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Caratterizzazione delle malte per tiranti ed ancoraggi


Strutture speciali di difesa Esercitazione 07/11/2005

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Indice Quadro normativo

UNI

Malte commerciali

Esempio

Procedimento di iniezione

Aderenza malta terreno

Esempi di ancoraggi



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Malte Quadro normativoMalte cementizie espansive premiscelate per ancoraggi (1987)

UNI 8993 Definizione e classificazione

UNI 8994 Controllo dellidoneit

UNI 8995 Determinazione della massa volumica fresca

UNI 8996 Determinazione dellespansione libera in fase plastica

UNI 8997 Malte superfluide Determinazione della consistenza mediante canaletta

UNI 8998 Determinazione della quantit dacqua di impasto essudata



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Malte Quadro normativoMalte per cavi di precompressione (1997)

UNI EN 445 Malta per cavi di precompressione - Metodi di prova

UNI EN 446 Malta per cavi di precompressione - Procedimento di iniezione della malta

UNI EN 447 Malta per cavi di precompressione - Prescrizioni per malta comune



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Malte Quadro normativo UNI EN 13139

Aggregati per malta UNI EN 13395-1

Metodi di prova Determinazione della lavorabilit Prova di spandimento delle malte tixotropiche

UNI EN 13395-2 Metodi di prova Determinazione della lavorabilit Prova di scorrimento della malta o della malta da iniezione

UNI EN 934-4 Additivi per calcestruzzo, malta e malta per iniezione - Additivi per malta per cavi di precompressione - Definizioni, requisiti, conformit, marcatura ed etichettatura

UNI 7044 Determinazione della consistenza delle malte cementizie mediante limpiego di tavola a scosse



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Malte - NormativaUNI 8993 (Gennaio 1987)

Miscela secca

Legante cementizio Materiali inerti

Additivi per espansione

Altri additivi (fluidificanti, aeranti,

ritardanti, acceleranti)

Classificazione

Superfluida: consistenza < 55 cm (secondo UNI 8994 4.1)

Fluida: consistenza compresa tra 180 cm e 120 cm (secondo UNI 8994 4.1)

Plastica: consistenza compresa tra 60 cm e 120 cm (secondo UNI 8994 4.1)



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Controlli sulla malta

Consistenza: controllo da effettuarsi secondo UNI 8997 per malte di tipo superfluido e UNI 7044 per malte di tipo plastico e fluido Mantenimento della consistenza: ripetizione della misura della consistenza dopo 30 min Essudamento: secondo UNI 8998 Massa volumica: secondo UNI 8995 Espansione libera in fase plastica: secondo UNI 8996 Espansione contrastata: secondo UNI 8147 Resistenza meccaniche a flessione e compressione: provini 40x40x160 (come previsto dal DM 3 giugno 1968)



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Riguarda la determinazione dellespansione, in fase plastica, delle malte cementizie espansive per ancoraggi impastate con acqua.

La preparazione della malta deve avvenire secondo UNI 8994

Temperatura della prova: 20 C

Le misurazione di espansione devono essere effettuate su tre provini



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Procedimento di prova

Posizionamento del ponte di lettura con la vite pi lunga verso il basso Riempimento del contenitore con malta fresca fino a che il livello della malta tocchi la punta della vite pi lunga (calibro di 100mm) Rimozione del ponte di lettura Chiusura del contenitore e stagionatura per 24 h a T=20 C Apertura del contenitore e posizionamento del ponte di misura con la vite pi corta verso il basso Aggiungere acqua fino a quando il livello dellacqua sfiori la punta della vite Misurazione del volume dacqua aggiunto Correlazione del volume dacqua con il valore di espansione



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Riguarda la determinazione della consistenza (mediante canaletta) delle malte cementizie espansive premiscelate per ancoraggi di tipo superfluido.



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Malte - NormativaUNI 7044 (Aprile 1972)

Riguarda la determinazione della consistenza delle malte cementizie mediante lutilizzo della tavola a scosse.



