Linee Guida Sul Calcestruzzo Strutturale

LINEE GUIDA SUL CALCESTRUZZO STRUTTURALE

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Indice

1. Oggetto e scopo delle presenti Linee Guida 84

2. Campo di applicazione 84

3. Definizioni 84

4. Lavorabilit 844.1 Misura della consistenza 854.2 Fattori che influenzano la lavorabilit 864.3 Perdita di lavorabilit 86

5. Stagionatura 875.1 Controllo delle differenze di temperatura durante la stagionatura 895.2 Stagionatura ordinaria 905.2.1 Effetto del tempo e dell'umidit 905.3 Stagionatura accelerata con vapore a bassa pressione 925.4 Conclusione 93

6. Prescrizioni per il calcestruzzo 936.1 Generalit 936.2 Calcestruzzo indurito 946.2.1 Resistenza a compressione 946.2.2 Resistenza a trazione 956.2.3 Energia di frattura 956.2.4 Resistenze caratteristiche 966.2.5 Norme di riferimento e modalit 96

7. Durabilit e vita in servizio 977.1 Durabilit del calcestruzzo e durabilit della struttura 977.2 Vita in servizio 102

8. Il calcestruzzo ad alte prestazioni e ad alta resistenza 1048.1 Materiali componenti 1068.1.1 Cementi 1068.1.2 Rapporto a/c 1068.1.3 Additivi 1068.1.4 Aggiunte minerali 1088.1.5 Aggregato 1098.2 Lavorabilit 1108.3 Propriet meccaniche del calcestruzzo ad alte prestazioni

e ad alta resistenza 1108.3.1 Resistenza a compressione 1118.3.2 Curve tensione-deformazione 1118.3.3 Resistenza alla trazione 1118.3.4 Modulo di elasticit 1128.3.5 Ritiro 1128.3.6 Scorrimento viscoso 112

Riferimenti bibliografici 113

Calcestruzzo preconfezionato

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1. Oggetto e scopoLe presenti Linee Guida intendono porsi quale primo avvio di un successivo svilupponormativo relativo al confezionamento e allimpiego del calcestruzzo strutturale.In particolare esse definiscono le condizioni operative per meglio ottenere le caratteri-stiche prestazionali richieste.Esse, inoltre, introducono uninnovazione nellattuale quadro delle prescrizioni tecni-che attraverso la definizione del calcestruzzo ad alte prestazioni, finora non regolato daalcuna norma.Nella predisposizione del testo sono stati tenuti in conto i pi recenti documenti nor-mativi 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, or-dinario e precompresso, con esclusione dei calcestruzzi leggeri.

3. DefinizioniIl calcestruzzo deve essere specificato in funzione della classe di resistenza, della classe diesposizione, della dimensione nominale massima dellaggregato, della classe di consi-stenza e della prevista vita in servizio.La composizione cemento, aggregato, acqua, additivi ed eventuali aggiunte deve es-sere stabilita in modo da soddisfare le specifiche prestazionali e minimizzare i fenomenidi segregazione e di essudazione del calcestruzzo fresco.Nella scelta del tipo e della classe di cemento si deve tenere conto delle condizioni diesposizione, della velocit di sviluppo della resistenza, del calore di idratazione e della ve-locit alla quale esso si libera.Il contenuto minimo di cemento e il rapporto massimo acqua/cemento vanno definitiprincipalmente sulla base delle condizioni ambientali di esposizione e delle prestazionirichieste; in ogni caso il calcestruzzo armato, ordinario o precompresso, deve conteneresufficiente cemento per assicurare un adeguato grado di protezione dellacciaio controla corrosione.

4. LavorabilitLa lavorabilit, designata con il termine consistenza nella normativa vigente, un in-dice delle propriet e del comportamento del calcestruzzo nellintervallo di tempo tra laproduzione e la compattazione dellimpasto in situ nella cassaforma, o tra la produzionee la finitura, se richiesta.Poich le caratteristiche desiderate di durabilit e di resistenza meccanica possono esse-re effettivamente raggiunte soltanto se la movimentazione, la posa in opera e la stagio-natura avvengono correttamente, la lavorabilit imposta dal tipo di costruzione e daimetodi di posa in opera adottati, in particolare dal metodo di compattazione la cui effi-cacia va comunque garantita.Nello studio della composizione del calcestruzzo occorre conciliare le caratteristiche del-limpasto fresco con i requisiti di resistenza meccanica e di durabilit 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 cassaforma fino a rag-giungere le zone meno accessibili;3) la compattibilit, ossia la facilit con la quale limpasto pu essere assestato nella cas-saforma e laria intrappolata rimossa.Mobilit e stabilit sono in rapporto con la consistenza o rigidezza propria dellimpasto, e co-me questa dipendono dal contenuto dacqua, dalla temperatura e dalla presenza di additivi.

