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giugno 13 1 Ing. Gianluca Pagazzi, Amministratore Delegato e Direttore Tecnico di Alaska concrete S.r.l. - Porcia I calcestruzzi autocompattanti sono particolari calcestruzzi che non necessitano, durante la posa, di alcun sistema di vibrazione o compattazione, poiché sono in grado autonomamente di riempire completamente gli spazi tra armature e casseforme, garantendo in contemporanea un’efficace espulsione dell’aria intrappolata in eccesso, rispetto a quella fisiologica, e alti valori della resistenza in opera. Da questo punto di vista, i calcestruzzi autocompattanti possono ritenersi una naturale evoluzione di quelli superfluidi e sono stati sviluppati per rendere la qualità del calcestruzzo in opera il più possibile indipendente dalle operazioni di posa e compattazione. Altra caratteristica dominante è la velocizzazione delle operazioni di posa, per la realizzazione di strutture con rilevanti volumi di calcestruzzo impiegati. Figura 1. Esempio di getto di calcestruzzo SCC CALCESTRUZZO AUTOCOMPATTANTE SCC (SELF COMPACTING CONCRETE) Classi di consistenza e caratteristiche per una corretta prescrizione

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Ing. Gianluca Pagazzi, Amministratore Delegato e Direttore Tecnico di Alaska concrete S.r.l. - Porcia

I calcestruzzi autocompattanti sono particolari calcestruzzi che non necessitano, durante la

posa, di alcun sistema di vibrazione o compattazione, poiché sono in grado autonomamente di

riempire completamente gli spazi tra armature e casseforme, garantendo in contemporanea

un’efficace espulsione dell’aria intrappolata in eccesso, rispetto a quella fisiologica, e alti

valori della resistenza in opera. Da questo punto di vista, i calcestruzzi autocompattanti

possono ritenersi una naturale evoluzione di quelli superfluidi e sono stati sviluppati per

rendere la qualità del calcestruzzo in opera il più possibile indipendente dalle operazioni di

posa e compattazione. Altra caratteristica dominante è la velocizzazione delle operazioni di

posa, per la realizzazione di strutture con rilevanti volumi di calcestruzzo impiegati.

Figura 1. Esempio di getto di calcestruzzo SCC

CALCESTRUZZO AUTOCOMPATTANTE – SCC (SELF

COMPACTING CONCRETE)

Classi di consistenza e caratteristiche per una corretta prescrizione

Sottotitolo articolo (CALIBRI 16, GRASSETO CORSIVO)

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PROPRIETÀ

L’autocompattabilità è una caratteristica che presenta molti aspetti di diversa natura,

andando oltre ala sola capacità del calcestruzzo di riempire facilmente la cassaforma con

velocità di esecuzione del getto superiori a quelle conseguibili con conglomerati superfluidi.

Un calcestruzzo autocompattante infatti per essere realmente tale, deve possedere

caratteristiche particolari. Deve essere sicuramente caratterizzato da un’elevata capacità di

scorrimento in assenza di ostacoli (elevata deformabilità), ossia deve essere in grado di

cambiare la sua forma in virtù solo del peso proprio raggiungendo distanze più o meno

elevate dal punto di getto del calcestruzzo, all’interno delle zone casserate, e deve avere

un’elevata resistenza alla segregazione, al fine di realizzare strutture o parti strutturali il

cui volume sia costituito da materiale di caratteristiche omogenee in ogni suo punto. La

resistenza alla segregazione è caratterizzata da più fenomeni agenti contemporaneamente:

resistenza alla “segregazione esterna”, resistenza alla “segregazione di flusso” e resistenza alla

“segregazione interna”, che ora verranno analizzate singolarmente.

La resistenza “segregazione esterna” è poter ridurre al minimo la tendenza alla separazione

degli ingredienti durante il getto all’interno dei casseri. Essa è strettamente collegata alle

modalità di messa in opera ed in particolare all’altezza di caduta libera del calcestruzzo. Tale

fenomeno può essere mitigato con un’attenta scelta degli ingredienti unita ad una serie di

accortezze nella composizione della miscela, senza dimenticare l’applicazione delle corrette

procedure di posa in opera.