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Malte - NormativaUNI 7044 (Aprile 1972)

Procedimento

Posizionamento dellanello troncoconico ben centrato sulla lastra di vetro della tavola a scosse Riempimento dellanello troncoconico con la malta in due strati successivi Assestamento della malta Applicazione di 15 scosse della tavola in 15 secondi Si misura lo spandimento della malta su due diametri ortogonali

Espressione dei risultati

La consistenza della malta data da:dm = diametro medio delle due lettured = diametro inferiore dellanello troncoconico

100 md dcd

=



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Malte - NormativaUNI 13395-1 (Aprile 2003)



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Viene specificato un metodo per la determinazione della lavorabilit (o consistenza) delle malte. La lavorabilit della malta tixotropica misurata attraverso lo spandimento di un determinato campione di prova posizionato su una tavola a scosse, dove lo spandimento ottenuto mediante un numero stabilito di colpi per effetto dei quali il piano della tavola si solleva leggermente per poi ricadere nella posizione iniziale. Il metodo basato sulla EN 1015-3. Per misurare lo spandimento, lo stampo conico deve essere collocato centralmente sul piatto della tavola a scosse e la malta deve essere introdotta in due strati, costipando ogni strato con 25 brevi colpi del pestello per garantire un riempimento uniforme dello stampo. Rasare la malta per rimuovere il materiale in eccesso, quindi pulire la superficie libera del piatto della tavola a scosse, avendo cura di rimuovere lacqua dalla superficie attorno al bordo inferiore dello stampo conico. Dopo 30 s, sollevare lentamente lo stampo in direzione verticale, e far rotare lalbero per ottenere 15 colpi della tavola a scosse a una frequenza quanto pi approssimata possibile a un colpo al secondo.



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Viene specificato un metodo per la determinazione della lavorabilit (o consistenza) delle malte. Il metodo applicabile alle malte o alle malte per iniezione ad alta fluidit che presentano aggregati aventi dimensione massima di 4 mm Valore di scorrimento: Distanza percorsa in 30 s dalla malta o dalla malta per iniezione lungo una canaletta Questa prova fornisce un metodo per la valutazione in laboratorio della lavorabilit delle malte o delle malte per iniezione, che rispecchia i requisiti effettivi di lavorabilit per le opere di riparazione in situ. La prova consente nel misurare lo scorrimento di una determinata quantit di malta o di malta per iniezione lungo una ben definita canaletta in 30 s. La distanza percorsa dalla malta o dalla malta per iniezione nel suddetto intervallo di tempo rappresenta il valore di scorrimento.



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Lo scorrimento della malta da iniezione deve essere determinato alla temperatura normalizzata di laboratorio a intervalli di 5 min, 15 min, 30 min e 60 min dopo la miscelazione. Limpasto di malta deve essere agitato nella mescolatrice per cinque secondi prima di effettuare le prove.Le superfici della canaletta di scorrimento della malta da iniezione devono essereinumidite con un panno umido entro un minuto prima di effettuare la prova. Un campione di 1 l di malta da iniezione deve essere versato nella tramoggia di carico della canaletta di scorrimento, verificando che la superficie della malta da iniezione sia regolare; se necessario, la superficie dovrebbe essere delicatamente livellata.Dopo 30 s dal caricamento della tramoggia, lasta di scarico deve essere tirata verso lalto con movimento lento e regolare per permettere alla malta di scorrere uniformemente lungo la canaletta.Lo scorrimento della malta da iniezione deve essere misurato come distanza orizzontale dal centro delluscita di scarico al termine della malta dopo un intervallo di 30 s (valore di scorrimento). Se la malta continua a muoversi lungo la canaletta di scorrimento, tale fenomeno dovrebbe essere annotato.



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Malte - NormativaUNI 445 (Luglio 1997)

Descrive i metodi di prova per la malta specificata nella UNI 447

Fluidit Metodo a immersione La prova consiste nella misurazione del tempo di cui un pistone ha bisogno per attraversare una determinata quantit di malta in un tubo Metodo del cono La fluidit della malta, espressa in secondi, viene misurata in base al tempo necessario a una determinata quantit di malta per passare attraverso lorifizio di un cono in condizioni predefinite

Malta per cavi di precompressione



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Descrive i metodi di prova per la malta specificata nella UNI 447

Essudamento La prova consiste nel misurare la quantit di acqua che affiora sulla superficie della malta mantenuta in condizione protetta rispetto allevaporazione

Variazione di volume La variazione di volume viene misurata in forma di variazione percentuale del volume della malta tra linizio e la fine della prova. La prova misura per lo pi la variazione del volume causata da segregazione o dilatazione