Calcestruzzo strutturale

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Bench la consistenza non rappresenti lintera storia della lavorabilit, tuttavia nella tec-nologia del calcestruzzo prassi consolidata controllare la lavorabilit dellimpasto frescoattraverso misure della consistenza, essendo queste ultime di semplice e rapida esecuzione.

4.1. Misura della consistenzaLa consistenza, come la lavorabilit, il risultato di pi propriet reologiche e, di conse-guenza, non suscettibile di definizione quantitativa ma soltanto di valutazione relativa,sulla base del comportamento dellimpasto fresco a determinate modalit di prova.Nessuno dei metodi di prova proposti o in uso per la misura della consistenza piena-mente soddisfacente e le propriet del calcestruzzo fresco che vengono prese ad indicedella sua lavorabilit sono diverse da metodo a metodo.Pertanto, in generale la massima sensibilit di ogni metodo riguarda campi differenti dilavorabilit e, a seconda del tipo di opera e delle condizioni di getto, va scelto il metodopi 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);- indice di compattabilit (UNI 9420);- spandimento (UNI 8020 - metodo B).Su tali metodi basata la classificazione del calcestruzzo in funzione della consistenza(Tabelle 1-4).

Il metodo d misura pi diffuso quello che propone la valutazione della consistenzamediante la misura dellabbassamento al cono.Al riguardo si hanno tre principali forme di abbassamento, in Figura 1.


Tabella 1Classi di consistenza

mediante la misura

dellabbassamento

al cono.

Classe di consistenza Abbassamento mm Denominazione correnteS1 da 10 a 40 UmidaS2 da 50 a 90 PlasticaS3 da 100 a 150 SemifluidaS4 da 160 a 210 FluidaS5 > 210 Superfluida


mediante il metodo

Vb.

Classe di consistenza Tempo Vb sV0 31V1 da 30 a 21V2 da 20 a 11V3 da 10 a 6V4 da 5 a 3


mediante la misura

dello spandimento.

Classe di consistenza Spadimento mmFB1 340FB2 da 350 a 410FB3 da 420 a 480FB4 da 490 a 550FB5 560 620FB6 630


mediante la misura

della compatibilit.

Classe di consistenza Indice di compatibilitC0 1,46C1 da 1,45 a 1,26C2 da 1,25 a 1,11C3 da 1,10 a 1,04

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La prima forma, con abbassamento uniforme senza alcuna rottura della massa, indicacomportamento regolare.La seconda, con abbassamento asimmetrico (a taglio), spesso indica mancanza di co-esione; essa tende a manifestarsi cori miscele facili alla segregazione. In caso di persi-stenza, a prova ripetuta, il calcestruzzo da ritenere inidoneo al getto.La terza, con abbassamento generalizzato (collasso), indica miscele magre oppure mol-to umide o, nel caso di calcestruzzi autolivellanti, additivate con superfluidificanti.Miscele molto asciutte hanno un abbassamento nullo e quindi, in un certo campo di con-sistenza, possibile che non si registri alcuna differenziazione fra miscele pur dotate didiversa lavorabilit: allora necessario il ricorso al metodo Vb.Le miscele a consistenza plastica-semifluida cadono nel campo di maggior sensibilit delmetodo di abbassamento al cono.Pu anche succedere che per miscele magre tendenti alla rigidit, un abbassamento re-golare facilmente si tramuti in uno di tipo a taglio o a collasso. In tal caso ci si deve ac-certare del fenomeno, onde evitare che si indichino valori diversi di abbassamento percampioni della stessa miscela.Per calcestruzzi fluidi e molto fluidi preferibile determinare la consistenza mediante laprova di spandimento alla tavola a scosse (UNI 8020 - metodo B).In generale, data la selettivit dei vari metodi di prova, si raccomanda di interpretare concautela i risultati delle misure quando i valori cadono al di fuori dei limiti sottoindicati:

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

4.2 Fattori che influenzano la lavorabilitLa lavorabilit di un calcestruzzo influenzata da pi fattori: dal contenuto dacqua, dal-le caratteristiche particellari degli aggregati, dal tempo, dalla temperatura, dalle caratte-ristiche del cemento, dagli additivi.

4.3 Perdita di lavorabilitLa lavorabilit una propriet del calcestruzzo fresco che diminuisce col procedere del-le reazioni di idratazione del cemento. pertanto necessario che limpasto possegga lalavorabilit non solo al momento della confezione, ma soprattutto al momento della suaposa in opera.Se lintervallo di tempo che intercorre fra confezione e getto non breve, e soprattuttose la temperatura ambiente elevata, la lavorabilit iniziale deve essere maggiore di quel-la richiesta per la posa in opera. Nella pratica di cantiere si pu ricorrere, appena primadel getto, ad aggiunte dacqua (entro il rapporto a/c massimo consentito) e/o di additi-vi superfluidificanti (punto 10.4 UNI 9858).


