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  • 7/24/2019 calcestruzzo strutturale

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    LINEE GUIDA SULCALCESTRUZZO STRUTTURALE

    Presidenza del Consiglio Superiore dei Lavori PubbliciServizio Tecnico Centrale

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    INDICE

    1. Oggetto e scopo delle presenti Linee Guida Pag. 982

    2. Campo di applicazione 9823. Definizioni 9824. Lavorabilit 982

    4.1 Misura della consistenza 9834.2 Fattori che influenzano la lavorabilit 9864.3 Perdita di lavorabilit 986

    5. Stagionatura 9875.1 Controllo delle differenze di temperatura durante la stagionatura 9905.2 Stagionatura ordinaria 9905.2.1 Effetto del tempo e dell'umidit 990

    5.3 Stagionatura accelerata con vapore a bassa pressione 9945.4 Conclusione 995

    6. Prescrizioni per il calcestruzzo 9956.1 Generalit 9956.2 Calcestruzzo indurito 9976.2.1 Resistenza a compressione 9976.2.2 Resistenza a trazione 9986.2.3 Energia di frattura 9986.2.4 Resistenze caratteristiche 9996.2.5 Norme di riferimento e modalit 999

    7. Durabilit e vita in servizio 10017.1 Durabilit del calcestruzzo e durabilit della struttura 10017.2 Vita in servizio 1008

    8. Il calcestruzzo ad alte prestazioni e ad alta resistenza 10128.1 Materiali componenti 10138.1.1 Cementi 10148.1.2 Rapporto a/c 10148.1.3 Additivi 10148.1.4 Aggiunte minerali 1016

    8.1.5 Aggregato 10198.2 Lavorabilit 10208.3 Propriet meccaniche del calcestruzzo ad alte prestazioni ead alta resistenza 10218.3.1 Resistenza a compressione 10218.3.2 Curve tensione-deformazione 10218.3.3 Resistenza alla trazione 10228.3.4 Modulo di elasticit 10238.3.5 Ritiro 10238.3.6 Scorrimento viscoso 1023

    Riferimenti bibliografici 1024

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    Linee guida sul calcestruzzo strutturale

    1. OGGETTO E SCOPO

    Le presenti Linee Guida intendono porsi quale primo avvio di un successivo svi-luppo normativo relativo al confezionamento e allimpiego del calcestruzzo strutturale.

    In particolare esse definiscono le condizioni operative per meglio ottenere lecaratteristiche prestazionali richieste.

    Esse, inoltre, introducono uninnovazione nellattuale quadro delle prescrizionitecniche attraverso la definizione del calcestruzzo ad alte prestazioni, finora nonregolato da alcuna norma.

    Nella predisposizione del testo sono stati tenuti in conto i pi recenti documen-ti normativi in Europa, tra i quali i codici CEB-FIP ed EC2 e la ENV 206.

    2. CAMPO DI APPLICAZIONELe presenti Linee Guida si applicano al calcestruzzo per usi strutturali, armato e

    non, ordinario e precompresso, con esclusione dei calcestruzzi leggeri.

    3. DEFINIZIONI

    Il calcestruzzo deve essere specificato in funzione della classe di resistenza, dellaclasse di esposizione, della dimensione nominale massima dellaggregato, dellaclasse di consistenza e della prevista vita in servizio.

    La composizione cemento, aggregato, acqua, additivi ed eventuali aggiunte deve essere stabilita in modo da soddisfare le specifiche prestazionali e minimizza-re i fenomeni di segregazione e di essudazione del calcestruzzo fresco.

    Nella scelta del tipo e della classe di cemento si deve tenere conto delle condi-zioni di esposizione, della velocit di sviluppo della resistenza, del calore di idrata-zione e della velocit alla quale esso si libera.

    Il contenuto minimo di cemento e il rapporto massimo acqua/cemento vannodefiniti principalmente sulla base delle condizioni ambientali di esposizione e delle

    prestazioni richieste; in ogni caso il calcestruzzo armato, ordinario o precompresso,deve contenere sufficiente cemento per assicurare un adeguato grado di protezionedellacciaio contro la corrosione.

    4. LAVORABILIT

    La lavorabilit, designata con il termine consistenza nella normativa vigen-te, un indice delle propriet e del comportamento del calcestruzzo nellinter-

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    vallo di tempo tra la produzione e la compattazione dellimpasto in situ nellacassaforma, o tra la produzione e la finitura, se richiesta.

    Poich le caratteristiche desiderate di durabilit e di resistenza meccanicapossono essere effettivamente raggiunte soltanto se la movimentazione, la posa

    in opera e la stagionatura avvengono correttamente, la lavorabilit imposta daltipo di costruzione e dai metodi di posa in opera adottati, in particolare dalmetodo di compattazione la cui efficacia va comunque garantita.

    Nello studio della composizione del calcestruzzo occorre conciliare lecaratteristiche dellimpasto fresco con i requisiti di resistenza meccanica e didurabilit dell'impasto indurito.

    Le propriet del calcestruzzo fresco collegate con la lavorabilit sono:1) la stabilit, ossia la capacit dellimpasto di mantenere, sotto lazione di forze

    esterne, luniformit di distribuzione dei componenti;

    2) la mobilit, ossia la facilit con la quale limpasto fluisce nella cassaformafino a raggiungere le zone meno accessibili;3) la compattibilit, ossia la facilit con la quale limpasto pu essere assestato

    nella cassaforma e laria intrappolata rimossa.Mobilit e stabilit sono in rapporto con la consistenza o rigidezza propria

    dellimpasto, e come questa dipendono dal contenuto dacqua, dalla tempera-tura e dalla presenza di additivi.

    Bench la consistenza non rappresenti lintera storia della lavorabilit, tutta-via nella tecnologia del calcestruzzo prassi consolidata controllare la lavora-bilit dellimpasto fresco attraverso misure della consistenza, essendo questeultime di semplice e rapida esecuzione.

    4.1. MISURA DELLA CONSISTENZA

    La consistenza, come la lavorabilit, il risultato di pi propriet reologichee, di conseguenza, non suscettibile di definizione quantitativa ma soltanto divalutazione relativa, sulla base del comportamento dellimpasto fresco a deter-minate modalit di prova.

    Nessuno dei metodi di prova proposti o in uso per la misura della consi-

    stenza pienamente soddisfacente e le propriet del calcestruzzo fresco chevengono prese ad indice della sua lavorabilit sono diverse da metodo ametodo.

    Pertanto, in generale la massima sensibilit di ogni metodo riguarda campidifferenti di lavorabilit e, a seconda del tipo di opera e delle condizioni digetto, va scelto il metodo pi appropriato di controllo del grado di consistenza.

    I metodi di misura della consistenza pi largamente adottati sono i seguenti:- abbassamento del cono (UNI 9418);- prova Vb (UNI 9419);

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    - indice di compattabilit (UNI 9420);- spandimento (UNI 8020 - metodo B).

    Su tali metodi basata la classificazione del calcestruzzo in funzione dellaconsistenza (Tabelle 1-4).

    Tabella 1 - Classi di consistenza mediante la misura dellabbassamento al cono.

    Tabella 2 - Classi di consistenza mediante il metodo Vb.

    Tabella 3 - Classi di consistenza mediante la misura della compatibilit.

    Tabella 4 - Classi di consistenza mediante la misura dello spandimento.

    Il metodo d misura pi diffuso quello che propone la valutazione dellaconsistenza mediante la misura dellabbassamento al cono.

    S1 da 10 a 40 UmidaS2 da 50 a 90 PlasticaS3 da 100 a 150 SemifluidaS4 da 160 a 210 FluidaS5 > 210 Superfluida

    Classe di consistenza Abbassamento mm Denominazione corrente

    V0 31V1 da 30 a 21V2 da 20 a 11V3 da 10 a 6V4 da 5 a 3

    Classe di consistenza Tempo Vb s

    C0 1,46C1 da 1,45 a 1,26C2 da 1,25 a 1,11C3 da 1,10 a 1,04

    Classe di consistenza Indice di compatibilit

    FB1 340FB2 da 350 a 410FB3 da 420 a 480FB4 da 490 a 550FB5 560 620FB6 630

    Classe di consistenza Spadimento mm

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    Al riguardo si hanno tre principali forme di abbassamento, in Figura 1.

    La prima forma, con abbassamento uniforme senza alcuna rottura dellamassa, indica comportamento regolare.

    La seconda, con abbassamento asimmetrico (a taglio), spesso indica man-canza di coesione; essa tende a manifestarsi cori miscele facili alla segregazio-ne. In caso di persistenza, a prova ripetuta, il calcestruzzo da ritenere inido-neo al getto.

    La terza, con abbassamento generalizzato (collasso), indica miscele magreoppure molto umide o, nel caso di calcestruzzi autolivellanti, additivate consuperfluidificanti.

    Miscele molto asciutte hanno un abbassamento nullo e quindi, in un certocampo di consistenza, possibile che non si registri alcuna differenziazione framiscele pur dotate di diversa lavorabilit: allora necessario il ricorso al meto-do Vb.

    Le miscele a consistenza plastica-semifluida cadono nel campo di maggiorsensibilit del metodo di abbassamento al cono.

    Pu anche succedere che per miscele magre tendenti alla rigidit, un abbas-samento regolare facilmente si tramuti in uno di tipo a taglio o a collasso. In tal

    caso ci si deve accertare del fenomeno, onde evitare che si indichino valoridiversi di abbassamento per campioni della stessa miscela.Per calcestruzzi fluidi e molto fluidi preferibile determinare la consistenzamediante la prova di spandimento alla tavola a scosse (UNI 8020 - metodo B).In generale, data la selettivit dei vari metodi di prova, si raccomanda di inter-pretare con cautela i risultati delle misure quando i valori cadono al di fuori deilimiti sottoindicati:

    Figura 1- Forme di abbassamento al cono.

    (a)

    REGOLARE

    (b)

    A TAGLIO

    VALORE DIABBASSAMENTO

    (c)

    A COLLASSO AUTOLIVELLANTE

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    abbassamento al cono: < 10 mm > 210 mm tempo Vb: < 5 secondi > 30 secondi indice di compattabilit: < 1,04 > 1,45 spandimento: < 340 mm > 620 mm

    4.2 FATTORI CHE INFLUENZANO LA LAVORABILIT

    La lavorabilit di un calcestruzzo influenzata da pi fattori: dal contenutodacqua, dalle caratteristiche particellari degli aggregati, dal tempo, dalla tem-peratura, dalle caratteristiche del cemento, dagli additivi.

    4.3 PERDITA DI LAVORABILIT

    La lavorabilit una propriet del calcestruzzo fresco che diminuisce colprocedere delle reazioni di idratazione del cemento. pertanto necessario chelimpasto possegga la lavorabilit non solo al momento della confezione, masoprattutto al momento della sua posa in opera.

    Se lintervallo di tempo che intercorre fra confezione e getto non breve, esoprattutto se la temperatura ambiente elevata, la lavorabilit iniziale deve esse-re maggiore di quella richiesta per la posa in opera. Nella pratica di cantiere si puricorrere, appena prima del getto, ad aggiunte dacqua (entro il rapporto a/c mas-simo consentito) e/o di additivi superfluidificanti (punto 10.4 UNI 9858).