Metodo del cilindro Metodo della lattina




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Descrive le caratteristiche della malta definita comune E composta da cemento Portland, acqua e additivi. Se diversa dalla caratteristiche indicate nella norma, denominata speciale Il contenuto di cloruri non deve superare lo 0.1% di Cl- rispetto alla massa del cemento

Cemento: conforme al tipo CEM I in base alla UNI 197-1 Acqua: conforme alla UNI 1008 Additivi: conformi alla UNI 934-4

Requisiti della malta: fluidit essudamento variazione di volume durante lindurimento resistenza




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Fluidit

Essudamento Deve essere sufficientemente basso da evitare uneccessiva segregazione dei componenti della malta. Se la prova eseguita secondo uno dei metodi suggeriti da UNI 445, dopo 3h lacqua di essudamento dovr essere meno del 2% del volume iniziale della malta




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Variazione di volume Se determinata secondo i metodi di prova indicati dalla UNI 445, la variazione di volume della malta dovr rientrare nellintervallo compreso tra 1% e +5%.Nel caso di malte con agenti espansivi, non ammessa una diminuzione di volume

Resistenza La resistenza a compressione non dovr essere minore di 30 MPa dopo 28 giorni




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Malte - NormativaRaccomandazioni AICAP Ancoraggi nei terreni e nelle rocce

Requisiti per le miscele di iniezione Fluidit:si controlla determinando il tempo di percolamento, mediante il viscosimetro di Marsh (UNI 445). Il tempo di percolamento deve essere compreso tra 10 e 30 secondi Essudazione: si controlla versando 300 ml di miscela in un recipiente normato e misurando lacqua essudata. Il volume dellacqua essudata deve essere inferiore al 2% del volume iniziale della miscela e deve essere completamente riassorbita nelle 24 ore successive. Ritiro: a 28 giorni non deve superare i 2800 micron per metro Resistenza a compressione: a 7 giorni su un provino cilindrico H/D=2 deve essere maggiore di 15 MPa



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Malte Esempio commerciale



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Procedimento di iniezione (Grouting)

Formazione di una zona di trasferimento del carico (fondazione del tirante). Liniezione pu avvenire prima del posizionamento del tirante oppure dopo

Rendere aderente il tirante al bulbo di fondazione

Riempimento degli spazi intorno al tirante per aumentare la protezione alla corrosione.

Riempimento degli spazi e/o delle fessure nel terreno prima dellinstallazione del tirante.



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Procedimento di iniezione (Grouting)Durabilit

TiranteTerreno Malta

Solfati e acidi disciolti nellacqua del terreno ed elevate variazioni di temperatura possono provocare rapidi deterioramenti delle caratteristiche della malta. Questi effettipossono essere moltiplicati in presenza di difetti nella malta (per esempio bassa densit e alta permeabilit).



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Procedimento di iniezione (Grouting)Composizione della miscelaCemento

Utilizzare cemento giovane e conservato in condizioni ideali. Carbonatazione e disidratazione possono causare una riduzione del processo di idratazione del cemento e, di conseguenza, una riduzione delle caratteristiche meccaniche della malta

Per evitare linnesco di fenomeni di corrosione sotto sforzo del tirante il cemento deve avere un contenuto di cloro non superiore allo 0.02% in peso e un contenuto di zolfo inferiore allo 0.1%.

Cementi Portland di tipo I sono accettabili in generale, ma hanno bassa resistenza agli attacchi chimici. In certi casi necessario richiedere cementi di tipo II (solfato-resistenti) o di tipo III (daltoforno).



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Procedimento di iniezione (Grouting)Composizione della miscelaAcqua e rapporto acqua/cemento

Non da utilizzare acqua con un contenuto in solfati maggiore dello 0.1% e con un contenuto in cloro maggiore dello 0.5%.

Il rapporto a/c il parametro pi importante per le caratteristiche delle malte. Un valore elevato permette la lavorabilit della miscela, mentre un valore pi basso migliora la resistenza della malta. Valori accettabili sono compresi nel range 0.40 0.45



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Procedimento di iniezione (Grouting)Composizione della miscelaAdditivi

Necessari per produrre malte con bleeding ridotto, fluidit elevata, controllo del ritiro e del tempo di presa.