Figura 1Forme di

abbassamento

al cono.

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La perdita di lavorabilit un fenomeno che avviene nellambito della prima ora (o del-le prime 2 ore al massimo) dal termine delle operazioni dimpasto.Si riporta in Figura 2 unindicazione dellandamento della perdita di lavorabilit di uninsieme di calcestruzzi a consistenza iniziale fluida (vedi Tabella 1).

Accelerazioni della perdita di lavorabilit si possono verificare, senza variazioni del pe-riodo di presa, con luso di additivi riduttori di acqua.A parit di altre condizioni, la temperatura dei costituenti influisce sulla quantit dac-qua dimpasto necessaria per ottenere una determinata lavorabilit iniziale. A titoloorientativo si possono indicare i seguenti valori di lavorabilit iniziale che un calcestruz-zo assume, a parit di composizione, al variare della sua temperatura.

Oltre a una minore lavorabilit iniziale laumento di temperatura, inducendo una mag-giore velocit della reazione didratazione del cemento, accentua il fenomeno della per-dita di lavorabilit. In particolare si osserva che per temperature di 4050C raddoppiala velocit di decadimento della lavorabilit rispetto a quella che si avrebbe con tempe-ratura intorno a 20C.

5. Stagionatura linsieme di precauzioni che, durante il processo di indurimento, permette di trasfor-mare limpasto fresco in un materiale resistente, privo di fessure e durevole. Con un ade-guato periodo di stagionatura protetta, iniziato immediatamente dopo aver concluso leoperazioni di posa in opera, il calcestruzzo pu raggiungere le sue propriet potenzialinella massa e in particolare nella zona superficiale.La protezione consiste nellimpedire, durante la fase iniziale del processo di indurimento:a) lessiccazione della superficie del calcestruzzo, in primo luogo perch lacqua ne-cessaria per lidratazione del cemento e per il progredire delle reazioni pozzolaniche,nel caso in cui simpieghino cementi di miscela, e in secondo luogo per evitare che glistrati superficiali del manufatto indurito risultino porosi. Lessiccazione prematura ren-de il copriferro permeabile e quindi scarsamente resistente alla penetrazione delle so-stanze aggressive presenti nellambiente di esposizione.


Figura 2Andameento della

diminuzione di

lavorabilit degli

impasti di

calcestruzzo.

Temperatura C Lavorabilit (abbassamento al cono in mm)5 15010 13020 9030 6040 50

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Nei manufatti a sviluppo orizzontale, in particolare lastre e pavimentazioni, la perditadumidit nella fase in cui limpasto ancora plastico pu dar luogo alla fessurazione daritiro plastico.In generale, impedendo lessiccazione superficiale (stagionatura protetta) e ottenendo di con-seguenza un manufatto dotato di un copriferro pressoch impermeabile e privo di fessure, sigarantisce, anche il raggiungimento della resistenza meccanica desiderata per il calcestruzzo;b) il congelamento dellacqua dimpasto prima che il calcestruzzo abbia raggiunto ungrado adeguato di indurimento;c) che i movimenti differenziali, dovuti a differenze di temperatura attraverso la sezionedel 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 qualitdelle aggiunte. Un calcestruzzo di basso rapporto a/c prodotto con un cemento a rapi-do indurimento raggiunge pi rapidamente la resistenza superficiale che assicura un ri-dotto grado di permeabilit, perci necessita di minore stagionatura rispetto ai calce-struzzi con cemento che sidrata pi lentamente o ai calcestruzzi contenenti unquantitativo elevato di aggiunte di natura pozzolanica. Con questultimo tipo di calce-struzzo si pu raggiungere il grado di durabilit atteso senza prolungare il periodo di sta-gionatura protetta, 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 esotermiche tra il cemento e lacqua. La velocit di indurimento in larga misura determinata dalla tem-peratura dei calcestruzzo: ad esempio a 35C la velocit di indurimento doppia che a20C e a 10C tale velocit circa met che a 20C.La temperatura del calcestruzzo in opera dipende dalle condizioni ambientali (tempe-ratura, umidit relativa, presenza/assenza di vento), dalla temperatura dei costituenti ilcalcestruzzo, dal dosaggio, tipo e classe di cemento, dalle dimensioni dellelementostrutturale e dal sistema disolamento delle casseforme.Elementi a sezione sottile in casseforme senza isolamento termico, esposti sin dallinizioa basse temperature ambientali e gettati con cementi a basso calore didratazione, ne-cessitano di unattenta e sorvegliata stagionatura.Se nel calcestruzzo avvengono fenomeni di congelamento prima che esso abbia rag-giunto una sufficiente resistenza a compressione ( 5 N/mm2), il materiale riceve undanno permanente. Il valore d soglia (5 N/mm2) corrisponde a un grado didratazionesufficiente a produrre unautoessiccazione accompagnata dalla formazione di un volu-me di pori che permette allacqua che gela di espandere, senza danno per il calcestruz-zo. Il tempo necessario perch il calcestruzzo raggiunga la resistenza a compressione vo-luta dovrebbe essere determinato sperimentalmente. dalle condizioni ambientali durante e dopo la stagionatura: una bassa umidit relativa, lin-solazione e lalta ventosit accelerano lessiccazione dei calcestruzzo non adeguatamen-te protetto nei primi stadi dellidratazione. Finch lidratazione del cemento non abbia progredito per almeno 10-20 ore, levapora-zione dellacqua dalle superfici esposte del calcestruzzo avviene come da una superficiebagnata, purch acqua sufficiente essudi in superficie. perci di notevole importanzaimpedire che durante le prime 24 ore dopo il getto lessiccazione sia eccessiva, se si vuo-le prevenire la fessurazione da ritiro plastico.Leffettiva quantit dacqua che pu essere perduta da una superficie di calcestruzzoesposta e bagnata pu essere stimata dalle Figure 3 e 4.I fattori decisivi che determinano la velocit di evaporazione sono la velocit del vento ela differenza p tra la pressione parziale del vapore sullo strato dacqua sulla superficiedel calcestruzzo e la pressione parziale nellaria ambiente.