La resistenza alla “segregazione di flusso” è necessaria, perché grazie all’elevata fluidità di un

calcestruzzo autocompattante, viene richiesta la capacità di percorrere alcuni metri dal punto

di introduzione all’interno dei casseri o dell’elemento strutturale da realizzare. Quindi,

durante il percorso non si possono verificare fenomeni di separazione degli ingredienti che

costituiscono un SCC. A tal proposito, la malta: acqua + cemento + aggiunte minerali + frazioni

fini della sabbia + aria, deve essere dotata di una corretta viscosità per trasportare i granuli

grossi degli aggregati, soprattutto quando il calcestruzzo deve poter fluire attraverso dei

restringimenti di sezione o in zone caratterizzate da un’alta densità di armature. Questa

caratteristica è identificata con il termine di “capacità di attraversamento” (“passing ability”)

e risulta una delle proprietà fondamentali degli autocompattanti che, deve combattere la

naturale tendenza degli aggregati grossi a procedere con una minore velocità rispetto alla

malta di cemento, per effetto dell’aumento delle collisioni dei granuli grossi in prossimità dei

restringimenti di sezione, con il rischio di creare fenomeni di blocco del flusso del

calcestruzzo (blocking).

La resistenza alla “segregazione interna” è necessaria dal completamento del getto del

calcestruzzo autocompattante all’interno delle proprie casseforme, che deve conservare

l’omogeneità di distribuzione degli ingredienti evitando la segregazione degli aggregati grossi

sul fondo e limitare la risalita di acqua di bleeding negli strati superficiali.

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METODI PER LA DETERMINAZIONE DELLE PROPRIETÀ - CLASSI DI

CONSISTENZA

La valutazione delle caratteristiche di autocompattabilità è il risultato del soddisfacimento di

diverse proprietà reologiche del conglomerato e per la loro valutazione si richiede il ricorso

contemporaneo a diversi metodi di prova. Capacità di scorrimento in assenza di ostacoli, la

mobilità in sezioni congestionate di armatura, la resistenza alla segregazione dell’impasto

durante la posa e a riempimento avvenuto dei casseri.

Le attrezzature, per le relative prove normate, riconosciute dalle Norme UNI EN e dalle Linee

Guida Europee, per la valutazione delle proprietà reologiche dei calcestruzzi autocompattanti

sono:

il cono di Abrams (Slump-flow);

l’anello giapponese (Japanese Ring - J-ring);

la scatola ad L (L-box);

l’imbuto a forma di V (V-funnel);

il setaccio piano perforato.

Nessun metodo di essi preso singolarmente è in grado di fornire un quadro esaustivo circa le

proprietà reologiche richieste per questa tipologia di calcestruzzo. La misura delle proprietà

tramite la U-box, non è stata dimenticata ma non essendo contemplata nè dalle Linee Guida

Europee nè dalla UNI EN 206-9, non si ritiene necessario riportarla.

Prova di spandimento e del tempo di spandimento (Slump- flow test e t500) -

Norma UNI EN 12350-8

La prova consiste nell’introdurre il calcestruzzo all’interno del cono di Abrams (1) appoggiato

su una piastra liscia con una superficie piana di almeno 900 mm x 900 mm (2) e,

successivamente, nel sollevarlo lasciando fluire il calcestruzzo, azionare un cronometro nel

momento in cui lo stesso viene sollevato.

Le determinazioni che vengono eseguite sono le seguenti:

Tempo necessario perché la focaccia di calcestruzzo raggiunga un diametro pari a 500

mm (t500);

Diametro finale della focaccia di calcestruzzo (df = slump-flow) dopo che lo stesso ha

cessato di fluire, che è la media di due diametri D1 e D2 misurati ortogonalmente.

L’identificazione della classe di viscosità, avviene misurando il tempo che la focaccia di

calcestruzzo raggiunga un diametro pari a 500 mm (t500). Le Linee Guida Europee e la Norma

UNI EN 206-9, con la metodologia di prova della Norma UNI EN 12350-8, suddividono i

calcestruzzi autocompattanti, relativamente alla misura di tale tempo, in due classi.

