PROPRIETA DEL CALCESTRUZZO FRESCO

Транскрипт

1 PROPRIETA DEL CALCESTRUZZO FRESCO

2 Acqua per l impasto di calcestruzzo L acqua da usare per l impasto, purché di origine naturale, non ha particolari raccomandazioni per quanto riguarda la sua composizione. Solo per motivi estetici (comparsa di efflorescenze sulla superficie) si deve tener conto della salinità dell acqua e ovviamente per il calcestruzzo armato deve essere considerato con attenzione il contenuto di cloruri. Non si devono usare acque torbide, per lo stesso motivo per cui non si devono usare aggregati contaminati con argilla o limo.

3 Lavorabilità attitudine di un calcestruzzo ad essere impastato, trasportato, posto in opera, compattato e rifinito senza che si verifichino segregazioni la lavorabilità è una proprietà tipica del calcestruzzo fresco che condiziona anche le prestazioni del calcestruzzo in servizio. Tuttavia spesso le indicazioni non vengono seguite in sede di progetto ed in cantiere con penalizzanti ed improprie aggiunte di acqua.

4 Misura della lavorabilità: slump test Misura dell abbassamento (slump) del calcestruzzo sformato da un tronco di cono metallico (cono di Abrams) con costipazione manuale. Quando la forma viene sollevata l impasto non più sostenuto si abbassa. La diminuzione di altezza in cm è il risultato della prova. 0-5 cm (impasti asciutti o consistenti) 5-12 cm (impasti plastici o normali) > 12 cm (impasti fluidi o molli)

5 Misura della lavorabilità con il cono di Abrams Si misura l abbassamento del cono Slump =S = h m -h s h m = altezza nominale cono 300 mm h s = altezza punto più alto del campione da Wikipedia

6 Tabella delle classi di consistenza Secondo le norme UNI EN e UNI 11104:2004 in base al risultato dello slump test, si individuano 5 classi di consistenza Slump cm Classe di consistenza Denominazione 0-4 S1 Terra umida 5-9 S2 Plastica S3 Semifluida S4 Fluida > 21 S5 Superfluida Applicazioni Pavimenti messi in opera con vibrofinitrice Strutture circolari (silos, ciminiere) messe in opera con casseri rampanti Strutture non armate, poco armate o con pendenza Strutture mediamente armate Strutture fortemente armate, di ridotta sezione e/o complessa geometria

7 Classi di consistenza La consistenza è una caratteristica che viene indicata in progetto. Generalmente per getti verticali (pilastri e plinti) è possibile utilizzare impasti di classe S3-S4, mentre per getti orizzontali o molto armati può essere necessaria la classe S5. Calcestruzzi di categorie S1 o S2 possono essere usati solo per getti di grandi dimensioni (pavimentazioni stradali, dighe...) e con accurati trattamenti di vibrazione dell'impasto.

8 Impasto (1) Dosaggio preciso dei vari componenti (metodi volumetrici e gravimetrici). (2) Miscelazione per ricoprire tutta la superificie delle particelle di aggregato con la pasta di cemento ed omogeneizzare l impasto. La miscelazione si esegue in betoniera, rivoluzioni a giri al minuto. Non deve essere prolungata troppo a lungo per evitare evaporazione di acqua con diminuzione di slump.

9 Trasporto I calcestruzzi vengono preparati nelle centrali di betonaggio e trasportati con autobetoniere (3-9 m 3 ). Per tempi di trasporto lunghi è necessario aggiungere un ritardante per evitare che inizi la presa.

10 Posa in opera L impasto è una massa fluida costituita da componenti di diverso peso specifico e dimensioni, è quindi necessario prendere delle precauzioni per evitare la separazione dei componenti durante l operazione di riempimento delle casseforme (gettata)

11 Compattazione La compattazione del calcestruzzo ha lo scopo di eliminare o ridurre i vuoti contenuti nella massa. L introduzione nelle casseforme per caduta libera fa inglobare nel calcestruzzo dal 5 al 20 % di aria se non venisse eliminata la resitstenza meccanica del calcestruzzo indurito sarebbe seriamente compromessa compattazione si può eseguire a mano con barre di ferro oppure mediante vibratori immersi nella massa fluida.