89

Luso dei diagrammi pu essere illustrato con un esempio in cui la temperatura dellac-qua e del calcestruzzo sia di 27C e lumidit relativa UR sullo strato dacqua il 100%(punto A di figura 3): se per laria la temperatura 25C e UR = 70% (punto B), la diffe-renza p risulta (27 16,5) = 10,5 mm hg. Se si assume una velocit del 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 permessa dalle su-perfici di calcestruzzo nelle fasi iniziali dellindurimento, dipendendo tale velocit dal ti-po di calcestruzzo e specialmente dalla sua tendenza a essiccare. Per i calcestruzzi diPortland ordinario le norme ACI (American Concrete Institute) raccomandano di pren-dere speciali precauzioni se la velocit di evaporazione vicina ad 1 kg/m2 h. Nel casodei cementi di miscela, che essudano meno, la soglia molto pi bassa.Bench unessudazione non eccessiva sia vantaggiosa e riduca il rischio dei ritiro plasti-co, non si deve tuttavia dimenticare che essa conduce ad un calcestruzzo poroso, in par-ticolare in vicinanza della superficie.

5.1 Controllo delle differenze di temperatura durante la stagionaturaNon possibile stabilire esatti limiti per le differenze di temperatura che sono accettabi-li nelle sezioni trasversali in fase di indurimento, poich esse dipendono non solo dallacomposizione dellimpasto e dalle caratteristiche di sviluppo della resistenza, ma anchedalla forma geometrica dellelemento strutturale e dalla velocit con la quale il manu-


Figura 3Pressione parziale

del vapore acqueo in

funzione della

temperatura.

Figura 4Velocit di

evaporazione in

funzione della

velocit del vento e

della pressione

parziale del vapore.

NotaI diagrammi delle

figure 3 e 4 sono

ripresi dal Cap. 10

della pubblicazione

del CEB (Comit Euro

International du Beton)

Durable concrete

structures 1992.

90

fatto, dopo la rimozione dei casseri, raggiunge lequilibrio termico con lambiente.In base allesperienza, si raccomanda di rispettare i limiti seguenti per limitare le tensio-ni di origine termica:a) una differenza massima di 20C sulla sezione durante il raffreddamento dopo la ri-mozione dei casseri;b) una differenza massima di 10-15C attraverso i giunti di costruzione e per strutturecon sezioni di dimensioni molto variabili.

5.2 Stagionatura ordinariaSi definisce ordinaria la stagionatura che avviene alla temperatura ambiente, nellinterval-lo 5-35C con esclusione di qualsiasi intervento esterno di riscaldamento o raffreddamento.

5.2.1 Effetto del tempo e dell'umiditIn condizioni di temperatura e umidit costanti e tali da consentire il procedere dellereazioni di idratazione con andamento regolare, lo sviluppo della resistenza a compres-sione del calcestruzzo in funzione della classe del cemento, a parit di ogni altro fattoredi composizione, presenta landamento tipico di Figura 5.