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Figura 2. Cono di Abrams e piastra liscia piana (le misure sono in millimetri)

CLASSI DI VISCOSITÀ – t500 a), b) in secondi (s)

VS1 VS2

< 2 > 2

a) La specificazione di una classe di viscosità può essere sostituita da un valore di riferimento.

b) La classificazione non è applicabile al calcestruzzo con dimensione massima dell’aggregato maggiore di 40 mm.

La misura dello slump-flow è proporzionale alla capacità di scorrimento del materiale in

assenza di ostacoli: maggiore il valore di df e più elevata è la deformabilità del materiale, cioè

la sua capacità di raggiungere zone distanti dal punto d’introduzione del calcestruzzo nel

cassero. In base al valore di df le Linee Guida Europee e la Norma UNI EN 206-9, con la

metodologia di prova della Norma UNI EN 12350-8, suddividono i calcestruzzi auto

compattanti, relativamente alla misura dello slump-flow, in tre classi.

CLASSI DI SPANDIMENTO SF

MISURA DEL DIAMETRO SPANDIMENTO in mm a), b)

SF1 SF2 SF3

550 - 650 660 - 750 760 - 850

a) La specificazione di una classe di spandimento può essere sostituita da un valore di riferimento.

b) La classificazione non è applicabile al calcestruzzo con dimensione massima dell’aggregato maggiore di 40 mm.

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Anello Giapponese - Japanese Ring – J-RING - Norma UNI EN 12350-12

Figura 3. Cono di Abrams , J-Ring e piastra liscia piana (le misure sono in millimetri)

J-ring è un anello di acciaio forato (2) dove sono alloggiate delle barre a sezione circolare

simulanti le armature presenti negli elementi in calcestruzzo armato. La prova consiste nel

riempire di calcestruzzo il cono di Abrams (1) sistemato all’interno dell’anello, appoggiati

entrambi su una piastra liscia con una superficie piana di almeno 900 mm x 900 mm (3) e,

successivamente, nel sollevarlo lasciando fluire il calcestruzzo (4) attraverso le barre dello J-

Ring. La capacità di attraversamento può essere valutata misurando la differenza di altezza

della focaccia di calcestruzzo tra la zona interna ed esterna all’anello, come previsto dalle

Linee Guida Europee e la Norma UNI EN 206-9, con la metodologia di prova della Norma UNI EN

12350-12; valori superiori, di tale differenza, a 10 mm indicano che il conglomerato possiede

scarse capacità di attraversamento delle barre.

CLASSI DI CAPACITÀ DI ATTRAVERSAMENTO – ANELLO J a), b)

“PASSING ABILITY” - IL J-RING

Altezza all’interno e all’esterno dell’anello J in mm

J-RING con intercapedini larghe

12 barre d’armatura

J-RING con intercapedini strette

16 barre d’armatura

CLASSE PJ1 CLASSE PJ2

< 10 < 10

a) La specificazione di una classe di capacità di attraversamento può essere sostituita da un valore massimo.

b) La classificazione non è applicabile al calcestruzzo con dimensione massima dell’aggregato maggiore di 40 mm.

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Scatola ad L – L-BOX - Norma UNI EN 12350-10

La scatola ad L è costituita da una porzione verticale in cui viene introdotto il calcestruzzo il

quale, inizialmente, è impedito a fuoriuscire dal basso grazie alla presenza di una saracinesca

alla cui apertura il conglomerato fluisce nella porzione orizzontale dell’attrezzatura

attraversando un graticcio costituito da due oppure da tre armature disposte verticalmente,

all’apertura della saracinesca a scorrimento (1). La valutazione della capacità di

attraversamento viene eseguita misurando la differenza di altezza del conglomerato nel punto

più lontano (H2) raggiunto e quella valutata a tergo della saracinesca nella porzione verticale

dell’apparecchiatura (H1).