12 Compattazione

13 Segregazione Tendenza dei materiali eterogenei dell impasto a separarsi a causa della diversa dimensione delle particelle e differenze di peso specifico la segregazione può essere contenuta curando operazioni di impasto, trasporto, posa in opera e rifinitura scegliendo la granulometria degli inerti ed il dosaggio di acqua. Primo tipo: segregazione durante operazioni di impasto, trasporto, posa in opera e finitura. Secondo tipo: segregazione che avviene nelle casseforme aggregato grosso tende a scendere e la malta a risalire. Si ha a seguito di vibrazione intensa e prolungata. Negli ultimi anni sta acquistando importanza il, calcestruzzo autocompattante (SCC self compacting concrete) che ha la capacità di compattarsi nelle cassematte senza intervento con vibrazione o compattazione. Ha composizione diversa rispetto a quello normale, si usano anche additivi fluidificanti.

14 BLEEDING ESSUDAZIONE Bleeding vuol dire essudazione ed indica la raccolta d acqua sulla superficie del calcestruzzo, dovuto al fatto che le particelle solide vanno verso il basso per gravità. Il bleeding determina aumento locale del rapporto a/c e dunque riduzione della resistenza meccanica locale. Tipicamente il bleeding si manifesta visivamente nei getti delle pavimentazioni eseguite con calcestruzzo molto fluido, povero di cemento e/o anche sovradosato in additivo superfluidificante. In realtà il fenomeno di bleeding è un fenomeno più complesso che comporta non solo la raccolta d acqua sulla superficie superiore a vista di una pavimentazione, ma anche il deposito localizzato di acqua all interno di una struttura in calcestruzzo: questo secondo aspetto del bleeding non manifesto e per questo più insidioso comporta la formazione di punti deboli e più in generale di eterogeneità all interno del materiale. Il bleeding può coinvolgere tutte le miscele cementizie: la pasta, la malta, il calcestruzzo.

15 BLEEDING E SEGREGAZIONE Il bleeding è sempre accompagnato dalla sedimentazione sul fondo del contenitore degli elementi solidi più grossi e più pesanti. L insieme dei due fenomeni bleeding e sedimentazione prende il nome di segregazione.

16 IL BLEEDING NEL CALCESTRUZZO Per contrastare il bleeding sono utilizzati: - i fluidificanti e i superfluidificanti per ridurre l acqua di impasto - aumento del dosaggio di cemento (ma fa aumentare il calore di idratazione) e la frazione di sabbia fine - corretta combinazione degli aggregati

17 VARIAZIONI DIMENSIONALI NELL IMPASTO ALLO STATO PLASTICO Durante le prime ore dopo il confezionamento dell impasto (fino a ore) nel conglomerato cementizio agiscono diverse cause che producono variazioni dimensionali, le quali si sommano algebricamente. - diminuzione di volume nella trasformazione cemento + acqua gelo di cemento - contrazione dovuta alla perdita d acqua per evaporazione e assorbimento da parte degli inerti e della cassaforma; - sedimentazione accompagnata da bleeding (è un ritiro verticale dovuto alla segregazione); - presenza di forze capillari (ritiro plastico è un ritiro in senso orizzontale) ma anche: -espansione dovuta all aumento di temperatura; - espansione dovuta alla presenza di piccole quantità di prodotti espansivi: CaO, MgO, gesso + alluminati.