La presa e lindurimento dellimpasto cementizio dipendono dalla continua presenzadacqua. Il calcestruzzo allatto del getto contiene una quantit dacqua libera che assi-cura lidratazione del cemento. necessario fare in modo che questacqua resti disponi-bile, o comunque possa essere rapidamente ripristinata sino a quando lo spazio riempi-to da acqua e cemento non sia in gran parte sostituito da prodotti di idratazione. Ilprocesso di idratazione (e quindi lindurimento) pu infatti progredire significativa-mente quando la tensione di vapore nei pori della pasta cementizia prossima al valoredi saturazione (UR > 90%).In Figura 6 messo in luce il ridotto sviluppo di resistenza di provini di calcestruzzo con-servati in ambiente secco o con moderata umidit relativa (50 e 75%) rispetto a quellodi provini mantenuti in un ambiente umido (UR > 95%).Occorre notare che anche i provini lasciati idratare per i primi giorni in ambiente umi-do (curva 1) risentono di una successiva conservazione in ambiente a ridotta umidit re-lativa: essi presentano infatti uno sviluppo della resistenza pi attenuato rispetto a quel-lo dei provini conservati sempre in ambiente umido.Gli effetti dellumidit di stagionatura vengono quantitativamente evidenziati dalla nor-


Figura 5Esempio di sviluppo

della resistenza a

compressione di

calcestruzzi di pari

composizione in

relazione a tre classi

di cemento (CNR,

Boll. Ufficiale

23.12.92, parte IV -

Norme Tecniche).

91

mativa europea ove tratta dellesecuzione delle strutture (CEN/TC 104 doc. N179):- la durata della stagionatura protetta dipende dalle prevalenti condizioni climatiche dellaregione ove situato il getto. Una distinzione tra classi climatiche viene data in Tabella 5;

- la stagionatura protetta deve essere prolungata finch lidratazione raggiunge un gradotale da assicurare le resistenze relative elencate in Tabella 6.

Per quanto detto la stima della durata ottimale della stagionatura ordinaria protetta unproblema di una certa complessit. Lapproccio migliore sarebbe quello di definire il va-lore limite di permeabilit che dovrebbe essere raggiunto negli strati superficiali del cal-cestruzzo al termine della stagionatura protetta.Poich allo stato attuale non sono stati ancora definiti e accettati n i valori limite di per-meabilit n le modalit secondo le quali misurare tale propriet negli strati superficialidel manufatto, la durata della stagionatura protetta potrebbe essere stimata con riferi-mento alla resistenza meccanica in superficie.Occorre per tenere presente che non vi una stretta corrispondenza tra permeabi-lit e resistenza. Pertanto, se limportanza dellopera o se le condizioni estreme de-sposizione lo giustificano, si raccomanda d eseguire prove di permeabilit in labora-torio secondo EN ISO 7031 (1994) su provini appaiati alla struttura, che hannoquindi vissuto la medesima stagionatura, ovvero su carote estratte dalla strutturastessa.Nella Tabella 7 sono riportati i tempi minimi di stagionatura, in giorni, raccomandatidalla ENV 206 (UNI 9858) per strutture esposte in ambiente secco, umido o debolmen-te aggressivo.


Figura 6Effetto di diverse

condizioni

igrometriche di

stagionatura sullo

sviluppo delle

resistenze del

calcestruzzo;

provino di 10 cm di

lato (CNR, Boll.

Ufficiale 23.12.92,

parte IV - Norme

Tecniche).

Sempre a 95% U.R.

Sempre a 75% U.R.

Sempre a 50% U.R.

Sempre a 95% poi a 50%

Umidit di stagionatura

Tabella 5Classi climatiche.

Classi climatiche Definizione Umidit relativa mediaClasse U Umida > 80%Classe M Moderata Nellintervallo tra 65 80%Classe S Secca Nellintervallo tra 45 65%Classe SS Molto secca < 45

Tabella 6Valori di proporzioni

di resistenza (*) del

calcestruzzo alla fine

della stagionatura.

Nota (*)La proporzione di resistenza

il rapporto tra la

resistenza media del

calcestruzzo alla fine del

periodo di stagionatura e

la resisteza media a 28

gg. del calcestruzzo

confezionato, stagionato e

provato in accordo con EN

ISO 2735/12 e EN ISO

4102/1.

Classi climatiche Proporzione di resistenzaU 0,10M 0,40S 0,50SS 0,60

92

Quando le condizioni desposizione sono pi gravose, i tempi di stagionatura suggeriti nel-la Tabella 7 devono essere aumentati per essere sicuri che il copriferro sia diventato pres-soch impervio alla penetrazione delle sostanze contenute nellambiente di esposizione.La velocit di sviluppo della resistenza del calcestruzzo pu essere valutata dalla Tabella8 (ENV 206 e UNI 9858). I dati riportati nella tabella sono relativi a cementi Portland 42.5R e 32.5R.