    La perdita di lavorabilit un fenomeno che avviene nellambito della primaora (o delle prime 2 ore al massimo) dal termine delle operazioni dimpasto.

    Si riporta in Figura 2 unindicazione dellandamento della perdita di lavora-bilit di un insieme di calcestruzzi a consistenza iniziale fluida (vedi Tabella 1).

    Figura 2 - Andamento della diminuzione di lavorabilit degli impasti di calcestruzzo.

    Tempo dallimpasto (ore)

    Abbassamentoal

    coro(cm)

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    Accelerazioni della perdita di lavorabilit si possono verificare, senza varia-zioni del periodo di presa, con luso di additivi riduttori di acqua.

    A parit di altre condizioni, la temperatura dei costituenti influisce sulla quantitdacqua dimpasto necessaria per ottenere una determinata lavorabilit iniziale. A

    titolo orientativo si possono indicare i seguenti valori di lavorabilit iniziale che uncalcestruzzo assume, a parit di composizione, al variare della sua temperatura.

    Oltre a una minore lavorabilit iniziale laumento di temperatura, inducen-do una maggiore velocit della reazione didratazione del cemento, accentua ilfenomeno della perdita di lavorabilit. In particolare si osserva che per tempe-rature di 4050C raddoppia la velocit di decadimento della lavorabilitrispetto a quella che si avrebbe con temperatura intorno a 20C.

    5. STAGIONATURA

    linsieme di precauzioni che, durante il processo di indurimento, permet-

    te di trasformare limpasto fresco in un materiale resistente, privo di fessure edurevole. Con un adeguato periodo di stagionatura protetta, iniziato immedia-tamente dopo aver concluso le operazioni di posa in opera, il calcestruzzo puraggiungere le sue propriet potenziali nella massa e in particolare nella zonasuperficiale.

    La protezione consiste nellimpedire, durante la fase iniziale del processo diindurimento:a) lessiccazione della superficie del calcestruzzo, in primo luogo perch lac-

    qua necessaria per lidratazione del cemento e per il progredire delle rea-

    zioni pozzolaniche, nel caso in cui simpieghino cementi di miscela, e insecondo luogo per evitare che gli strati superficiali del manufatto induritorisultino porosi. Lessiccazione prematura rende il copriferro permeabile equindi scarsamente resistente alla penetrazione delle sostanze aggressive pre-senti nellambiente di esposizione.Nei manufatti a sviluppo orizzontale, in particolare lastre e pavimentazioni,la perdita dumidit nella fase in cui limpasto ancora plastico pu darluogo alla fessurazione da ritiro plastico.In generale, impedendo lessiccazione superficiale (stagionatura protetta) eottenendo di conseguenza un manufatto dotato di un copriferro pressoch

    5 15010 13020 9030 6040 50

    Temperatura C Lavorabilit (abbassamento al cono in mm)

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    impermeabile e privo di fessure, si garantisce, anche il raggiungimento dellaresistenza meccanica desiderata per il calcestruzzo;

    b) il congelamento dellacqua dimpasto prima che il calcestruzzo abbia rag-giunto un grado adeguato di indurimento;

    c) che i movimenti differenziali, dovuti a differenze di temperatura attraverso lasezione del manufatto, siano di entit tale da generare fessure.

    La risposta del calcestruzzo al processo di stagionatura dipende: dalla sua composizione: rapporto a/c, tipo e classe di cemento come pure

    tipo e qualit delle aggiunte. Un calcestruzzo di basso rapporto a/c prodottocon un cemento a rapido indurimento raggiunge pi rapidamente la resisten-za superficiale che assicura un ridotto grado di permeabilit, perci necessi-ta di minore stagionatura rispetto ai calcestruzzi con cemento che sidrata pi

    lentamente o ai calcestruzzi contenenti un quantitativo elevato di aggiunte dinatura pozzolanica. Con questultimo tipo di calcestruzzo si pu raggiungereil grado di durabilit atteso senza prolungare il periodo di stagionatura pro-tetta, scegliendo un rapporto a/c pi basso rispetto a quanto necessario inrelazione alla sola normativa sulla durabilit.

    dalla sua temperatura: questa pu aumentare a causa delle reazioni esotermichetra il cemento e lacqua. La velocit di indurimento in larga misura determina-ta dalla temperatura dei calcestruzzo: ad esempio a 35C la velocit di induri-mento doppia che a 20C e a 10C tale velocit circa met che a 20C.La temperatura del calcestruzzo in opera dipende dalle condizioni ambienta-

    li (temperatura, umidit relativa, presenza/assenza di vento), dalla temperatura deicostituenti il calcestruzzo, dal dosaggio, tipo e classe di cemento, dalle dimen-sioni dellelemento strutturale e dal sistema disolamento delle casseforme.

    Elementi a sezione sottile in casseforme senza isolamento termico, espostisin dallinizio a basse temperature ambientali e gettati con cementi a bassocalore didratazione, necessitano di unattenta e sorvegliata stagionatura.

    Se nel calcestruzzo avvengono fenomeni di congelamento prima che essoabbia raggiunto una sufficiente resistenza a compressione ( 5 N/mm2), il mate-riale riceve un danno permanente. Il valore d soglia (5 N/mm2) corrisponde a

    un grado didratazione sufficiente a produrre unautoessiccazione accompa-gnata dalla formazione di un volume di pori che permette allacqua che gela diespandere, senza danno per il calcestruzzo.

    Il tempo necessario perch il calcestruzzo raggiunga la resistenza a com-pressione voluta dovrebbe essere determinato sperimentalmente. dalle condizioni ambientali durante e dopo la stagionatura: una bassa umidit

    relativa, linsolazione e lalta ventosit accelerano lessiccazione dei calce-struzzo non adeguatamente protetto nei primi stadi dellidratazione.Finch lidratazione del cemento non abbia progredito per almeno 10-20 ore,

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    levaporazione dellacqua dalle superfici esposte del calcestruzzo avviene comeda una superficie bagnata, purch acqua sufficiente essudi in superficie. percidi notevole importanza impedire che durante le prime 24 ore dopo il getto les-siccazione sia eccessiva, se si vuole prevenire la fessurazione da ritiro plastico.

    Leffettiva quantit dacqua che pu essere perduta da una superficie di cal-cestruzzo esposta e bagnata pu essere stimata dalle Figure 3 e 4.

    I fattori decisivi che determinano la velocit di evaporazione sono la velocitdel vento e la differenza p tra la pressione parziale del vapore sullo strato dac-qua sulla superficie del calcestruzzo e la pressione parziale nellaria ambiente.

    Luso dei diagrammi pu essere illustrato con un esempio in cui la tempera-

    Figura 3 - Pressione parziale del vapore acqueo in funzione della temperatura.

    Figura 4 - Velocit di evaporazione in funzione della velocit del vento e dellapressione parziale del vapore.

    NotaI diagrammi dellefigure 3 e 4 sonoripresi dal Cap.10 della pubbli-cazione del CEB(Comit EuroInternational duBeton) Durableconcrete structu-

    res 1992.

    UMIDIT RELATIVA

    TEMPERATURA (C)

    VELOCIT DEL VENTO

    TASSO

    DIEVAPORAZIONE

    PRESSIONEPARZIALEDIVAPORDACQUA

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    tura dellacqua e del calcestruzzo sia di 27C e lumidit relativa UR sullo strato dac-qua il 100% (punto A di figura 3): se per laria la temperatura 25C e UR = 70%(punto B), la differenza p risulta (27 16,5) = 10,5 mm hg. Se si assume una velocitdel vento di 2 m/sec, la Figura 4 d una velocit di evaporazione di 0,39 kg/m2 h.

    Non possibile dare regole generali circa la velocit di evaporazione permessadalle superfici di calcestruzzo nelle fasi iniziali dellindurimento, dipendendo talevelocit dal tipo di calcestruzzo e specialmente dalla sua tendenza a essiccare. Per icalcestruzzi di Portland ordinario le norme ACI (American Concrete Institute) racco-mandano di prendere speciali precauzioni se la velocit di evaporazione vicina ad1 kg/m2 h. Nel caso dei cementi di miscela, che essudano meno, la soglia molto pibassa.

    Bench unessudazione non eccessiva sia vantaggiosa e riduca il rischio dei ritiroplastico, non si deve tuttavia dimenticare che essa conduce ad un calcestruzzo poro-

    so, in particolare in vicinanza della superficie.

    5.1 CONTROLLO DELLE DIFFERENZE DI TEMPERATURA DURANTE LA STAGIO-NATURA

    Non possibile stabilire esatti limiti per le differenze di temperatura che sonoaccettabili nelle sezioni trasversali in fase di indurimento, poich esse dipendono nonsolo dalla composizione dellimpasto e dalle caratteristiche di sviluppo della resisten-za, ma anche dalla forma geometrica dellelemento strutturale e dalla velocit con la

    quale il manufatto, dopo la rimozione dei casseri, raggiunge lequilibrio termico conlambiente.In base allesperienza, si raccomanda di rispettare i limiti seguenti per limitare le

    tensioni di origine termica:a) una differenza massima di 20C sulla sezione durante il raffreddamento dopo la

    rimozione dei casseri;b) una differenza massima di 10-15C attraverso i giunti di costruzione e per strutture

    con sezioni di dimensioni molto variabili.

    5.2 STAGIONATURA ORDINARIA

    Si definisce ordinaria la stagionatura che avviene alla temperatura ambiente, nel-lintervallo 5-35C con esclusione di qualsiasi intervento esterno di riscaldamento oraffreddamento.

    5.2.1 Effetto del tempo e dell'umidit

    In condizioni di temperatura e umidit costanti e tali da consentire il procederedelle reazioni di idratazione con andamento regolare, lo sviluppo della resistenza a

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    compressione del calcestruzzo in funzione della classe del cemento, a parit di ognialtro fattore di composizione, presenta landamento tipico di Figura 5.

    La presa e lindurimento dellimpasto cementizio dipendono dalla continuapresenza dacqua. Il calcestruzzo allatto del getto contiene una quantit dac-qua libera che assicura lidratazione del cemento. necessario fare in modo chequestacqua resti disponibile, o comunque possa essere rapidamente ripristina-ta sino a quando lo spazio riempito da acqua e cemento non sia in gran partesostituito da prodotti di idratazione. Il processo di idratazione (e quindi lindu-rimento) pu infatti progredire significativamente quando la tensione di vaporenei pori della pasta cementizia prossima al valore di saturazione (UR > 90%).

    In Figura 6 messo in luce il ridotto sviluppo di resistenza di provini di cal-cestruzzo conservati in ambiente secco o con moderata umidit relativa (50 e75%) rispetto a quello di provini mantenuti in un ambiente umido (UR > 95%).

    Occorre notare che anche i provini lasciati idratare per i primi giorni inambiente umido (curva 1) risentono di una successiva conservazione inambiente a ridotta umidit relativa: essi presentano infatti uno sviluppo dellaresistenza pi attenuato rispetto a quello dei provini conservati sempre inambiente umido.