18 RITIRO PLASTICO E la contrazione che subisce il calcestruzzo allo stato plastico a causa delle forze capillari. Finchè sulla superficie libera del conglomerato c è un velo di acqua continuo, generato appunto dal bleeding non si verificano problemi particolari. Se la velocità di asciugatura supera la velocità di bleeding, la superficie del manufatto si asciuga: la superficie da lucida e riflettente diventa opaca. Ciò corrisponde alla formazione dei menischi fra particella e particella dei solidi presenti sulla superficie del getto. Si sviluppano allora forze capillari che tendono a far risalire l acqua. Poiché le particelle mobili sono in realtà quelle che tendono a scendere. In questo modo lo strato superficiale di particelle e menischi viene a esercitare un azione di pompaggio sull acqua che quindi affiora ulteriormente. La formazione dei menischi fa sì che insorgano forze di contrazione parallele alla superficie. A queste forze è dovuta la contrazione orizzontale che costituisce il ritiro plastico.

19 RITIRO PLASTICO Su piccole superfici orizzontali questa contrazione causa unicamente il distacco del conglomerato dalle superfici della cassaforma e non crea problemi. Ma su superfici estese la parte di calcestruzzo non a contatto con l aria crea un contrasto al ritiro (una coazione) che induce facilmente la formazione di fessure, data la modesta resistenza del calcestruzzo fresco. Il ritiro plastico in genere diminuisce al crescere del tenore di cemento negli impasti e risente fortemente di quei fattori che modificano la velocità di evaporazione d acqua dalla superficie del calcestruzzo: - temperatura del getto e dell aria; - umidità relativa dell aria; - velocità del vento; - irraggiamento solare; - assorbimento degli inerti, delle casseforme e del terreno.

20 RITIRO PLASTICO Una volta formate le fessure da ritiro (tipicamente a zampa di corvo, anche doppie) sono assai difficili da eliminare e comportano vie preferenziali di accesso degli aggressivi nel calcestruzzo. Misure preventive: - saturare d acqua il sottofondo e le casseforme; - abbassare la temperatura del calcestruzzo nella stagione calda mantenere umida la superficie nebulizzando con acqua, applicando un film antievaporazione, applicando teli bagnati o impermeabili - ridurre a/c per ridurre il ritiro plastico e rendere il calcestruzzo più resistente alla trazione.

21 RITIRO PLASTICO Copertura della pavimentazione industriale con strato in polietilene, al fine di impedire una rapida evaporazione all umidità presente nel calcestruzzo. Si ottiene una consistente riduzione del ritiro in fase plastica con minor rischio di fessurazione e si contrasta l effetto curling causato da diverso ritiro tra la parte sottostante e sovrastante la pavimentazione.

22 Stagionatura Al termine della presa, inizia il periodo di indurimento a seguito della graduale idratazione del legante. Il calcestruzzo acquisisce resistenza meccanica fino ad acquistare la consistenza di una pietra. Scopo della stagionatura è mantenere il calcestruzzo saturo d acqua affinchè gli spazi originariamente pieni d acqua vengano man mano riempiti dai prodotti di idratazione del cemento. Per una corretta stagionatura sono fondamentali le condizioni ambientali di umidità relativa che sono influenzate anche da temperatura e vento. Se umidità è inferiore a 80% l acqua tende ad evaporare rapidamente, i capillari della pasta si svuotano, le reazioni idratazione sono incomplete e il manufatto indurito presenta elevata porosità.

23 Stagionatura L effetto della temperatura è duplice. Elevate temperature favoriscono evaporazione dell acqua ed accelerano la cinetica delle reazioni di idratazione C sviluppo della resistenza meccanica inizialmente veloce poi si arresta per lunghe stagionature C minore resistenze iniziali ma con crescita costante. < 15 C sviluppo resistenza troppo lento.

24 Stagionatura in climi caldi posa in opera sera/notte raffreddamento inerti raffreddamento acqua impasto cemento a basso calore di idratazione mantenere getti umidi barriere frangivento Stagionatura in climi freddi gettata in ore calde riscaldamento inerti con vapore riscaldamento acqua ma a T minore 40 C per evitare presa troppo rapida cementi ad elevato calore di idratazione protezione contro la dispersione di calore delle gettate con aumento spessore casseforme o coibentazione.