Le indicazioni sopra riportate relative alle condizioni di stagionatura per conseguire

unadeguata impermeabilit dello strato superficiale non prendono in considerazionegli aspetti della sicurezza strutturale, in relazione ai quali deve essere stabilito un tempominimo per raggiungere la resistenza voluta alla rimozione dei casseri.

5.3 Stagionatura accelerata con vapore a bassa pressioneTra i vari procedimenti di stagionatura accelerata, che essenzialmente fanno intervenireun apporto di calore, quello del riscaldamento mediante vapore libero il pi diffuso.Esso consiste nel sottoporre il calcestruzzo, dopo il getto, alleffetto combinato d caloree umidit mediante invio di vapor saturo a bassa pressione nellambiente di trattamento.Un trattamento adeguato pu consentire lo sviluppo a 24 ore, o anche a tempi pi bre-vi, di resistenze meccaniche a compressione dellordine del 60% di quelle che si potreb-bero ottenere a 28 gg con la maturazione normale (20C; 100% UR).Per contro, i calcestruzzi maturati a temperature elevate mostrano in seguito resistenzefinali minori di quelli maturati normalmente.Poich per in pratica difficilmente si realizza una stagionatura umida per periodi pro-lungati, ne consegue che anche a tempi lunghi la resistenza effettiva risulta spesso mag-giore per i calcestruzzi maturati ad alta temperatura iniziale che per gli altri.Nel trattamento del calcestruzzo con vapore a bassa pressione si possono distinguere:una fase di prestagionatura, una di aumento della temperatura, una di permanenza allatemperatura massima e una di raffreddamento (Figura 7).Le caratteristiche delle fasi hanno uninfluenza determinante sulle resistenze finali. Inol-tre leffetto del trattamento termico dipende anche dalla natura del cemento.Perci, prima dellinizio della produzione, conviene procedere a indagini sperimentalisui componenti e sul trattamento termico previsto, tenendo presenti regole e limitazioni,relativamente a ciascuna fase, riportate nel punto 10.7 della ENV 206 o della UNI 9858.Limpiego di additivi superfluidificanti, che consentono di confezionare calcestruzzifluidi cori rapporto a/c estremamente basso, sta portando a modifiche rilevanti nellemodalit della stagionatura accelerata a vapore a bassa pressione.Vi infatti la possibilit, se non di eliminare il trattamento a vapore, di ridurre la tem-


Tabella 7 Sviluppo della resistenza del calcestruzzo Rapido Medio LentoTemperatura del calcestruzzo (C) 5 10 15 5 10 15 5 10 15Condizioni ambientali durante la stagionaturaI) 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%

Tempi espressi in giorni

Tabella 8 Velocit di sviluppo a/c Classe di resistenzadella resistenza del cementoRapida < 0,5 42.5 RMedia 0,5 - 0,6 42.5 R

< 0,5 32.5 R - 42.5 RLenta In tutti gli altri casi

93

peratura massima di processo intorno ai 30-40C, ovvero a circa la met di quelli nor-malmente in uso.Vengono cos soppressi gli svantaggi dovuti alla scelta di tempi troppo brevi di prestagio-natura, svantaggi tanto maggiori quanto pi alta la temperatura di processo e pi altoil rapporto a/c, e di quelli dovuti a variazioni termiche troppo rapide poich, dimezzan-do la temperatura di processo, si pu, a parit di tempo, dimezzare la velocit di riscal-damento. In questa situazione la resistenza meccanica a lungo termine si avvicina note-volmente a quella del calcestruzzo stagionato normalmente.La riduzione del rapporto a/c permessa dalluso dei superfluidificanti contribuisce al-lincremento della resistenza meccanica entro le prime 24 ore.

5.4 ConclusioneUna buona stagionatura necessaria per conseguire un risultato ottimale da un buoncalcestruzzo.Una stagionatura non corretta rende mediocre un calcestruzzo altrimenti buono, mauna stagionatura corretta non pu compensare le deficienze di composizione e di sceltadei componenti del calcestruzzo; tutti gli sforzi tesi a migliorare le condizioni di stagio-natura risultano vani se la qualit del calcestruzzo inadeguata.

6. Prescrizioni per il calcestruzzo

6.1 GeneralitIl calcestruzzo va di regola specificato dal progettista come miscela progettata con rife-rimento alle propriet richieste (calcestruzzo a prestazione garantita).Tuttavia, su richiesta della Stazione Appaltante, il calcestruzzo pu essere specificato co-me miscela prescritta (calcestruzzo a composizione richiesta), prescrivendo la compo-sizione in base al risultati di prove preliminari effettuate secondo la procedura di segui-to definita, o in base allesperienza a lungo termine acquisita su calcestruzzo simile.Per miscela progettata si intende un calcestruzzo per il quale il progettista ha la re-sponsabilit di specificare le prestazioni richieste e ulteriori caratteristiche e per il qualeIl produttore responsabile della fornitura di una miscela conforme alle prestazioni ri-chieste e alle ulteriori caratteristiche.Per miscela a composizione richiesta sintende un calcestruzzo del quale il progettistaspecifica la composizione della miscela e i materiali da utilizzare. Il produttore respon-sabile della fornitura della miscela specificata cos come richiesta, ma non risponde del-


Figura 7Esempio di

stagionatura a

vapore alla

pressione ordinaria.