    Gli effetti dellumidit di stagionatura vengono quantitativamente evidenzia-ti dalla normativa europea ove tratta dellesecuzione delle strutture (CEN/TC104 doc. N179):

    Figura 5 - Esempio di sviluppo della resistenza a compressione di calcestruzzidi pari composizione in relazione a tre classi di cemento (CNR, Boll. Ufficiale23.12.92, parte IV - Norme Tecniche).

    TEMPO (giorni)

    DOSAGGIO CEMENTO: 350 kg/m3

    RAPPORTO A/C: 0.60

    CLASSE DI CEMENTO:A: 32,5 R

    B: 42,5 RC: 52,5 R

    RESISTENZAACOMPRESSIONE(N/m

    m2)

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    Linee guida sul calcestruzzo strutturale

    - la durata della stagionatura protetta dipende dalle prevalenti condizioni cli-matiche della regione ove situato il getto. Una distinzione tra classi climati-che viene data in Tabella 5;

    Tabella 5 - Classi climatiche.

    - la stagionatura protetta deve essere prolungata finch lidratazione raggiungeun grado tale da assicurare le resistenze relative elencate in Tabella 6.

    Tabella 6 - Valori di proporzioni di resistenza (*) del calcestruzzo alla fine della stagio-natura.

    Nota (*)La proporzione di resistenza il rapporto tra la resistenza media del calcestruzzoalla fine del periodo di stagionatura e la resisteza media a 28 gg. del calcestruzzo confe-zionato, stagionato e provato in accordo con EN ISO 2735/12 e EN ISO 4102/1.

    Figura 6 - Effetto di diverse condizioni igrometriche di stagionatura sullo svi-luppo delle resistenze del calcestruzzo; provino di 10 cm di lato (CNR, Boll.Ufficiale 23.12.92, parte IV - Norme Tecniche).

    Classe U Umida > 80%Classe M Moderata Nellintervallo tra 65 80%Classe S Secca Nellintervallo tra 45 65%Classe SS Molto secca < 45

    Classi climatiche Definizione Umidit relativa media

    U 0,10M 0,40S 0,50SS 0,60

    Classi climatiche Proporzione di resistenza

    RESISTENZEACOMPRESSIONE(N/mm

    2)

    TEMPO (giorni)

    Umidit di stagionatura

    A Sempre a 95% U.R.

    I Sempre a 95% poi a 50%

    B Sempre a 75% U.R.

    C Sempre a 50% U.R.

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    Per quanto detto la stima della durata ottimale della stagionatura ordinariaprotetta un problema di una certa complessit. Lapproccio migliore sarebbequello di definire il valore limite di permeabilit che dovrebbe essere raggiuntonegli strati superficiali del calcestruzzo al termine della stagionatura protetta.

    Poich allo stato attuale non sono stati ancora definiti e accettati n i valori limi-te di permeabilit n le modalit secondo le quali misurare tale propriet neglistrati superficiali del manufatto, la durata della stagionatura protetta potrebbeessere stimata con riferimento alla resistenza meccanica in superficie.

    Occorre per tenere presente che non vi una stretta corrispondenza trapermeabilit e resistenza. Pertanto, se limportanza dellopera o se le condizio-ni estreme desposizione lo giustificano, si raccomanda d eseguire prove di per-meabilit in laboratorio secondo EN ISO 7031 (1994) su provini appaiati allastruttura, che hanno quindi vissuto la medesima stagionatura, ovvero su caro-

    te estratte dalla struttura stessa.Nella Tabella 7 sono riportati i tempi minimi di stagionatura, in giorni, rac-comandati dalla ENV 206 (UNI 9858) per strutture esposte in ambiente secco,umido o debolmente aggressivo.

    Quando le condizioni desposizione sono pi gravose, i tempi di stagiona-tura suggeriti nella Tabella 7 devono essere aumentati per essere sicuri che ilcopriferro sia diventato pressoch impervio alla penetrazione delle sostanzecontenute nellambiente di esposizione.

    Tabella 7 -

    La velocit di sviluppo della resistenza del calcestruzzo pu essere valutatadalla Tabella 8 (ENV 206 e UNI 9858). I dati riportati nella tabella sono relativia cementi Portland 42.5R e 32.5R.

    Tabella 8 -

    Temperatura del calcestruzzo (C) 5 10 15 5 10 15 5 10 15Condizioni ambientali durante la stagionatura Tempi espressi in giorniI) Non esposto ad insolazione diretta 2 2 1 3 3 2 3 3 2

    UR dellaria circostante 80%II) Insolazione diretta media o vento di 4 3 2 6 4 3 8 5 4

    media velocit o UR > 50%III) Insolazione intensa o vento di 4 3 2 8 6 5 10 8 5

    forte velocit o UR < 50%

    Sviluppo della resistenza del calcestruzzo Rapido Medio Lento

    Rapida < 0,5 42.5 RMedia 0,5 - 0,6 42.5 R

    < 0,5 32.5 R - 42.5 R

    Lenta In tutti gli altri casi

    Velocit di sviluppo a/c Classe di resistenzadella resistenza del cemento

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    Linee guida sul calcestruzzo strutturale

    Le indicazioni sopra riportate relative alle condizioni di stagionatura perconseguire unadeguata impermeabilit dello strato superficiale non prendonoin considerazione gli aspetti della sicurezza strutturale, in relazione ai qualideve essere stabilito un tempo minimo per raggiungere la resistenza voluta alla

    rimozione dei casseri.

    5.3 STAGIONATURA ACCELERATA CON VAPORE A BASSA PRESSIONE

    Tra i vari procedimenti di stagionatura accelerata, che essenzialmente fannointervenire un apporto di calore, quello del riscaldamento mediante vaporelibero il pi diffuso.

    Esso consiste nel sottoporre il calcestruzzo, dopo il getto, alleffetto combi-nato di calore e umidit mediante invio di vapor saturo a bassa pressione nel-

    lambiente di trattamento.Un trattamento adeguato pu consentire lo sviluppo a 24 ore, o anche a tempi pibrevi, di resistenze meccaniche a compressione dellordine del 60% di quelle che sipotrebbero ottenere a 28 gg con la maturazione normale (20C; 100% UR).

    Per contro, i calcestruzzi maturati a temperature elevate mostrano in segui-to resistenze finali minori di quelli maturati normalmente.

    Poich per in pratica difficilmente si realizza una stagionatura umida per periodiprolungati, ne consegue che anche a tempi lunghi la resistenza effettiva risulta spessomaggiore per i calcestruzzi maturati ad alta temperatura iniziale che per gli altri.

    Nel trattamento del calcestruzzo con vapore a bassa pressione si possonodistinguere: una fase di prestagionatura, una di aumento della temperatura, unadi permanenza alla temperatura massima e una di raffreddamento (Figura 7).

    Figura 7 - Esempio di stagionatura a vapore alla pressione ordinaria.

    1) prestagionatura da2 a 6h;

    2) riscaldamento nonsuperiore a 20C/h;

    3) periodo alla massi-ma temperatura;

    4) raffredamento nonsuperiore a 10C/h.(temperatura inizialedellimpasto: 13C)

    TEMPO (h)

    TEMPERATURAD

    ELFORNO

    (C)

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    Le caratteristiche delle fasi hanno uninfluenza determinante sulle resistenze fina-li. Inoltre leffetto del trattamento termico dipende anche dalla natura del cemento.

    Perci, prima dellinizio della produzione, conviene procedere a indagini speri-mentali sui componenti e sul trattamento termico previsto, tenendo presenti regole e

    limitazioni, relativamente a ciascuna fase, riportate nel punto 10.7 della ENV 206 odella UNI 9858.Limpiego di additivi superfluidificanti, che consentono di confezionare calce-

    struzzi fluidi cori rapporto a/c estremamente basso, sta portando a modifiche rilevantinelle modalit della stagionatura accelerata a vapore a bassa pressione.

    Vi infatti la possibilit, se non di eliminare il trattamento a vapore, di ridurre latemperatura massima di processo intorno ai 30-40C, ovvero a circa la met di quellinormalmente in uso.

    Vengono cos soppressi gli svantaggi dovuti alla scelta di tempi troppo brevi di pre-

    stagionatura, svantaggi tanto maggiori quanto pi alta la temperatura di processo epi alto il rapporto a/c, e di quelli dovuti a variazioni termiche troppo rapide poich,dimezzando la temperatura di processo, si pu, a parit di tempo, dimezzare la velo-cit di riscaldamento.

    In questa situazione la resistenza meccanica a lungo termine si avvicina notevol-mente a quella del calcestruzzo stagionato normalmente.

    La riduzione del rapporto a/c permessa dalluso dei superfluidificanti contribuisceallincremento della resistenza meccanica entro le prime 24 ore.

    5.4 CONCLUSIONE

    Una buona stagionatura necessaria per conseguire un risultato ottimale da unbuon calcestruzzo.

    Una stagionatura non corretta rende mediocre un calcestruzzo altrimenti buono,ma una stagionatura corretta non pu compensare le deficienze di composizione e discelta dei componenti del calcestruzzo; tutti gli sforzi tesi a migliorare le condizioni distagionatura risultano vani se la qualit del calcestruzzo inadeguata.

    6. PRESCRIZIONI PER IL CALCESTRUZZO6.1 GENERALIT

    Il calcestruzzo va di regola specificato dal progettista come miscela pro-gettata con riferimento alle propriet richieste (calcestruzzo a prestazionegarantita).

    Tuttavia, su richiesta della Stazione Appaltante, il calcestruzzo pu essere specifi-cato come miscela prescritta (calcestruzzo a composizione richiesta), prescrivendola composizione in base al risultati di prove preliminari effettuate secondo la proce-

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    Linee guida sul calcestruzzo strutturale

    dura di seguito definita, o in base allesperienza a lungo termine acquisita su calce-struzzo simile.

    Per miscela progettata si intende un calcestruzzo per il quale il progettista ha laresponsabilit di specificare le prestazioni richieste e ulteriori caratteristiche e per il

    quale Il produttore responsabile della fornitura di una miscela conforme alle presta-zioni richieste e alle ulteriori caratteristiche.Per miscela a composizione richiesta sintende un calcestruzzo del quale il pro-

    gettista specifica la composizione della miscela e i materiali da utilizzare. Il produtto-re responsabile della fornitura della miscela specificata cos come richiesta, ma nonrisponde delle prestazioni effettive della stessa.