Figura 4. Scatola ad L – L-Box (le misure sono in millimetri)

La capacità di attraversamento (“passing ability”) sarà tanto più elevata quanto più elevato è il

rapporto H2/H1 si approssima a 1 e viene ritenuta sufficiente se il rapporto H2/H1 è almeno

pari a 0,80. Le Linee Guida Europee e la Norma UNI EN 206-9, con la metodologia di prova della

Norma UNI EN 12350-10, distinguono i calcestruzzi in termini di “passing ability” in due classi:

entrambe devono possedere un rapporto H2/H1 almeno pari a 0,80. La prima classe, PL1, e la

seconda classe, PL2, conseguono questo risultato fluendo, rispettivamente, attraverso due o

tre armature.

CLASSI DI CAPACITÀ DI ATTRAVERSAMENTO – SCATOLA AD La)

“PASSING ABILITY” CON LA SCATOLA AD L

Con 2 barre lisce 12 mm Con 3 barre lisce 12 mm

CLASSE PL1 CLASSE PL2

Rapporto di passaggio dalla scatola ad L

(H2/H1)min > 0,80

Rapporto di passaggio dalla scatola ad L

(H2/H1)min > 0,80

a) La specificazione di una classe di capacità di attraversamento può essere sostituita da un valore minimo alternativo.

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Imbuto a forma di V - V-FUNNEL - Norma UNI EN 12350-9

La resistenza alla segregazione del calcestruzzo autocompattante può essere accertata anche

attraverso la prova condotta con il V-Funnel: essa consiste nel misurare il tempo necessario

per il calcestruzzo a fuoriuscire completamente da un imbuto a forma di V, all’apertura della

saracinesca ribaltabile o scorrevole (1), subito dopo il termine della miscelazione dell’impasto

(t0). Il valore di t0 è correlato alla viscosità del materiale: maggiore è il tempo di svuotamento,

più elevata è la viscosità del sistema e quindi, minore è la sua capacità di flusso. Per contro,

valori di t0 elevati sono indice di una maggiore resistenza alla segregazione dell’impasto.

Figura 5. Imbuto a V – V-Funnel (le misure sono in millimetri)

Le Linee Guida Europee e la Norma UNI EN 206-9 con la metodologia di prova della Norma UNI

EN 12350-9, suddividono i calcestruzzi auto compattanti in due classi riferite al tempo di

svuotamento al V-Funnel: la prima caratterizzata da valori di t0 inferiori o uguali a 8 secondi;

la seconda classe con t0 compreso tra 9 e 25 secondi.

CLASSI VISCOSITÀ – IMBUTO A V

Tempo di efflusso dall’imbuto a V in secondi a), b)

CLASSE VF1 CLASSE VF2

< 9,0 da 9,0 a 25,0

a) La specificazione di una classe di viscosità può essere sostituita da un valore di riferimento.

b) La classificazione non è applicabile al calcestruzzo con dimensione massima dell’aggregato maggiore di 22,4 mm.

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Prova di resistenza a segregazione con setaccio - Norma UNI EN 12350-11

La prova di resistenza a segregazione al setaccio è utilizzata per valutare la resistenza alla

segregazione del calcestruzzo autocompattante, secondo Le Linee Guida Europee e la Norma

UNI EN 206-9, con la metodologia di prova della Norma UNI EN 12350-11.

Dopo il campionamento, il calcestruzzo fresco è lasciato riposare per 15 minuti e si prende

nota dell’eventuale separazione di acqua d’essudamento. La parte superiore del campione

viene successivamente versata in un setaccio che presenta aperture con maglia quadrata di

lato 5 mm di lato. Una massa pari a (4,8 ± 0,2) kg, da un’altezza di (500 ± 50) mm. Dopo 2

minuti si registra la massa del materiale che è passato attraverso il setaccio. Il rapporto di

segregazione è infine calcolato come la percentuale del campione che è passata attraverso il

setaccio.