1) prestagionatura da 2

a 6h;

2) riscaldamento non

superiore a 20C/h;

3) periodo alla massima

temperatura;

4) raffredamento non

superiore a 10C/h.

(temperatura iniziale

dellimpasto: 13C)

94

le prestazioni effettive della stessa.Nel caso di calcestruzzo a composizione richiesta occorre presentare una documenta-zione delle prove preliminari effettuate, volta a garantire che la composizione richiestasia adeguata per soddisfare tutti i requisiti riguardanti le prestazioni del calcestruzzo nel-le fasi fresca e indurita, tenendo conto dei materiali componenti da utilizzare e delle par-ticolari 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 du-so (per es. classe di esposizione ambientale; calcestruzzo semplice o armato, normale oprecompresso);d) classe di consistenza.Se del caso, dovranno essere determinate le seguenti caratteristichee.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 condizioni sup-plementari relative al trasporto e alle procedure di cantiere (tempo e frequenza delleconsegne, trasferimento per pompaggio o per nastro trasportatore, ecc.)

6.2 Calcestruzzo indurito

6.2.1 Resistenza a compressioneLa resistenza a compressione del calcestruzzo viene espressa in termini di resistenza ca-ratteristica, definita come quel valore al di sotto del quale viene a trovarsi dal punto di vi-sta probabilistico il 5% dellinsieme di tutti i possibili valori di resistenza misurati sul cal-cestruzzo in esame. La resistenza dovr essere determinata con le modalit previste dallenorme di seguito elencate.

Classi di resistenza a compressioneIl calcestruzzo classificato in base alla resistenza a compressione, espressa come resi-stenza caratteristica Rck oppure fck . La resistenza caratteristica Rck viene determinata sullabase dei valori ottenuti da prove a compressione a 28 giorni su cubi di 150 mm di lato; laresistenza caratteristica fck viene determinata sulla base dei valori ottenuti da prove acompressione a 28 giorni su cilindri di 150 mm di diametro e 300 mm daltezza; i valoriespressi in N/mm2 elencati nella tabella seguente risultano compresi in uno dei seguen-ti campi:- calcestruzzo non strutturale: 8/10- 12/15


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- calcestruzzo ordinario: 16/20 - 45/55- calcestruzzo ad alte prestazioni: 50/60 - 60/75- calcestruzzo ad alta resistenza: 70/85 - 100/115

6.2.2 Resistenza a trazioneLa resistenza a trazione del calcestruzzo dovr essere prescritta e misurata o come resi-stenza indiretta (per spacco, fct,sp, prova brasiliana; a flessione fct,fl, prova su tre punti; ri-spettivamente UNI 6135 e UNI 6130) o come resistenza diretta (prova assiale, fct, RI-LEM CPC7 ovvero ISO 4108).I risultati ottenuti con i metodi di prova sopra elencati non sono strettamente intercambiabili.

Classi di resistenza a trazioneIl calcestruzzo pu essere classificato, se richiesto, in base alla sua resistenza a trazione as-siale caratteristica fck come indicato nella seguente tabella:

6.2.3 Energia di fratturaLenergia di frattura, definita come lenergia dissipata durante la propagazione unitaria(cio per unit di superficie) di una fessura dovuta a trazione, ovvero (a meno del segno)come il lavoro necessario per far propagare di una quantit unitaria una fessura, unacaratteristica intrinseca del materiale calcestruzzo la cui valutazione utile per la mo-dellazione del comportamento in trazione (fase fratturata).In mancanza di prove specifiche di trazione diretta o indiretta, lenergia di frattura puessere valutata con la seguente relazione:

GF = 0.2 F0.7 (J/m2 ovvero N/m)cm

dove (F = (10 + 1.25 da), essendo da (= 8 32 mm), la dimensione massima dellaggregato.Lespressione suddetta vale per calcestruzzi non additivati con fumo di silice, essendo que-


Classi resistenza

per calcestruzzo

normale

Classe fck Rck Categoriadi resistenza N/mm2 N/mm2 del calcestruzzoC8/10 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

Classi resistenza

a trazione assiale

per calcestruzzo

di peso normale

Classe di consistenza a trazione fctk N/mm2

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

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sti ultimi caratterizzati da minore tenacit (minore energia di frattura) e da minore sensibi-lit alla dimensione massima dellaggregato. Tale determinazione in accordo con le rac-comandazioni RILEM TC50 (Recommendations Materials and Structures, vol. 18, 1985).