    Nel caso di calcestruzzo a composizione richiesta occorre presentare una docu-mentazione delle prove preliminari effettuate, volta a garantire che la composizionerichiesta sia adeguata per soddisfare tutti i requisiti riguardanti le prestazioni del cal-

    cestruzzo nelle fasi fresca e indurita, tenendo conto dei materiali componenti da uti-lizzare e delle particolari condizioni del cantiere.I dati fondamentali per i calcestruzzi a prestazione garantita, da indicarsi in tutti i

    casi, comprendono:a) classe di resistenza;b) massima dimensione nominale degli aggregati;c) prescrizioni sulla composizione del calcestruzzo a seconda della sua destinazione

    duso (per es. classe di esposizione ambientale; calcestruzzo semplice o armato,normale o precompresso);

    d) classe di consistenza.Se del caso, dovranno essere determinate le seguenti caratteristiche

    e.1) Caratteristiche del calcestruzzo indurito:- resistenza alla penetrazione dellacqua ai fini della permeabilit;- resistenza ai cicli di gelo e disgelo;- resistenza allazione combinata del gelo e di agenti disgelanti;- resistenza agli attacchi chimici;- requisiti tecnici aggiuntivi.e.2) Caratteristiche della miscela- tipo di cemento;

    - classe di consistenza;- contenuto daria;- sviluppo di calore durante lidratazione;- requisiti speciali riguardanti gli aggregati;- requisiti speciali concernenti la resistenza alla relazione alcali-silice;- requisiti speciali riguardo alla temperatura del calcestruzzo fresco;- requisiti tecnici aggiuntivi.

    Nel caso di calcestruzzo preconfezionato vanno prese in considerazione condi-zioni supplementari relative al trasporto e alle procedure di cantiere (tempo e fre-

    quenza delle consegne, trasferimento per pompaggio o per nastro trasportatore, ecc.)

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    Linee guida sul calcestruzzo strutturale

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    6.2 CALCESTRUZZO INDURITO

    6.2.1 Resistenza a compressione

    La resistenza a compressione del calcestruzzo viene espressa in termini di resi-stenza caratteristica, definita come quel valore al di sotto del quale viene a trovarsi dalpunto di vista probabilistico il 5% dellinsieme di tutti i possibili valori di resistenzamisurati sul calcestruzzo in esame. La resistenza dovr essere determinata con lemodalit previste dalle norme di seguito elencate.

    Classi di resistenza a compressioneIl calcestruzzo classificato in base alla resistenza a compressione, espressa come

    resistenza caratteristica Rck oppure fck . La resistenza caratteristica Rck viene determi-

    nata sulla base dei valori ottenuti da prove a compressione a 28 giorni su cubi di 150mm di lato; la resistenza caratteristica fck viene determinata sulla base dei valori otte-nuti da prove a compressione a 28 giorni su cilindri di 150 mm di diametro e 300 mmdaltezza; i valori espressi in N/mm2 elencati nella tabella seguente risultano compre-si in uno dei seguenti campi:- calcestruzzo non strutturale: 8/10- 12/15- calcestruzzo ordinario: 16/20 - 45/55- calcestruzzo ad alte prestazioni: 50/60 - 60/75- calcestruzzo ad alta resistenza: 70/85 - 100/115

    Classi resistenza per calcestruzzo normale

    C8/10 8 10 Non strutturaleC12/15 12 15 C16/20 16 20 OrdinarioC20/25 20 25 C25/30 25 30

    C30/37 30 37 C35/45 35 45 C40/50 40 50 C45/55 45 55 C50/60 50 60 Alte prestazioniC55/67 55 67 C60/75 60 75 C70/85 70 85 Alta resistenzaC80/95 80 95 C90/105 90 105 C100/115 100 115

    Classe f ck Rck Categoriadi resistenza N/mm2 N/mm2 del calcestruzzo

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    Linee guida sul calcestruzzo strutturale

    6.2.2 Resistenza a trazione

    La resistenza a trazione del calcestruzzo dovr essere prescritta e misurata ocome resistenza indiretta (per spacco, fct,sp, prova brasiliana; a flessione fct,fl,

    prova su tre punti; rispettivamente UNI 6135 e UNI 6130) o come resistenzadiretta (prova assiale, fct, RILEM CPC7 ovvero ISO 4108).I risultati ottenuti con i metodi di prova sopra elencati non sono strettamen-

    te intercambiabili.

    Classi di resistenza a trazioneIl calcestruzzo pu essere classificato, se richiesto, in base alla sua resisten-

    za a trazione assiale caratteristica fck come indicato nella seguente tabella:

    Classi resistenza a trazione assiale per calcestruzzo di peso normale

    6.2.3 Energia di frattura

    Lenergia di frattura, definita come lenergia dissipata durante la propagazio-ne unitaria (cio per unit di superficie) di una fessura dovuta a trazione, ovve-ro (a meno del segno) come il lavoro necessario per far propagare di una quan-tit unitaria una fessura, una caratteristica intrinseca del materiale calcestruz-zo la cui valutazione utile per la modellazione del comportamento in trazio-ne (fase fratturata).

    In mancanza di prove specifiche di trazione diretta o indiretta, lenergia difrattura pu essere valutata con la seguente relazione:

    GF = 0.2 F0. 7cm(J/m

    2 ovvero N/m)dove (F = (10 + 1.25 da), essendo da (= 8 32 mm), la dimensione massimadellaggregato.

    Lespressione suddetta vale per calcestruzzi non additivati con fumo di sili-ce, essendo questi ultimi caratterizzati da minore tenacit (minore energia difrattura) e da minore sensibilit alla dimensione massima dellaggregato. Taledeterminazione in accordo con le raccomandazioni RILEM TC50 (Recom-

    mendations Materials and Structures, vol. 18, 1985).

    T1.0 1.0T1.5 1.5T2.0 2.0T2.5 2.5T3.0 3.0T3.5 3.5T4.0 4.0

    Classe di consistenza a trazione f ck N/mm2

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    6.2.4 Resistenze caratteristiche

    La resistenza del calcestruzzo viene espressa in termini di resistenza carat-teristica Rck o fck come indicato in precedenza, ed determinata sulla base dei

    valori ottenuti a 28 giorni su cubi di 150 mm di lato o cilindri 150/300 mm (rap-porto diametro/altezza).La resistenza media a trazione fctm pu anche essere espressa, in via appros-

    simata e sempre a 28 giorni, dai risultati della prova di trazione indiretta, oppu-re tramite la relazione (FIP-CEB Model Code 90 ed EC2):

    fctm = 0.30 fck2/3 = 0.27Rck

    2/3 (N/mm2)La resistenza caratteristica a trazione fctk (se richiesta) pu essere assunta

    pari a 0.70 fctm

    6.2.5 Norme di riferimento e modalit

    I procedimenti e le modalit per la preparazione e la conservazione dei pro-vini e per lesecuzione delle prove sono oggetto delle seguenti norme:- UNI 6126 e 6128, che stabiliscono rispettivamente le modalit per il prelievo

    dei campioni di calcestruzzo in cantiere e per la confezione in laboratorio dicalcestruzzi sperimentali;

    - UNI 6127 e 6129, che stabiliscono le modalit per la preparazione e la sta-gionatura dei provini d calcestruzzo rispettivamente prelevati in cantiere e

    confezionati in laboratorio;- UNI 6130, che si riferisce a forme e dimensioni dei provini di calcestruzzo perprove di resistenza meccanica e relative casseforme. Questa norma prescrivelutilizzazione, in via normale, di provini cubici per la rottura a compressionee a trazione indiretta per spacco, di provini prismatici di sezione quadrata perla rottura a trazione indiretta per spacco, e di provini prismatici di sezionequadrata per la rottura a trazione indiretta per flessione.

    Per la rottura a compressione e a trazione indiretta tuttavia previsto che, incasi particolari, possano essere anche impiegati provini cilindrici aventi altezzadoppia del diametro;- UNI 6131, che stabilisce i criteri e le modalit per il prelievo di campioni da

    calcestruzzo gi indurito e per la preparazione di provini;- UNI 6132 e 6134, che stabiliscono il procedimento da seguire per la deter-

    minazione della resistenza a compressione di provini predisposti allo scopo e,rispettivamente, di monconi di prismi rotti a flessione;

    - UNI 6133, relativa allesecuzione della prova di rottura a trazione per flessio-ne;

    - UNI 6135, relativa allesecuzione delle prove di rottura a trazione diretta eindiretta;

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    - UNI 6186, che riguarda le presse idrauliche appositamente progettate ecostruite per prove d compressione su materiali, come il calcestruzzo, chepresentano piccole deformazioni prima della rottura.

    Con riferimento alla prova di rottura a compressione, lattendibilit e la ripe-

    tibilit dei risultati sono condizionati dal rispetto delle modalit esecutive pre-cisate nelle norme.In particolare:

    - deviazione di planarit sulle facce del provino superiori a quelle di norma(100 m = 0.10 mm) possono determinare riduzioni significative della resi-stenza rilevata dalla prova;

    - gradienti di carico superiori a quello previsto dalla norma (0.5 0.20N/mm2/s) portano ad una sovrastima della resistenza a compressione, gradientiminori ad una sottostima.

    Per la misura della resistenza a compressione permesso, in alternativa aicubi, limpiego di provini cilindrici o prismatici. In tal caso occorre spianare edeventualmente molare le facce, oppure ricoprirle con uno strato cementiziorasato d adeguata resistenza e rigidezza (capping).

    Non consentito procedere alla rottura tramite interposizione, fra i provinie i piatti della pressa, di materiali deformabili: in tal modo si otterrebbero infat-ti valori di resistenza pi bassi, in quanto lespansione trasversale dello stratodeformabile tende a spaccare Iongitudinalmente il provino.

    I valori della resistenza a compressione sono dipendenti dalla geometria edalle dimensioni del provino. Per tenere conto di tali influenze, si utilizzano ifattori di conversione riportati nelle tabelle seguenti:

    Fattori di conversione fra resistenze a compressione misurate su cubi di di diver-sa dimensione.

    Fattori di conversione fra resistenze a compressione misurate su cilindri di didiversa dimensione e di pari snellezza h/d=2.00.

    Indici delle resistenze 110% 100% 95% 92% 90%a compressionesu cubi di spigolo 1

    Spigolo 1 (mm) 100 150 200 250 300

    Indici delle resistenze 102% 100% 97% 95% 91%a compressionesu cilindridi dimensioni h/d

    Snellezza h/d (mm/mm) 100/200 150/300 200/400 250/500 300/600

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    Fattori di conversione fra resistenze a compressione di cubi l=150 mm e cilin-dri =150 mm, h=300 mm

    Fattori di conversione fra resistenze a compressione misurate su cilindri di paridiametro ma diversa snellezza h/d

    I fattori di conversione riportati nelle diverse tabelle non sono fra loro corre-labili.

    In generale i provini grandi danno resistenze minori dei provini piccoli, iprovini cilindrici danno resistenze minori dei provini cubici e i provini snellidanno resistenze minori dei provini tozzi.

    Inoltre quanto maggiore la resistenza a compressione del calcestruzzo inesame, tanto pi i rapporti di conversione tendono allunit.

    7. DURABILIT E VITA IN SERVIZIO

    7.1 DURABILIT DEL CALCESTRUZZO E DURABILIT DELLA STRUTTURA

    Agli effetti della vita in servizio occorre distinguere tra durabilit potenzialedel calcestruzzo, inteso come materiale da utilizzare in una specifica condizio-ne ambientale, e durabilit effettiva del calcestruzzo in opera, cio con le pro-priet che esso ha nel contesto della struttura.

