Calcestruzzo fresco

Lavorabilità…definizioni

• “attitudine di un calcestruzzo ad essere impastato, trasportato, posto in opera, compattato e rifinito senza che si verifichino segregazioni”

• “caratteristica che indica la capacità del calcestruzzo fresco a muoversi ed a compattarsi”

• la lavorabilità è una proprietà tipica del calcestruzzo fresco che condiziona anche le prestazioni del calcestruzzo in servizio.

• Tuttavia spesso la prescrizione è spesso disattesa in sede di progetto ed in cantiere con penalizzanti ed improprie aggiunte di acqua.

Importanza della lavorabilità?

Misura della lavorablità: 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 diminuzone 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)

• In base al valore di slump si definiscono

5 classi di consistenza, individuata dalla lettera S seguita da un numero da 1 a 5 che corrisponde ad un impasto sempre più fluido.

• 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.

Impasto

• (1) Dosaggio preciso dei vari componenti (metodi volumetrici e gravimetrici).

• (2) Miscelazione per ricoprire tutta la superificie delle particell e di aggregato con la pasta di cementoed omogenizzare l’impasto.

• La miscelazione si esegue in betoniera, 70-100 rivoluzioni a 12-20 giri al minuto. Non deve essere prolungata troppo a lungo per evitare evaporazione di acqua con dimunuzione di slump.

Trasporto

• I calcestruzzi vengono preparati nelle centrali di betonaggio e trasportati con autobetoniere (3-9 m3).

• Per tempi di trasporto lunghi è necessario aggiungere un ritardante per evitare che inizi la presa.

Posa in opera

• L’imapsto è una massa fluida costituita da componenti di diverso peso specifico e dimensioni, è qundi necessario prendere delle preacauzioni per evitare la separazione dei componenti durante l’operazione di riempimento delle casseforme (gettata)

Compattazione

• La compattazione del calcestruzzo ha lo scopo di eliminare o ridurre i vuoti contenuti nella massa.

• L’introduzione nelle casseforme per caduta libera da inglobare nel calcestruzzo dal 5 al 20 % di aria…se non venisse eliminata la reststenza meccanica del calcestruzzo indurito sarebbe seriamente compremessa

• compattazione si può eseguire a mano con barre di ferro oppure mediante vibratori immersi nella massa fluida.

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, a calcestruzzo fermo, aggregato grosso tende a scendere e la malta a risalire. Si ha a seguito di vibrazione intensa e prolungata

Bleeding (essudamento)

• Sedimentazione sul fondo delle particelle solide per effeto della gravità ed affioramento di acqua in superficie. É una forma di segregazione che porta anche ad uno spessore affiorante di 1 cm.

• Effetti positivi (se contenuto!) e negativi (sotto poca acqua, sopra troppa acqua!)

Ritiro plastico • Prima della presa il calcestruzzo può subire diminuzione

di volume dovuta a perdita di acqua per assorbimento da parte delle casseforme e/o per essudazione e successiva evaporazione.

• In climi caldi e zone molto ventilate si possono

produrre fessurazioni superficiali del manufatto. Si limita tale effetto bagnando le casseforme prima

della gettata e coprendo la superficie dei getti con teli umidi

• Reazione di idratazione del cemento avvengono con diminuzione di volume!!

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 affinche 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.

• L’effetto della temperatura è duplice. • Elevate temperature favoriscono evaporazione

dell’acqua ed accelerano la cinetica delle reazioni di idratazione.

30-50 °C inizialmente veloce poi si arresta per

lunghe stagionature 15-30 °C minore resistenze iniziali ma con

crescita costante < 15°C sviluppo resistenza troppo lento

Stagionatura in climi caldi

posa in opera sera/notte

raffredamento inerti

raffreddamento acqua impasto

cemento a basso calore di idratazione

mantenere getti umidi

barriere frangivento

Stagionatura in climi freddi

gettata in ore calde riscladamento inerti con vapore riscaldamento acqua 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 coimbentazione.

Quali fattori influenzano la lavorabilità?

• caratteristiche degli aggregati distribuzione granulometrica, Dmax, forma, tessitura

• quantità acqua di impasto

• dosaggio cemento

Combinazione degli aggregati

• Raramente l’aggregato a disposizione rientra nei fusi richiesti dalle norme, è quindi necessario combinare più aggregati in modo che nel complesso rientri nel fuso ganulometrico consigliato.

Esempio 1. combinazione di due aggregati di classe

granulometrica completamente separata

• Dal grafico, il passante al setaccio da 7 mm deve essere 42%

• La miscela deve contenere 42 % dell’aggregato che passa completamente al setaccio da 7 mm (sabbia!)

Esempio 2. combinazione di tre aggregati di granulometria

diversa e parzialmente sovrapposta

Calcolo degli impasti

• Stabilire la corretta composizione di un impasto in termini di quantità dei componenti necessari alla preparazione di 1 metro cubo di calcestruzzo dotato delle proprietà ottimali:

bassi costi

buona lavorabilità

elevata resistenza meccanica

elevata durevolezza

Procedura dell’American Concrete Institute (ACI)

• fissato Dmax, lavorabilità dipende dalla quantità di acqua, determinata dalla tabella, necessaria a fornire la lavorabilità desiderata con l’inerte a disposizione

• in funzione Rc desiderata dai grafici ACI si individua rapporto a/c

• noto rapporto a/c si calcola dosaggio cemento

• su tabelle ACI si determina volume solido di inerte grosso da impiegare con la sabbia per metro cubo di calcestruzzo

• noti volumi di acqua, cemento e aggrgato grosso si determina per differenza il volume della sabbia