) CEM II A/LL 32,5R Classe Esposizione XC4 (a/c)* = 0,50 * I valori di Rck si riferiscono all adozione di un cemento di Classe 32,5 e con inerte caratterizzato Dmax = 31,5mm Figura 2 Come tramutare un rapporto (a/c)* per ragioni di Durabilità in una Rck* corrispondente: Classe di Esposizione XC4 (a/c)* = N/mm 2

2 TABELLA 1 - Classi di Esposizione e prestazioni secondo UNI 11104:2004 Esempi di strutture Prestazioni Classe di che si trovano nella Ambiente Esposizione Classe di a/c Rck max min Esposizione N/mm 2 Classe di esposizione - XC - corrosione delle armature indotta da carbonatazione XC1 XC2 XC3 XC4 Asciutto o permanente mente Bagnato, raramente asciutto Umidità moderata Ciclicamente asciutto e Interni con umidità relativamente bassa. Strutture senza condensa. Strutture non immerse in acqua Parti di strutture di contenimento liquidi, fondazioni. Strutture immerse in acqua o terreni non aggressivi Esterni riparati dalla pioggia o interni con umidità da moderata ad alta Alternanze di asciutto e umido. Calcestruzzi a vista in ambienti urbani 0, , ,55 35 Classe di esposizione - XD - corrosione delle armature indotta da cloruri, esclusi quelli marini Superfici o parti di XD1 ponti e viadotti Umidità esposti a spruzzi moderata d'acqua contenenti cloruri 0,55 35 XD2 XD3 Bagnato, raramente asciutto Ciclicamente asciutto e Elementi strutturali totalmente immersi in acque anche industriali e/o contenenti cloruri Elementi soggetti ad agenti disgelanti. Strutture di ponti, pavimentazioni e parcheggi Classe di esposizione - XS - Corrosione delle armature indotta dai cloruri dell'acqua di mare Marino, non a Elementi strutturali diretto XS1 sulle coste o in contatto con prossimità acqua di mare XS2 XS3 Permanentem ente sospeso Zone esposte agli spruzzi od alle maree Strutture marine completamente immerse in acqua Strutture esposte alla battigia o in zone soggette agli spruzzi ed alle onde del mare Tipica applicazione di Calcestruzzo colorato a classe XC4 Ambiente ciclicamente asciutto e Tipica applicazione di Calcestruzzo colorato a classe XS1 Ambiente non a diretto contatto con acqua di mare classe XS3 (molo galleggiante) ambiente a diretto contatto con acqua di mare

3 TABELLA 1 - Classi di Esposizione e prestazioni secondo UNI 11104:2004 Prestazioni Classe di Esempi di strutture Esposizio Ambiente che si trovano nella a/c Rck ne Classe di Esposizione max min N/mm 2 Classe di esposizione XF attacco dei cicli di gelo/disgelo con o senza sali disgelanti XF1 XF2* XF3* XF4* XA1 XA2 XA3 Moderata d'acqua in assenza di disgelante Moderata d acqua in presenza di disgelante Elevata d acqua in assenza di disgelante. Elevata d acqua con disgelante o acqua di mare Facciate o colonne esposte alla pioggia ed al gelo. Superfici non verticali esposte alla pioggia ed al gelo Come XF1 ma esposte direttamente o indirettamente agli agenti disgelanti. Superfici orizzontali soggette ad accumulo di acqua o frequenti bagnature ed esposte al gelo. Pavimentazioni o strutture frequentemente bagnate, esposte al gelo e ai disgelanti o all acqua di mare. Classe di esposizione XS attacco chimico Contenitori di fanghi Debole e vasche di aggressione decantazione o per chimica acque reflue. Moderata aggressione chimica Forte aggressione chimica Elementi strutturali e pareti a contatto di interni aggressivi. Contatto con acque molto aggressive. Silos di foraggi, mangimi e liquami animali. Torri di raffreddamento 0, , , ,55 35 * ARIA INGLOBATA minimo 3% IMPIEGO DI CEMENTI SPECIALI RESISTENTI AI SOLFATI: consegna da definire con congruo anticipo. classe XF1 (pulvino) ambiente a moderata di acqua in assenza di disgelante classe XF2 (impalcato) ambiente a moderata di acqua in presenza di sale disgelante classe XA3 Ambiente con forte attacco chimico:pavimentazione in area stoccaggio foraggi