    Premesso che ogni fenomeno di deterioramento che si manifesta in unastruttura la conseguenza dellincompatibilit tra qualit locali del calcestruz-zo e condizioni locali di esposizione, appare evidente che la vita in servizioassociata al calcestruzzo come materiale potr essere effettivamente raggiuntanella struttura purch, a posa in opera avvenuta, la qualit del calcestruzzo nonsia stata in qualche modo compromessa e purch le condizioni di esposizionestimate in sede di progetto non subiscano nel tempo variazioni di rilievo.

    I fattori responsabili di variazioni negative delle propriet locali del calce-struzzo possono avere origine:a) dalla complessit delle scelte architettoniche e progettuali;

    Indici di resistenza 118% 100% 92%a compressionedi cilindri di snellezza h/d

    Snellezza h/d 1,00 2,00 4,00

    Res. cubica < 25 N/mm2 Rcilindro = 0,80 RcuboRes. cubica 25 e 60 N/mm2 Rcilindro = 0,83 Rcubo

    Res. cubica 60 N/mm2 Rcilindro = 0,85 Rcubo

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    Linee guida sul calcestruzzo strutturale

    b) dalladozione di procedere di lavorazione non adatte alla specifica applica-zione o, se adatte, non attuate correttamente;

    c) dallinefficacia del controllo di qualit;d) dallimpiego di materiali non idonei negli interventi di ripristino.

    Poich quanto specificato nel presente paragrafo circa la composizione delcalcestruzzo (Tabella 11) ha come scopo lottenimento di un materiale conridotta permeabilit, fondamentale per la durabilit della struttura evitare:a) la presenza di vuoti dovuti a inadeguata compattazione o a non omogenea

    distribuzione dellimpasto nelle casseforme;b) la formazione di fessure da ritiro plastico;c) linterruzione anticipata della stagionatura protetta;d) la riduzione del copriferro al di sotto del limite minimo previsto.

    Ai fini della durabilit, il calcestruzzo dovrebbe avere un coefficiente di

    permeabilit K inferiore o uguale a 110-11

    m/s, o una resistenza alla penetra-zione dacqua secondo ISO 7031-1994 (UNI EN 07.04.113.0), con valore mas-simo non superiore a 50 mm e valore medio non superiore a 20 mm.

    Sono quindi da considerare equivalenti i due limiti seguenti, relativi allim-permeabilit di un calcestruzzo:- il coefficiente di permeabilit K 110-11 m/s- lo spessore medio di penetrazione dellacqua 20 mm.

    Il valore medio di penetrazione non superiore a 20 mm per il quale il mate-riale ritenuto adeguatamente impermeabile non ha giustificazione fisica, ma stato dedotto stilla base di indagini sperimentali.

    Come stato detto in precedenza, il controllo della permeabilit attraversoprove di penetrazione dellacqua e giustificato soltanto nel caso di opere di par-ticolare importanza considerando gli oneri derivanti dagli studi di laboratorioche occorre effettuare nella fase di scelta dei rapporti di composizione e dalleverifiche della qualit del calcestruzzo in opera, attraverso il prelievo di carote.

    Nella pratica ordinaria il controllo di qualit del calcestruzzo durabile , pisemplicemente, basato sulla misura della resistenza a compressione (resistenzacaratteristica).

    Il criterio ha come riferimento la relazione permeabilit - rapporto a/c - resi-

    stenza meccanica.Al diminuire di a/c, diminuisce il volume dei pori capillari o penetrabili dalle

    sostanze nellambiente di esposizione e di conseguenza diminuisce la permea-bilit, mentre aumenta la resistenza meccanica.

    Bench non vi sia una relazione lineare decrescente tra permeabilit e resi-stenza, tuttavia il controllo della durabilit attraverso la resistenza risulta suffi-cientemente affidabile.

    Il grado di affidabilit senzaltro maggiore di quello che si avrebbe qua-lora il controllo venisse effettuato mediante la misura del rapporto a/c, con-

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    siderando che i metodi per valutare il dosaggio dellacqua e del cemento inun calcestruzzo non sono semplici e soprattutto non sono sufficientementeprecisi.

    La Tabella 11 mostra come quasi sempre la resistenza caratteristica per la

    durabilit sia piuttosto elevata, al punto da poter risultare maggiore della resi-stenza introdotta usualmente nel calcolo strutturale. In tale circostanze, la clas-se del calcestruzzo da adottare nel progetto va definita in base alle esigenzedella durabilit, anche se in tal modo risulter esuberante rispetto alIe pure esi-genze statiche.

    Linterruzione anticipata della stagionatura protetta ha notevoli effetti nega-tivi sulla permeabilit, perch causa una diminuzione del grado didratazionedel legante. Alle temperature ordinarie la velocit di idratazione del cementodiminuisce a valori trascurabili se lumidit relativa interna dellimpasto scende

    al di sotto dell80%.Quando la stagionatura protetta viene interrotta e lacqua che non ha anco-ra reagito allontanata a causa dellessiccamento subito dal calcestruzzo nel-lequilibrare la sua umidit interna con quella dellaria, la porosit dei poripenetrabili dalle sostanze contenute nellambiente cio dei pori che determi-nano la permeabilit, noti anche come pori capillari risulter piuttosto alta,indipendentemente dal basso rapporto acqua/cemento usato.

    Pertanto la permeabilit sar maggiore proprio negli stati pi esterni, cionella zona della struttura alla quale affidato il compito di rallentare la pene-trazione degli agenti esterni.

    Oltre ai fattori discussi, sulla durabilit della struttura influiscono il micro-clima e i dettagli di progetto.

    Il microclima rappresenta le condizioni di esposizione effettivamente esi-stenti a contatto con la superficie della struttura. Esso pu essere diverso dalmacroclima e, con riferimento alla struttura, diverso da zona a zona: a causarediversit e variabilit concorrono i dettagli di progetto e situazioni particolariche si manifestano durante il servizio.

    Pertanto natura ed entit del deterioramento nel tempo dipenderanno dallamaggiore o minore compatibilit tra microclima e qualit locale del calcestruz-

    zo in opera.In conclusione, tenuto conto che, allo stato attuale delle conoscenze, non

    possibile sottoporre le decisioni assunte ad unanalisi dei rischio, progettare infunzione di una data vita in servizio non esclude a priori la necessit di dovereffettuare interventi di manutenzione al fine di mantenere la funzionalit dellacostruzione. Lo scopo che in ogni caso si raggiunge di limitare gli effetti dele-teri della penetrazione delle sostanze potenzialmente aggressive presenti nel-lambiente di esposizione e quindi di ridurre numero, estensione e gravit degliinterventi di manutenzione.

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    Linee guida sul calcestruzzo strutturale

    DurabilitI processi a rischio per la durabilit di una struttura in calcestruzzo armato

    esposta in ambiente naturale, fatta eccezione per la reazione alcali-aggregato,sono lattacco chimico, la corrosione dellarmatura e i cicli di gelo e disgelo.

    Gli agenti aggressivi che attaccano con effetti deleteri la matrice legante delcalcestruzzo sono elencati nella Tabella 9, insieme al grado di attacco prodot-to in base alla concentrazione.

    Tabella 9 -

    La corrosione dellacciaio nel calcestruzzo un processo elettrochimico conun anodo dove il ferro si discioglie, un catodo dove si producono ioni OH- e siconsuma ossigeno gassoso, e un elettrolita per il passaggio della corrente.

    Fino a quando il pH della fase liquida che permea i pori della matrice alsuo livello naturale, cio nellIntervallo 13-13,8 e la concentrazione degli ionicloruro espressa come percentuale in peso sul contenuto di cemento, non supe-ra la soglia critica, variabile da 0,2 a 0,4%, la reazione anodica controllata daun film di ossido ferrico passivante di caratteristiche tali da costruire uneffica-ce barriera tra metallo e liquido dei pori.

    Quando per lalcalinit del liquido dei pori viene neutralizzata dallanidri-de carbonica dellaria e il pH scende al di sotto di 11,5, o quando nella faseliquida la concentrazione dei cloruri penetrati dallambiente esterno supera illivello critico, il film passivante viene distrutto e pu iniziare il processo di cor-

    rosione attiva.La concentrazione in volume dellanidride carbonica nellaria intorno allo

    0,03-0,04% nelle zone rurali, ma pu raggiungere lo 0,4% in alcune aree urbane.La penetrazione dellanidride carbonica avviene secondo un fronte davan-

    zamento abbastanza distinto e nella reazione sono coinvolte tutte le fasi idratedella pasta di cemento. Lanidride carbonica reagisce come acido carbonico,perci la reazione avviene se nei pori del calcestruzzo presente un minimodacqua.

    Considerando che, in pratica, per raggiungere il fronte di carbonatazione la-

    Debole Moderato FortepH 6,5 - 5,5 5,5 - 4,5 4,5 - 4,0CO2 aggressiva (mg CO2/1) 15 - 30 30 - 60 60 - 100Ioni ammonio (mg NH4

    +

    /1) 15 - 30 30 - 60 60 - 100

    Ioni magnesio (mg NH2+/1) 100 - 300 300 - 1500 1500 - 3000Ioni solfato (mg SO4

    2-/1) 200 - 600 600 - 3000 3000 - 6000

    Ioni solfato (mg SO42-/Kg di

    terreno seccato allaria) 2000 - 6000 6000 - 12000 3000 - 6000

    Agente aggressivo nelle acque Grado di attacco

    Agente aggressivo nel terreno

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    nidride carbonica deve diffondersi attraverso lo spessore di impasto gi carbo-natato, qualora i pori siano pieni dacqua la velocit di carbonatazione decadeper la lentezza con la quale lanidride carbonica diffonde attraverso il liquido.

    Gli ioni cloruro penetrano nella matrice legante dellimpasto per diffusione

    e avanzano pi rapidamente del fronte di carbonatazione. La penetrazioneavviene sia nel calcestruzzo saturo dacqua che in quello parzialmente essicca-to. I cloruri reagiscono soltanto con lalluminato di calcio a formare cloroallu-minato di calcio idrato, ma la reazione meno determinante per quanto riguar-da il rallentamento della penetrazione.

    In definitiva i fattori ambientali che promuovono il processo di corrosionesono lanidride carbonica e/o i cloruri; una volta che il metallo stato depassi-vato, concorrono a mantenere attivo il processo lumidit relativa dellaria, chedetermina quella interna del calcestruzzo, e il rifornimento di ossigeno, indi-

    spensabile per mantenere attiva la reazione catodica.In condizione di clima secco, quando la resistivit dei calcestruzzo pusuperare 100.000 cm, il processo di corrosione inibito anche in presenza diunalta concentrazione di cloruro, nonostante che la porosit priva dacquafaciliti lingresso dellossigeno.

    La velocit di corrosione aumenta con la temperatura e con lumidit relati-va interna del calcestruzzo: essa diventa significativa quando questultima supe-ra il 75% raggiunge un massimo intorno al 95%, quindi decade rapidamente ediventa trascurabile a saturazione per la bassa velocit con la quale lossigenosi diffonde nei pori pieni dacqua o quasi.