E necessario verificare la compatibilit del tipo di cemento utilizzato con gli additivi aggiunti. (per esempio, additivi basati sul cloruro di calcio [accelerante] non deve essere utilizzato con cemento resistenti ai solfati).



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Procedimento di iniezione (Grouting)Metodi di iniezione

Two-stage grouting

1- Iniezione primaria della malta per creare lancoraggio nella zona vincolata del tirante

2- Tesatura del tirante

3- Getto secondario nella zona libera del tirante principalmente per difesa alla corrosione

Single-stage grouting

Il foro riempito in una sola operazione.

Difficolt a trasferire lintero carico di tesatura alla fondazione dellancoraggio a meno che il tirante sia attentamente ingrassato prima del processo di inguaninamento (a causa degli attriti nella zona libera)



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Procedimento di iniezione (Grouting)Pressione di iniezione Valori correnti: 0.30 0.70 N/mm2

Alte pressioni di iniezione sono utili per ancoraggi in rocce pesantemente fessurate

Valore massimo: 3 N/mm2

Correlazione tra capacit ultima dellancoraggio e pressione di iniezione

LIMO

GESSO

SABBIA E GHIAIA

ROCCIA CALCAREA (CaCO3 )



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Resine sintetiche di iniezione Sviluppano unelevata resistenza

Componenti: resina + catalizzatore

Resine poliestere ed epossidiche sono state testate per ancoraggi in roccia

Resistenze ultime: 60 MPa in trazione, 110 MPa in compressione e 500 MPa a taglio

Tempo di presa ridotto rispetto alle malte (nellordine di decine di minuti)

Comportamento duttile dellancoraggio

Considerazioni:

resistenza a lungo termine

compatibilit con le condizioni ambientali

fluidit della miscela durante liniezione

rilassamento in condizioni di esercizio



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Malte Aderenza con il terreno

E. Segre, Proposta di metodo di prove semplici per tiranti di ancoraggio (Industria Italiana del Cemento 6/88)



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Malte Aderenza con il terreno

G. S. Littlejohn, D.A. Bruce, Rock anchors Design and quality control



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Ancoraggi con caviAncoraggio temporaneo



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Ancoraggi con caviAncoraggio permanente



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Ancoraggi con caviAncoraggio rimuovibile



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Ancoraggi con caviAncoraggio isolato elettricamente



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Ancoraggi con barraTemporaneo Permanente

Rimuovibile Isolato elettricamente



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Ancoraggi con barra



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Ancoraggi Hollow core Perforazione, messa in opera e getto in ununica operazione

Teste di perforazione variabili per i tipi di terreno

La barre serve anche per liniezione della malta

Possibilit di lunghezze variabili (utilizzando i couplers)



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Ancoraggi con Hollow core



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Ancoraggi in roccia (rock bolts)Ad espansione Con resina



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Ancoraggi omega E un ancoraggio temporaneo

Procedimento di installazione

Inserimento

Riempimento con acqua

Messa in pressione dellacqua e deformazione permanente dellanello

Svuotamento

Principio di funzionamento: attrito



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Bibliografia1. Xanthakos P. P., Ground anchors and anchored structures, John & Sons, 19912. UNI, UNI 8993, Ente nazionale italiano di unificazione, 19873. UNI, UNI 8994, Ente nazionale italiano di unificazione, 19874. UNI, UNI 8995, Ente nazionale italiano di unificazione, 19875. UNI, UNI 8996, Ente nazionale italiano di unificazione, 19876. UNI, UNI 8997, Ente nazionale italiano di unificazione, 19877. UNI, UNI EN 445, Ente nazionale italiano di unificazione, 19978. UNI, UNI EN 446, Ente nazionale italiano di unificazione, 19979. UNI, UNI EN 447, Ente nazionale italiano di unificazione, 199710. UNI, UNI EN 13395-1, Ente nazionale italiano di unificazione, 200311. UNI, UNI EN 13395-2, Ente nazionale italiano di unificazione, 200312. UNI, UNI 7044, Ente nazionale italiano di unificazione, 197213. Ancoraggi nei terreni e nelle rocce - Raccomandazioni, A.I.C.A.P., 199314. http://www.dywidag-systems.com/docs/dsi_index.php15. http://www.swellex.com/

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