Ovviamente, la tendenza alla segregazione dell’impasto sarà tanto maggiore quanto più

elevata è la perdita causata dalla separazione della pasta di cemento dall’aggregato grosso a

causa della sua scarsa coesione ed eccessiva fluidità. Due sono le classi previste: SR1 e SR2

(Segregation Resistance: SR) con perdita di massa inferiore rispettivamente al 20% e al 15%.

Figura 6. Apparecchiatura per la prova di segregazione con setaccio (le misure sono in millimetri)

L’apparecchiatura, per la prova (igura 6), è costituita da: 1. Setaccio piano perforato, avente

aperture si sezione quadrata di 5 mm di lato; il telaio di 300 mm di diametro e alto 30 mm,

conforme alla ISO 3310-2; 2. recipiente dal quale può essere facilmente rimosso il setaccio per

sollevamento verticale; 3. contenitore per il campione di calcestruzzo, di plastica oppure

metallico, avente diametro interno di (300 ± 10) mm, capacità di 11 litri e il relativo

coperchio; 4. Bilancia con piattaforma piana sulla quale si possa posizionare il recipiente del

setaccio, la quale bilancia deve avere una portata di almeno 10 kg; 5. cronometro; 6.

termometro.

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CLASSI DI RESISTENZA ALLA SEGREGAZIONE CON SETACCIO

Porzione segregata in % a), b)

CLASSE SR1 CLASSE SR2

< 20 < 15

a) La specificazione di una classe di resistenza alla segregazione può essere sostituita da un valore massimo alternativo.

b) La classificazione non è applicabile al calcestruzzo contenente fibre o aggregato leggero.

CARATTERISTICHE DEL SCC IN FUNZIONE DELLA TIPOLOGIA DI

STRUTTURA DA REALIZZARE: SCELTA DEL CALCESTRUZZO

AUTOCOMPATTANTE

Come evidenziato precedentemente, per la valutazione delle caratteristiche del calcestruzzo

autocompattante da utilizzare, si farà ricorso a diversi metodi di prova, in quanto, nessuno di

essi preso singolarmente è in grado di fornire un quadro esaustivo delle proprietà reologiche

richieste per gli SCC.

Non bisogna dimenticare che “non esiste” il “calcestruzzo autocompattante”, ma una serie di

SCC che possono evidenziare caratteristiche più o meno marcate di fluidità, di resistenza alla

segregazione o di capacità di attraversamento. Pertanto, la scelta del calcestruzzo

autocompattante deve tenere conto delle particolari esigenze derivanti dalla difficoltà di

esecuzione del getto, della geometria, della percentuale di armatura e della distanza che il

calcestruzzo deve percorrere dal punto di getto.

Tutto ciò significa che calcestruzzi autocompattanti che posseggono stesse proprietà di

scorrimento (ad esempio, perché evidenziano un medesimo valore dello slump-flow)

possono, allo stesso tempo, essere contraddistinti da una tendenza alla segregazione o da una

capacità di attraversamento completamente differenti. Per questo motivo, basare la scelta del

calcestruzzo autocompattante sui risultati desunti da una soltanto delle metodologie di prova

sopra menzionate può risultare del tutto erroneo. Inoltre, è opportuno far presente che non

necessariamente per tutte le strutture è opportuno ricorrere all’impiego di calcestruzzi

autocompattanti contraddistinti dalla massima capacità di scorrimento (SF3) o dalla minore

viscosità (VF1) perché questa scelta espone al rischio di una maggiore tendenza dell’impasto a

segregare.

Allo stesso modo, non è detto che la scelta di viscosità elevate possa rivelarsi sempre la

soluzione migliore per un SCC, poiché se da una parte questo conduce ad una maggiore

resistenza alla segregazione, dall’altra riduce la capacità di scorrimento, il quale potrebbe

rivelarsi fondamentale quando, per la ridotta accessibilità dei punti di getto, si richiede che il

calcestruzzo fluisca per lunghe distanze. Da tutto ciò si può dedurre che, la scelta del

calcestruzzo autocompattante, deve tenere conto delle particolari esigenze derivanti dalla

difficoltà di esecuzione del getto, dalla geometria, dalla percentuale delle barre d’armatura,

dalla distanza che il calcestruzzo deve percorrere, il tutto al pari di quanto avviene nella scelta

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della lavorabilità dei calcestruzzi tradizionali con l’aggravante che, a causa dell’elevata fluidità

del calcestruzzo per la necessità di non dover ricorrere ad alcuna forma di vibrazione esterna,

la tendenza alla segregazione degli SCC risulta esaltata.