    Il comportamento descritto suggerisce che il fattore controllante la velocitdi corrosione soprattutto la resistivit del calcestruzzo: sono considerati criti-ci valori di resistivit minori di 5000-10000 cm.

    Oltre al processo di corrosione, anche lattacco da gelo-disgelo e quello chi-mico sono influenzati dal grado di saturazione del calcestruzzo e quindi dallecondizioni prevalenti di umidit dellambiente di esposizione.

    Tutti i processi di deterioramento richiedono acqua: il fattore importante lostato di umidit nel calcestruzzo, che si mantiene costante quando staziona-ria lumidit esterna.

    Quando questultima variabile, occorre tenere presente che il calcestruz-zo assume acqua dallambiente pi rapidamente di quanto la perde e di conse-guenza lumidit media interna tende a essere pi alta dellumidit dellam-biente.

    Il principio vale anche per le strutture in ambiente marino, nella zonadel bagnasciuga, e questo significa che anche durante il periodo nonbagnato il calcestruzzo continua a essere pressoch saturo. Linfluenza del-lumidit interna del calcestruzzo sui vari tipi di processo evidenziatanella Tabella 10.

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    Tabella 10 -

    Le sostanze naturali pi comuni che si attivano in presenza di umidit delcalcestruzzo sono: lanidride carbonica, necessaria per la carbonatazione, los-sigeno, necessario per la corrosione, gli ioni cloruro, che promuovono la cor-rosione depassivando lacciaio dellarmatura, gli acidi, che sciolgono la matri-ce cementizia, i solfati, che danno reazione espansiva con il cemento, gli alca-li liberati nellidratazione del cemento, che possono eventualmente reagire conalcuni tipi di aggregato.

    Le misure di prevenzione che devono essere adottate nel caso della reazio-ne alcali-aggregato e nel caso di attacchi da parte di sostanze provenienti daambienti non naturali (ad esempio da lavorazioni e scarichi industriali) vannodecise in relazione alla specifica situazione. Per la reazione alcali-aggregato consigliabile consultare un esperto con competenza diretta sullargomento.

    Per il calcestruzzo, inteso come materiale, la composizione e i componentiin grado di meglio garantire la durabilit sono stati individuati essenzialmentesulla base di ricerche di laboratorio studiando il comportamento di provini e avolte di elementi strutturali di geometria semplice e di limitate dimensioni, inogni caso di campioni accuratamente preparati e conservati in condizioni diesposizione ben definite e controllate.

    I criteri in base ai quali si definisce la durabilit del calcestruzzo fanno rife-

    rimento al tipo e al contenuto di cemento, al rapporto a/c e allo spessore delcopriferro.

    Questi criteri sono comuni a tutte le normative riguardanti la durabilit:allaumentare dellintensit dellattacco si aumenta il contenuto minimo dicemento, si abbassa il rapporto a/c e si aumenta lo spessore del copriferro. Per-tanto, tenuto conto che il controllo di qualit dei calcestruzzo basato sullaresistenza caratteristica a compressione, la durabilit tanto pi alta quantomaggiore la resistenza caratteristica.

    Nelle Tabelle 11 e 12 sono indicate rispettivamente le prescrizioni per la

    Molto bassa < 45% 1 0 0 0 0Bassa 45 - 65% 3 1 1 0 0Media 65 - 85% 2 3 3 0 0Alta 85 - 98% 1 2 3 2 1Satura 0 1 1 3 3

    0 = rischio trascurabile; 1 = rischio modesto; 2 = rischio medio; 3 = rischio alto = calcestruzzo carbonato; = calcestruzzo contaminato da cloruri

    Umidit relativa UR Relazione di Corrosione Cicli di gelo Attaccodel calcestruzzo carbonatazione dellacciaio e disgelo chimico

    nel calcestruzzo

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    durabilit riferite allesposizione ambientale e le classi di esposizione in fun-zione delle condizioni ambientali.

    Quando lambiente soggetto a cicli di gelo e disgelo si prescrive, in aggiun-ta, luso di aggregati non gelivi e limpiego di un aerante. Lintroduzione di

    microbolle daria abbassa la resistenza meccanica potenziale dellimpasto, maa ci si pu ovviare modificando i rapporti di composizione, ovvero riducendoil rapporto acqua/cemento e/o aumentando il contenuto di cemento.

    Per la scelta dello spessore minimo di copriferro il riferimento la classe diesposizione del calcestruzzo (Tabella 11). Per le opere le cui classi di esposi-zione richiedono un calcestruzzo di resistenza caratteristica minima variabilenellintervallo 37 40 N/mm2, si raccomanda un copriferro minimo di 30 mm;per le opere le cui classi di esposizione richiedono un calcestruzzo d resisten-za minima > 40 N/mm2, lo spessore minimo raccomandato di 40 mm. Per

    assicurare i valori minimi indicati, il costruttore deve adottare un copriferronominale maggiore di almeno 5 mm del valore minimo prescritto.

    Tabella 11 - (cemento Portland 32,5R, dmax aggr. 20-32 mm).

    Per le condizioni di aggressivit chimica che nella tabella 9 sono definiteforti, e per le strutture in acqua di mare situate nella zona del bagnasciuga o

    soggette a spruzzi, si raccomanda (CEB 1995) un contenuto minimo di cemen-to di 370 kg/m3 e un rapporto acqua/cemento di 0,4.

    0,60 280 30 XC1, XC2

    0,55 300* 37 XC3, XF1,XA1, XD1

    0,50 320* 37 - 40 XS1, XD2, XF2

    XA2, XF3, XC4

    0,45 350* 45 XS2, XS3, XA3

    XD3, XF4

    * In presenza di solfati impiegare cemento resistente ai solfati

    a/Cmax Contenuto minimo Resistenza Classidi cemento (Kg/m3) caratteristica di esposizione

    minima Rck (N/mm2) (Tab. 12)

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    Tabella 12 - Classi di esposizione in funzione delle condizioni ambientali(da CEN/TC104: draft prEN206 rev 15-1996).

    7.2 VITA IN SERVIZIO

    La vita in servizio il tempo durante il quale le strutture e/o i materiali con-servano le loro prestazioni, mantenendo il livello di sicurezza e di efficienza

    1. Nessun rischio di corrosione delle armature o di attacco al calcestruzzoX0 Molto secco Interni di edifici con umidit relativa molto bassa

    2. Corrosione delle armature indotta da carbonatazioneXC1 Secco Interni di edifici con umidit relativa molto bassa

    XC2 Bagnato, raramente secco Parti di strutture di contenimento liquidi, fondazioni

    XC3 Umidit moderata Interni di edifici con umidit da moderata ad alta;

    calcestruzzo allesterno riparato dalla pioggia

    XC4 Ciclicamente secco o bagnato Superfici soggette a contatto con acqua non

    comprese nella classe XC2

    3. Corrosione indotta da cloruri

    XD1 Umidit moderata Superfici esposte a spruzzi diretti dacqua contenentecloruri

    XD2 Bagnato, raramente secco Piscine; calcestruzzo esposto ad acque industriali

    contenenti cloruri

    XD3 Ciclicamente secco e bagnato Parti di ponti; pavimentazioni; parcheggi per auto

    4. Corrosione indotta da cloruri dellacqua di mareXS1 Esposizione alla salsedine marina, Strutture sulla costa o in prossimit

    ma non in contatto diretto

    con acqua di mare

    XS2 Sommerse Parti di strutture marine

    XS3 Nelle zone di maree, Parti di strutture marinenelle zone soggette a spruzzi

    5. Attacco da cicli gelo/disgeloXF1 Grado moderato di saturazione, Superfici verticali esposte alla pioggia e al gelo

    in assenza di agenti disgelanti

    XF2 Grado moderato di saturazione, Superfici verticali di opere stradali esposte al gelo e

    in presenza di sali disgelanti ad agenti disgelanti nebulizzati nellaria

    XF3 Grado elevato di saturazione, Superfici orizzontali esposte alla pioggia e al gelo

    in assenza di sali disgelanti

    XF4 Grado elevato di saturazione, Superfici verticali e orizzontali esposte a spruzzi

    in presenza di sali disgelanti dacqua contenente sali disgelanti

    6. Attacco chimicoXA1 Aggressivit debole (secondo tab. 9)

    XA2 Aggressivit moderata (secondo tab. 9)

    XA3 Aggressivit forte (secondo tab. 9)

    Denominazione Descrizione dellambiente Esempi di condizioni ambientalidella classe di esposizione (a titolo informativo)

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    funzionale di progetto, per qualsiasi azione e condizione ambientale prevista,fatta salva la normale manutenzione.

    In accordo ai dati di letteratura, i calcestruzzi durabili specificati nella tabel-la 11 dovrebbero assicurare una vita in servizio di circa 40-50 anni, purch la

    struttura sia stata costruita a regola darte e le condizioni di esposizione restinoquelle previste in sede di progetto.Gran parte delle informazioni al momento disponibili riguardano la vita in

    servizio di strutture soggette a carbonatazione (costruzioni edilizie e infrastrut-turali non esposte a cicli di gelo e disgelo o allambiente marino) e di strutturesoggette a penetrazione di cloruri (costruzioni in acqua di mare, infrastrutturestradali ed autostradali esposte allazione del gelo nelle quali, per mantenere lasede libera dal ghiaccio, fatto uso di sali disgelanti).

    Lapproccio seguito per stabilire la vita in servizio delle strutture soggette a

    carbonatazione e penetrazione dei cloruri si basa sui seguenti assunti:- ogni fenomeno di deterioramento osservato indica incompatibilit tra qualitdel calcestruzzo e condizioni locali di esposizione;

    - la durabilit riferita alla corrosione dellarmatura dipende soltanto dal com-portamento del calcestruzzo degli strati esterni, non del calcestruzzo delnucleo;

    - il copriferro non una barriera che mantiene fuori dalla struttura le sostanzepotenzialmente aggressive, perci il problema non consiste nellimpedire lin-gresso delle sostanze aggressive ma di fare in modo che la qualit del copri-ferro, come materiale e come getto, e il suo spessore siano tali che il tempoimpiegato dalle sostanze aggressive a raggiungere larmatura e dare inizio alprocesso d corrosione sia pari alla vita in servizio desiderata;

    - la penetrazione delle sostanze aggressive inizia dal momento in cui la struttu-ra liberata dalle casseforme;

    - per ogni struttura esiste un grado di deterioramento inaccettabile per la suafunzionalit.

    La perdita di funzionalit pu riguardare la sicurezza, la destinazione dusoo semplicemente lestetica, come nel caso degli edifici con calcestruzzo invista.