4 LAVORABILITA DELL IMPASTO FRESCO La terza prestazione sopra riportata (Lavorabilità dell impasto fresco), per quanto indipendente dalle altre due (Resistenza meccanica e Durabilità), è in grado tuttavia di condizionarne i costi. Infatti, se si vuole aumentare la Lavorabilità in relazione ad un getto molto difficile (sezione ridotta ed alta densità dei ferri), è necessario aumentare l acqua d impasto; tuttavia, questo aumento dell acqua deve essere accompagnato da un proporzionale aumento nel contenuto di cemento per mantenere costante il rapporto a/c e quindi le prestazioni in servizio: ciò comporta ovviamente un maggior valore del materiale a parità delle prestazioni di Resistenza meccanica e di Durabilità. D altra parte, il maggior valore derivante dalla più alta Lavorabilità richiesta è di fondamentale importanza per una realizzazione affidabile della struttura che sarà priva di difetti interni ed esterni capaci di condizionare tanto la Resistenza meccanica quanto la Durabilità della struttura. COME PRESCRIVERE LA DURABILITA DEL CALCESTRUZZO A PRESTAZIONE Nella Tabella 1 è schematicamente mostrato quali debbono essere le caratteristiche del calcestruzzo a prestazione - in termine del rapporto a/c e della corrispondente Resistenza caratteristica Rck - per ciascuna delle possibili situazioni ambientali, denominate Classi di Esposizione. La Classe di Esposizione è rappresentata schematicamente dal simbolo X seguito da una lettera (C, F, ecc.) un numero (da 1 ad un massimo di 4). Per esempio, la Classe di Esposizione XC4, probabilmente la più frequente, rappresenta l ambiente delle opere in c.a. fuori terra esposte all aria con le naturali alternanze secco-umido. Queste condizioni climatiche - e in particolare la presenza di acqua, ossigeno e anidride carbonica nell aria - sono particolarmente pericolose per la corrosione dei ferri di armatura. Si è già mostrato in Figura 2 come per impedire questo processo sia necessario adottare un rapporto a/c al massimo eguale a 0,50 in corrispondenza del quale si ottiene una Rck* di 40 N/mm 2 se si impiega il cemento CEM II-A/LL 32.5R. Nella Tabella 1 è mostrato, in relazione ad ogni ambiente dove sorgerà l opera, quale rapporto a/c al massimo deve essere adottato per assicurare la Durabilità del calcestruzzo a prestazione. Poichè i rapporti a/c da adottare per assicurare la Durabilità sono relativamente bassi, la Resistenza meccanica (Rck) risulterà relativamente elevata e spesso superiore a quella richiesta per ragioni puramente strutturali. COME PRESCRIVERE LA LAVORABILITA DEL CALCESTRUZZO A PRESTAZIONE Oltre che dal rapporto a/c selezionato in base alla Classe di Esposizione o della Rck richiesta per ragioni strutturali, il valore del calcestruzzo dipende dalla Lavorabilità, cioè dalla Classe di Consistenza. La prescrizione della Lavorabilità include la precisazione della Classe di Consistenza ma anche del Diametro massimo dell inerte. Una maggiore Lavorabilità del calcestruzzo fa risparmiare il tempo della manodopera in fase di getto e soprattutto fa aumentare l affidabilità della struttura che dipenderà molto meno dalla qualità della manodopera per la messa in opera: Classe di Consistenza dell impasto fresco: maggiore è la Lavorabilità richiesta in relazione alla difficoltà del getto, maggiore è l acqua d impasto che occorre impiegare; per mantenere costante il rapporto a/c è allora necessario utilizzare un contenuto di cemento tanto più alto, quanto maggiore è la Lavorabilità richiesta. Pertanto, maggiore è la Classe di Consistenza, maggiore è il costo del calcestruzzo a prestazione. Analoghi, sia pure ridotti, aumenti di costo per migliorare la Lavorabilità debbono essere affrontati impiegando additivi superfluidificanti; Diametro massimo dell aggregato: maggiore è il Diametro massimo richiesto tra quelli disponibili in centrale di betonaggio, minore è l acqua di impasto richiesta per una certa Lavorabilità e più facile è ottenere un più basso rapporto a/c. Slump S4 Slump S5 Slump-flow su SCC Tipiche lavorabilità dell impasto allo stato fresco