In accordo con quanto proposto nel presente articolo, si possono fare ora alcune

considerazioni riguardo alle proprietà dei calcestruzzi autocompattanti, in relazione alla

geometria dell’elemento strutturale, alla densità delle barre di armatura e alla distanza che

deve percorrere il calcestruzzo. Di seguito si riportano alcuni esempi, che possono essere

utili ai prescrittori, per individuare il calcestruzzo autocompattante che abbia delle

prestazioni coerenti sia con le caratteristiche dell’elemento strutturale da realizzare, sia con

modalità di messa in opera.

CLASSE DI SPANDIMENTO SF1

Appropriata per strutture debolmente armate quando al calcestruzzo non si richiede di

percorrere distanze superiori ai 2.5 m e il getto avviene dall’alto mediante l’utilizzo della

pompa (solette di civile abitazione) oppure quando occorre gettare elementi verticali quali pali

e paratie di fondazione;

CLASSE DI SPANDIMENTO SF2

Si presta per la realizzazione della maggior parte delle applicazioni correnti quali la

realizzazione di strutture verticali di notevole altezza, muri di sostegno e pilastri. Inoltre, essa

risulta particolarmente indicata per la realizzazione di platee di fondazione e pile da ponte.

CLASSE DI SPANDIMENTO SF3

Idonea per la realizzazione di strutture molto congestionate dalla presenza di ferri di armatura

quali i solai con travi a spessore, i nuclei ascensore, le paretine sottili oppure i muri di notevole

altezza, soprattutto quando il getto del conglomerato viene effettuato mediante pompa inserita

sul fondo del cassero. Va notato come la possibilità di gettare dal basso verso l’alto viene offerta

grazie all’elevata fluidità degli SCC e ha il vantaggio di eliminare completamente i nidi di ghiaia

per segregazione esterna oltre a favorire l’espulsione dell’aria dal calcestruzzo e, quindi, a

garantire l’ottenimento di un faccia-vista di eccellente qualità. Il pompaggio dal basso verso

l’alto del calcestruzzo viene effettuato collegando la pompa con una speciale connettore con

valvole a pistone.

CLASSE DI VISCOSITÀ VF1

Grazie al buon potere di autolivellamento e alle migliori proprietà di espulsione dell’aria

rispetto alla VF2, per essere impiegata in quelle strutture ove il facciavista rappresenta una

caratteristica predominante per l’opera. Inoltre, questa classe di consistenza risulta idonea

anche per la realizzazione di strutture di grande estensione (ad esempio, le platee di fondazione

e i muri di notevole sviluppo lineare) in quanto presenta, per via della più bassa viscosità

rispetto alla classe VF2, minore tendenza a creare “giunti freddi” in corrispondenza delle

riprese di getto.

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CLASSE DI VISCOSITÀ VF2

Consente di realizzare strutture sub-orizzontali quali rampe di accesso ai garage o ai parcheggi

multipiano.

CAPACITÀ DI ATTRAVERSAMENTO (Passing ability) PL1 o PL2

È legata con la dimensione minima dell’elemento strutturale e con l’interferro. Generalmente, si

richiede una classe di attraversamento PL1 o PL2 in quelle strutture rispettivamente con

dimensioni minime/interferri compresi tra 80 e 100 mm oppure minor.

CLASSE DI VISCOSITÀ VF2

È in relazione con la distanza che deve percorrere il calcestruzzo e con le dimensioni

dell’interferro: distanze inferiori a 5 m e interferri maggiori di 80 mm richiedono l’impiego di

calcestruzzi di classe SR1. La classe SR2 invece, risulta necessaria per distanze di scorrimento

superiori a 5 m o per interferri minori di 80 mm.

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