    Da questi assunti consegue che:- il tempo impiegato perch gli effetti deleteri prodotti dalla corrosione dellar-

    matura raggiungano il livello di deterioramento ritenuto inaccettabile risultasuddiviso in due periodi distinti. Il primo (t0) rappresentato dal tempo impie-gato da CO2 o da Cl- a raggiungere larmatura, cio ad attraversare il copri-ferro; il secondo (t1) il tempo occorrente perch si manifesti il danno inac-cettabile. Generalmente la vita in servizio desiderata basata sulla durata t0. Icontributi del secondo periodo non sono presi in considerazione perchdipendenti dal microclima e soprattutto dalla risposta locale del calcestruzzo,

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    Linee guida sul calcestruzzo strutturale

    che potrebbe essere tale da accelerare la progressione del danno;- il deterioramento nel tempo un evento da prendere in considerazione. Per-

    tanto si raccomanda in particolare per le opere infrastrutturali e per le operedi una certa importanza, di attuare un programma di ispezioni sistematiche al

    fine di identificare e quantificare i fenomeni di degrado e decidere tempesti-vamente gli interventi di manutenzione medianti i quali la struttura pu esse-re riportata alle condizioni iniziali. Il grado di deterioramento difficilmenterisulter lo stesso in ogni parte della struttura: le differenze possono esseredovute alla variabilit del microclima, agli effetti non correttamente valutatidei dettagli di progetto, alla variabilit delle propriet del calcestruzzo, alle-ventuale esistenza di parti provviste di protezione aggiuntive.

    I dati raccolti sullo stato di conservazione di struttura esposte nelle diversecondizioni ambientali hanno mostrato che i processi di penetrazione di CO2 e

    Cl

    -

    possono essere interpretati, con buona approssimazione, assumendo unasemplice legge di diffusione. I diagrammi riportati nelle Figure 8 e 9 sono ilrisultato dellapplicazione di modelli semplificati dei processi di penetrazione.

    Nel diagramma di figura 8 riportato, in funzione del rapporto a/c, del tipodi cemento e dellambiente di esposizione, la profondit raggiunta dalla carbo-natazione dopo uno specificato numero di anni di esposizione. I contenuti dicemento (32,5 R) partono da un minimo di 280 kg/m3.

    Il diagramma di figura 9 indica gli anni di vita in servizio in funzione dellaclasse di resistenza e di un dato spessore del copriferro. Per i cloruri statoassunto un livello critico di 0.4% sul peso di cemento. Per limitare la velocitdi penetrazione dei cloruri occorre utilizzare calcestruzzi di elevata classe diresistenza, e ci significa usare bassi rapporti a/c, superfluidificante, cementopreferibilmente del tipo 42,5 R, contenuti di cemento ben al di sopra di 300kg/m3. Un contenuto alto d cemento abbassa la velocit di penetrazione inprimo luogo perch d al calcestruzzo unelevata capacit di combinazione neiconfronti della sostanza aggressiva, in secondo luogo perch produce unaumento del volume di matrice cementizia diminuendo proporzionalmente le-stensione dellinterfaccia aggregato-matrice, che notoriamente lanello debo-le della catena resistente.

    Sulla base delle considerazioni precedenti risulta che una maggiorazionedello spessore del copriferro non pu compensare n la maggiorazione del rap-porto a/c, n la rinuncia ad un elevato contenuto di cemento.

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    Figura 8 - (da ACI Sp.100,1987: Concrete durability Vol. I)

    Figura 9 - (da: Institution of Civil Eng. - Improvement of concrete durability, 1986)

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    8. IL CALCESTRUZZO AD ALTE PRESTAZIONI E AD ALTARESISTENZA

    Le attuali norme tecniche (D.M. 9.1.96) stabiliscono che nei calcoli staticinon pu essere considerata una resistenza a compressione Rck > 55 N/mm2.

    Peraltro, sulla base delle disposizioni di cui al punto 5 della Parte Generalee dei punti 1 e 2 della Sezione I del citato Decreto, limpiego dei calcestruzzistrutturali aventi resistenza caratteristica cubica 55 < Rck 75 N/mm2 (calce-struzzi ad alte prestazioni - A.P.) potr essere ammesso previo esame e valuta-zione del Consiglio Superiore dei LL.PP., al quale dovranno essere sottoposte,caso per caso, le documentazioni di progetto.

    In linea orientativa, per la definizione delle caratteristiche fisico-meccanichedi tali calcestruzzi, pu farsi riferimento alle norme tecniche valide per i calce-

    struzzi aventi resistenza caratteristica Rck 55 N/mm2 e possono applicarsi leindicazioni contenute nel successivo paragrafo 8.3.

    Per calcestruzzi aventi resistenza caratteristica Rck > 75 N/mm2 (calcestruzziad alta resistenza - A.R.) la documentazione di progetto, da presentare al Con-siglio Superiore dei LL.PP., dovr comprendere la modellazione del materiale,operata sulla base di specifica documentazione teorica e sperimentale, nonchunadeguata giustificazione delle regole di calcolo adottate.

    Limpiego del calcestruzzo in strutture complesse, o fortemente caricate, odi grandi dimensioni o esposte a condizioni ambientali estreme ha condotto

    allintroduzione selettiva di calcestruzzi ad alte prestazioni, che sono caratte-rizzati da:- elevate resistenza, velocit di indurimento e lavorabilit;- contenute deformazioni da ritiro e viscosit;- grande compattezza, con positivi risvolti per la durabilit.

    ormai prassi corrente indicare in 50 N/mm2 la soglia delle alte prestazio-ni (fck 50 N/mm2; Rck 60 N/mm2), mentre per calcestruzzi d classe supe-riore (oltre C60/75 e fino a C100/115) si parla di alta resistenza In particola-re, fino alla classe C60/75 sono certamente ancora validi e affidabili i modelli

    di calcolo e i risultati sperimentali frutto dellestesa ricerca svolta nel passato suicalcestruzzi ordinari.Come riportato nel paragrafo 6.2.1, il calcestruzzo ad alta resistenza consi-

    derato in queste Linee Guida comprende le classi superiori a C60/75 e fino aC100/115, con i numeri di classe a rappresentare la resistenza caratteristica acompressione dopo 28 giorni di maturazione umida. Il primo numero riferitoalla resistenza di provini cilindrici di diametro 150 mm e altezza 300 mm, ilsecondo alla resistenza di provini cubici di lato 150 mm.

    Quando i provini sono di dimensioni diverse da quelle indicate si possono

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    usare i fattori di conversione suggeriti nel paragrafo 6.2.5, che rappresentanounaccettabile approssimazione.

    Per il confezionamento, la maturazione e la rottura dei provini si adottano imetodi normalizzati in uso per il calcestruzzo ordinario o convenzionale, con

    lavvertenza di impiegare soltanto casseforme metalliche.Rispetto a quanto avviene con i provini di calcestruzzo convenzionale, irisultati delle misure sono molto sensibili alle modalit di prova: si raccomandaperci che siano rigorosamente osservate le modalit stabilite dalle norme.

    Perch sia possibile raggiungere lo standard richiesto necessario che:- i tecnici di laboratorio abbiano una documentata esperienza nel settore dei

    calcestruzzi A.P. e A.R.;- il laboratorio destinato a qualificare gli impasti di prova e a certificare il cal-

    cestruzzo fornito in cantiere sia dotato di apparecchiature di adeguato livello

    tecnico e soprattutto di accertata funzionalit.Per una corretta utilizzazione dei calcestruzzi A.P. e A.R. occorre compilare unpiano di assicurazione della qualit nel quale devono essere elencate in dettaglio lecaratteristiche dellimpasto fresco e di quello indurito da controllare, le modalit e lafrequenza dei controlli, i valori limite da rispettare e il laboratorio responsabile delleprove. inoltre indispensabile che nel piano di assicurazione della qualit siano defi-niti i provvedimenti da adottare nel caso di deviazioni dai valori limite e siano indica-ti i responsabili destinati a prendere le decisioni finali.

    Il metodo di proporzionamento dei calcestruzzi A.P. e A.R. non differiscesostanzialmente da quello in uso per il calcestruzzo ordinario. Poich, allo statoattuale delle conoscenze, non possibile basare la progettazione degli impastisulle caratteristiche dei materiali componenti, i rapporti di composizione vannoscelti sulla base della lavorabilit, della durabilit, della resistenza a una datastagionatura e delleconomia.

    Lo studio degli impasti di prova richiede un notevole lavoro di laboratorio ela determinazione dei rapporti ottimali pi difficoltosa che per il calcestruzzoordinario. In particolare si deve controllare con molta cura la compatibilit tracemento e additivi, operazione alquanto complessa quando si impiega unacombinazione di additivi con diverse funzionalit.

    8.1 MATERIALI COMPONENTI

    La composizione del calcestruzzo di resistenza Rck > 55 N/mm2 tipica-mente caratterizzata dalluso:1) di cementi delle classi 42,5R e 52,5R in dosaggio piuttosto elevato;2) di rapporti a/c generalmente 0,35;3) di superfluidificanti ed eventualmente di altri additivi;4) di aggiunte minerali (ceneri volanti, loppe granulate daltoforno, fumo di silice).

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    8.1.1 Cementi

    I fattori che agiscono sulla resistenza iniziale e su quella finale di un cemen-to sono la composizione del clinker e la finezza di macinazione. Fattore impor-

    tante di composizione il rapporto tra il silicato tricalcico (C3S) e il silicatobicalcico (C2S): il primo si idrata pi rapidamente, sviluppando una notevolequantit di calore, il secondo pi lentamente.

    Perci un clinker a maggior contenuto di C3S permette un rapido guadagno diresistenza, mentre uno che contiene una sostanziale quantit di C2S sviluppa resi-stenza meno velocemente ma raggiunge resistenze finali altrettanto soddisfacenti.

    Finezza di macinazione significa maggiore superficie specifica e quindimaggiore velocit di idratazione: di conseguenza il fattore finezza influisce inparticolare sullo sviluppo della resistenza iniziale.

    generalmente desiderabile usare la quantit di cemento minima indispen-sabile per raggiungere la resistenza desiderata. Il criterio valido, oltre che perevidenti motivi economici, soprattutto per limitare la quantit di calore liberatanel corso dellidratazione e per controllare il ritiro e quindi la fessurazioneindotta dal ritiro.

    Per una data resistenza, il contenuto ottimale di cemento condizionatodalle caratteristiche della sabbia e dellaggregato grosso. Tuttavia un eccesso dicemento pu rendere necessaria una quantit dacqua tale da portare ad uncalo della resistenza finale.

    8.1.2 Rapporto acqua/cemento

    I rapporti a/c cadono in generale nellintervallo 0,35-0,22; la soglia 0,35 peril rapporto a/c corrisponde al valore per il quale il sistema dei pori capillaridiventa discontinuo dopo circa un giorno di stagionatura umida. Il consegui-mento, dopo poche ore di stagionatura, della discontinuit capillare assicurache le strutture che abbiano subito un ciclo d stagionatura protetta di durataconforme a quella suggerita dalle norme possiedano, allatto della sformatura,

    soddisfacenti caratteristiche di durabilit.Una bassa e discontinua porosit capillare assicura che la velocit di pene-trazione delle sostanze contenute nellambiente desposizione sia notevolmen-te lenta.