5 ESEMPI PRATICI DI PRESCRIZIONE Si supponga di dover costruire una struttura in c.a. costituita essenzialmente da fondazioni e strutture fuori terra. Queste sono le possibili prescrizioni desumibili dalla Tabella 1 per i calcestruzzi a prestazione di queste strutture. A) Fondazione: Classe di Esposizione XC1/XC2 cui corrisponde un rapporto a/c 0.60; la Rck di questo calcestruzzo per assicurare la Durabilità dell opera deve essere di almeno 30 N/mm 2 (Tabella 1); si richiede inoltre una Classe di Consistenza S4 (Slump = cm), corrispondente alla Lavorabilità necessaria per realizzare una struttura con densità di armatura medio-alta. In sintesi: Calcestruzzo XC1/XC2 Classe di Esposizione XC1/XC2 rapporto a/c : 0,60 Resistenza meccanica (Rck) : 30 N/mm 2 Classe di Consistenza : S4 Diametro max inerte : 31,5 mm B) Strutture fuori terra: Classe di Esposizione XC4 cui corrisponde un rapporto a/c 0.50; la Rck di questo calcestruzzo per assicurare la Durabilità dell opera, con i vari tipi di cemento di Classe 32,5R, deve essere di almeno 40 N/mm 2 (Tabella 1); si richiede inoltre una Classe di Consistenza di S5 (Slump 22cm) per realizzare una struttura con alta densità di armatura, sezioni ridotte ed un copriferro di 30 mm". In sintesi: Calcestruzzo XC4 Classe di Esposizione XC4 rapporto a/c : 0,50 Resistenza meccanica (Rck) : 40 N/mm 2 Classe di Consistenza Diametro max inerte : S5 : 31,5 mm

6 Le aree di General Beton Triveneta Centrali di calcestruzzo Impianto di Cordignano (TV) Via R. Sanzio, 26 Tel /35, Fax Impianto di Col fosco (TV) Via Mecatelli Maglio Tel , Fax Impianto di Mansuè (TV) Via Conche, 40 Tel , Fax Impianto di Follina (TV) Via Ligonto Tel , Fax Impianto di Fontanafredda (PN) Via Carducci, 108 Tel , Fax Impianto di Tauriano (PN) str. Tauriano-Vivaro Tel , Fax Impianto di S. Vito al Tagliamento (PN) via armenia, 11 Tel , Fax Impianto di Azzano X (PN) via troiat, 6 Tel , Fax Impianto di Domanins (PN) via Selva di Sotto Tel , Fax Impianto di Fossalta di Portogruaro (VE) via M.L. King Tel , Fax Impianto di Eraclea (VE) via delle Industrie, 9/a Tel , Fax Impianto di Noventa di Piave (VE) via Nobel, 7 Z.I. EST Tel , Fax Impianto di Latisana (UD) via Trento, 58 Tel , Fax Impianto di Magnano in Riviera (UD) via Tarcentina Tel , Fax Impianto di Osoppo (UD) loc. Chiarantan Tel , Fax Impianto di Castions di Strada (UD) via Udine, 104 Tel , Fax Impianto di San Giorgio di Nogaro (UD) via Lignano Tel , Fax Impianto di Gradisca d Isonzo (GO) via Palmanova, 35 Tel , Fax Laboratori Lab. Tecnologico Cordignano (TV), via R. Sanzio, 26 Tel /35, Fax [email protected] Lab. Tecnologico di Castions di Strada (UD) via Udine, 104 Tel , Fax Cave Cava di Roveredo in Piano (PN) via Lino Zanussi, 1 Tel , Fax Cava di Porcia (PN) via Valessa Tel , Fax Cava di Domanins (PN) via Selva di Sotto Tel , Fax Cava di Bicinicco (UD) via Gonars Tel , Fax