    8.1.3 Additivi

    Per ottenere la lavorabilit richiesta ai bassi rapporti a/c prescritti indi-spensabile ricorrere allimpiego di superfluidificanti, la cui attivit deve esseretanto maggiore quanto minore il rapporto a/c. Insieme ai superfluidificanti si

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    usano spesso ritardanti per ritardare la perdita di lavorabilit dellimpasto,aeranti quando la struttura esposta a cicli di gelo e disgelo, e a volte inibitoridella corrosione dellarmatura.

    A causa dellalto contenuto di cemento, gli impasti A.P. e A.R. tendono ad

    irrigidire piuttosto rapidamente, indipendentemente dalla temperatura pi omeno moderata dellambiente.Con il ritardante si posticipa linizio dello stadio nel quale il processo di-

    dratazione diventa rapido provocando lirrigidimento della massa, tuttavia taliimpasti ritardati hanno maggiore tendenza al ritiro plastico: lalto contenuto dicemento fattore di riduzione dellessudazione superficiale e, se lindurimento ritardato, maggiore il tempo disponibile per lo sviluppo della fessurazioneda ritiro plastico.

    Il rischio di fessurazione concreto nel getto di strutture costituite da ele-

    menti con estese superfici a sviluppo orizzontale, in particolare nel getto dilastre e pavimentazioni. Si consiglia in questi casi di impiegare, immediata-mente dopo il getto, composti stagionanti che formino sulla superficie del cal-cestruzzo una membrana protettiva. Con la riduzione della perdita di umiditdalla superficie esposta dellimpasto il rischio di fessurazione diventa molto pic-colo.

    Gli aspetti della durabilit al gelo dei calcestruzzi A.R. non sono completa-mente definiti.

    Nei calcestruzzi convenzionali gli aeranti migliorano la resistenza al gelo indipendenza dalla dimensione delle bolle daria introdotte, dalla distanza tra lebolle e dalla permeabilit dellimpasto indurito. Sulla velocit di deterioramen-to agiscono il contenuto di umidit dellimpasto nel momento in cui si rag-giunge la temperatura di gelo, il numero di cicli e la velocit di gelo e disgelo,la presenza di sali disgelanti nellambiente di esposizione e di gradienti di con-centrazione salina nel materiale.

    Nel calcestruzzo A.R., forse a causa della presenza di altri additivi o per altrimotivi ancora non chiariti, le bolle daria introdotte con laerante assumonodimensioni maggiori e quindi, a parit di contenuto daria, la mutua distanza maggiore di quella raccomandata per la resistenza al gelo dei calcestruzzi ordi-

    nari. Daltra parte non stato ancora stabilito se i calcestruzzi A.R. richiedonoper la resistenza ai cicli di gelo e disgelo un sistema di bolle daria avente lestesse caratteristiche di quello richiesto per i calcestruzzi ordinari.

    Si deve considerare che la durabilit al gelo anche funzione della distri-buzione dimensionale dei pori della pasta di cemento. Poich la temperatura digelo dellacqua contenuta nei pori si abbassa al diminuire della dimensione deipori, alle dimensioni tipiche dei pori dei calcestruzzi A.R. probabile che le pibasse temperature ambientali non siano sufficienti per la solidificazione del-lacqua in essi contenuta.

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    Inoltre, a causa della ridotta permeabilit del calcestruzzo, molto pocoprobabile che il contenuto dacqua al momento del gelo raggiunga il grado disaturazione richiesto perch laumento di volume associato al passaggio di statoliquido-solido dia luogo a fenomeni pericolosi. realistico supporre che le strut-

    ture di calcestruzzo A.R. con rapporto a/c uguale o minore di 0,3 non raggiun-gano mai la saturazione critica purch correttamente poste in opera.Allo stato attuale dellesperienza, limpiego di aeranti richiesto per i cal-

    cestruzzi di resistenza non superiore a 70 N/mm2 tuttavia, tenuto conto di quan-to stato appena riportato, prudente inserire tra le prove di qualificazione delmateriale la resistenza ai cicli di gelo e disgelo anche quando la classe di resi-stenza del calcestruzzo maggiore del limite suindicato e anche se le tempera-ture di esposizione raggiunte nei mesi invernali non sono eccessivamente al disotto dello zero.

    Attualmente linibitore di corrosione di cui si favorisce limpiego, in relazio-ne ai buoni risultati di laboratorio e allandamento positivo osservato nelleprime applicazioni pratiche, il nitrito di calcio. Tale composto per ancheun accelerante dellindurimento e, nella quantit che occorre impiegare per ini-bire la corrosione, lazione accelerante molto intensa.

    Pertanto se le condizioni della posa in opera non si conciliano con la lavo-rabilit richiesta allimpasto, la soluzione di nitrito di calcio dovrebbe essereaggiunta a pi dopera.

    Occorre per tener presente che il volume di soluzione da usare, circa 25litri per m3 dimpasto, una frazione significativa dellacqua necessaria perlimpasto, ed perci molto probabile che prima dellaggiunta di tale acqua lalavorabilit durante la miscelazione nella betoniera risulti difficoltosa. Il pro-blema viene superato con limpiego di ritardanti o con laggiunta di una mag-giore quantit di superfluidificante: lallungamento dei tempi di indurimentocontrobilancia leffetto accelerante del nitrito.

    Nella tecnologia del calcestruzzo A.P. e A.R., la pratica del ridosaggio disuperfluidificante a pi dopera, allo scopo di compensare la perdita di lavora-bilit piuttosto comune.

    Quando gli additivi includono anche laerante per la durabilit ai cicli di

    gelo e disgelo, si raccomanda di controllare leffetto del dosaggio aggiuntivo disuperfluidificante sul contenuto daria. Tale effetto varia in modo notevole conil tipo dimpasto e con la natura dei componenti.

    8.1.4 Aggiunte minerali

    Le aggiunte minerali, spesso critiche per le prestazioni dei calcestruzzi A.P.e A.R., sono usate per migliorare le caratteristiche di resistenza meccanicaoppure per migliorare la durabilit.

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    La grande maggioranza dei dati della letteratura riguarda limpiego di cene-re volante, di loppa granulata daltoforno e di fumo di silice.

    Questultimo un sottoprodotto della fabbricazione del silicio metallico edelle leghe ferro-silicio costituito da silice amorfa (85-98%), in particelle sferi-

    che con diametro di uno-due ordini di grandezza inferiore a quelle dei granulianidri del cemento.Le ceneri volanti e la loppa granulata rallentano lo sviluppo iniziale della

    resistenza ma contribuiscono al guadagno di resistenza finale. Entro certi limitiil rallentamento iniziale pu essere compensato aumentando la finezza di maci-nazione e agendo sulle condizioni di stagionatura. Con la loppa granulata dal-toforno leffetto negativo sulla resistenza iniziale importante quando il conte-nuto di aggiunta elevato e la temperatura di stagionatura relativamentemodesta.

    Sostituendo una parte del cemento con turno di silice si ottiene un miglio-ramento della resistenza a tutte le stagionature con un notevole incrementodella resistenza finale, perci limpiego del fumo di silice permette di evitaredosaggi troppo alti di cemento.

    Il mezzo pi semplice per ottenere un calcestruzzo con resistenza superio-re a 80 N/mm2 e lavorabilit adeguata laggiunta di fumo di silice.

    Allazione positiva del fumo di silice sulla resistenza concorrono, oltre allaspiccata reattivit del materiale nei confronti dellidrossido di calcio, nettamen-te superiore a quella delle altre aggiunte citate, anche effetti di natura essen-zialmente fisica ricollegabili alle dimensioni submicroniche delle particelle.

    Nella fase iniziale le particelle di fumo di silice accelerano il processo diidratazione del cemento perch agiscono come centri di nucleazione per gliidrati in via di formazione: di conseguenza la resistenza a un giorno maggio-re che in assenza di aggiunta.

    Ai fini del contributo sulla resistenza finale considerato importante leffettodensificante o di riempimento (effetto filler): le particelle di fumo di silice, acausa delle piccole dimensioni, si possono inserire nei vuoti esistenti tra le par-ticelle del cemento cosicch il prodotto della reazione silice amorfa-idrossido dicalcio pu rendere molto compatta la matrice legante. Ci riduce sensibilmente

    la permeabilit e, a livello dellinterfaccia pasta-aggregato, si traduce in un nettomiglioramento della forza legante, se non altro per la diminuzione di prodottiindesiderati (idrossido di calcio ed ettringite) nella zona di transizione.

    Le ceneri volanti e le loppe granulate migliorano la durabilit allattacco sol-fatico, hanno un ruolo nella riduzione della reazione alcali/aggregato, riduco-no il calore sviluppato nel processo di idratazione e determinano una diminu-zione di permeabilit.

    Con le ceneri volanti la richiesta dacqua per una data lavorabilit risultaminore. Ai fini dellattivit pozzolanica, la composizione delle ceneri volanti

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    deve essere di natura silicoalluminosa, con basso contenuto di ossidi basici(CaO).

    I calcestruzzi con ceneri volanti hanno durabilit ai cicli di gelo e disgelo senellimpasto fresco si pu realizzare e mantenere un sistema di bolle con le

    dimensioni e la distanza richiesti. Questo obiettivo pu essere raggiunto, con lenormali quantit di aerante, soltanto nel caso In cui il contenuto di carboniodelle ceneri volanti sia uguale o inferiore al valore fissato dalla norma europeadi accettazione UNI EN 450.

    Le ceneri volanti e le loppe granulate daltoforno devono essere usate sol-tanto con cemento Portland e non devono mai essere aggiunte a un cemento dimiscela. Il divieto non riguarda il fumo di silice, che di frequente usato incombinazione con cemento Portland e con cenere volante.

    Il fumo di silice, per lelevata superficie specifica circa 50 volte superio-

    re a quella del cemento possiede una spiccata azione pozzolanica, percimigliora notevolmente la durabilit del calcestruzzo a gran parte degliattacchi chimici. Particolarmente efficace lazione sulla permeabilit, cherisulta decisamente minore rispetto a quella di un calcestruzzo con la stes-sa resistenza a compressione non contenente fumo di silice. Anche suppo-nendo che la porosit totale rimanga pressoch invariata, il cemento confumo di silice d luogo, idratandosi, a una pasta con pori pi dispersi equindi di dimensione minori.

    Per il significativo affinamento dei pori e il basso rapporto a/c i calcestruzzicon fumo di silice potrebbero essere resistenti al gelo senza il ricorso allimpie-go di aeranti, o con un sistema d bolle di caratteristiche diverse da quelle deicalcestruzzi convenzionali. In attesa che gli studi di laboratorio e i risultati delleindagini sperimentali diano risposte definitive raccomandabile, come gi evi-denziato, che le prove di qualificazione del calcestruzzo prevedano il control-lo della resistenza al gelo.

    Il contenuto di fumo di silice generalmente limitato allintervallo 5-10%(percentuale in peso riferita al totale cemento + aggiunte). Leffettuazione diprove per stabilire la proporzione ottimale una necessit sia per il costo uni-tario del materiale, pi volte superiore a quello del cemento, sia per la messa a

    punto della lavorabilit desiderata, che richiede unattenta scelta del conten