6.2.4 Resistenze caratteristicheLa resistenza del calcestruzzo viene espressa in termini di resistenza caratteristica Rck o fckcome indicato in precedenza, ed determinata sulla base dei valori ottenuti a 28 giornisu cubi di 150 mm di lato o cilindri 150/300 mm (rapporto diametro/altezza).La resistenza media a trazione fctm pu anche essere espressa, in via approssimata e sem-pre a 28 giorni, dai risultati della prova di trazione indiretta, oppure tramite la relazione(FIP-CEB Model Code 90 ed EC2):

fctm = 0.30 fck2/3

= 0.27Rck2/3

(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 modalitI procedimenti e le modalit per la preparazione e la conservazione dei provini e per le-secuzione delle prove sono oggetto delle seguenti norme:- UNI 6126 e 6128, che stabiliscono rispettivamente le modalit per il prelievo dei cam-pioni di calcestruzzo in cantiere e per la confezione in laboratorio di calcestruzzi speri-mentali;- UNI 6127 e 6129, che stabiliscono le modalit per la preparazione e la stagionatura deiprovini d calcestruzzo rispettivamente prelevati in cantiere e confezionati in laboratorio;- UNI 6130, che si riferisce a forme e dimensioni dei provini di calcestruzzo per prove diresistenza meccanica e relative casseforme. Questa norma prescrive lutilizzazione, in vianormale, di provini cubici per la rottura a compressione e a trazione indiretta per spacco,di provini prismatici di sezione quadrata per la rottura a trazione indiretta per spacco, edi provini prismatici di sezione quadrata per la rottura a trazione indiretta per flessione.Per la rottura a compressione e a trazione indiretta tuttavia previsto che, in casi partico-lari, possano essere anche impiegati provini cilindrici aventi altezza doppia del diametro;- UNI 6131, che stabilisce i criteri e le modalit per il prelievo di campioni da calcestruz-zo gi indurito e per la preparazione di provini;- UNI 6132 e 6134, che stabiliscono il procedimento da seguire per la determinazionedella resistenza a compressione di provini predisposti allo scopo e, rispettivamente, dimonconi di prismi rotti a flessione;- UNI 6133, relativa allesecuzione della prova di rottura a trazione per flessione;- UNI 6135, relativa allesecuzione delle prove di rottura a trazione diretta e indiretta;- UNI 6186, che riguarda le presse idrauliche appositamente progettate e costruite perprove d compressione su materiali, come il calcestruzzo, che presentano piccole defor-mazioni prima della rottura.Con riferimento alla prova di rottura a compressione, lattendibilit e la ripetibilit deirisultati sono condizionati dal rispetto delle modalit esecutive precisate 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 resistenza rilevata dalla prova;- gradienti di carico superiori a quello previsto dalla norma (0.5 0.20 N/mm2/s) porta-no ad una sovrastima della resistenza a compressione, gradienti minori ad una sottostima.Per la misura della resistenza a compressione permesso, in alternativa ai cubi, limpie-go di provini cilindrici o prismatici. In tal caso occorre spianare ed eventualmente mola-re le facce, oppure ricoprirle con uno strato cementizio rasato d adeguata resistenza erigidezza (capping).Non consentito procedere alla rottura tramite interposizione, fra i provini e i piatti del-la pressa, di materiali deformabili: in tal modo si otterrebbero infatti valori di resistenza


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pi bassi, in quanto lespansione trasversale dello strato deformabile tende a spaccareIongitudinalmente il provino.I valori della resistenza a compressione sono dipendenti dalla geometria e dalle dimen-sioni del provino. Per tenere conto di tali influenze, si utilizzano i fattori di conversioneriportati nelle tabelle seguenti:

I fattori di conversione riportati nelle diverse tabelle non sono fra loro correlabili.In generale i provini grandi danno resistenze minori dei provini piccoli, i provini cilin-drici danno resistenze minori dei provini cubici e i provini snelli danno resistenze mino-ri dei provini tozzi.Inoltre quanto maggiore la resistenza a compressione del calcestruzzo in esame, tantopi i rapporti di conversione tendono allunit.

7. Durabilit e vita in servizio

7.1 Durabilit del calcestruzzo e durabilit della strutturaAgli effetti della vita in servizio occorre distinguere tra durabilit potenziale del calce-struzzo, inteso come materiale da utilizzare in una specifica condizione ambientale, e du-rabilit effettiva del calcestruzzo in opera, cio con le propriet che esso ha nel contestodella struttura.Premesso che ogni fenomeno di deterioramento che si manifesta in una struttura la con-seguenza dellincompatibilit tra qualit locali del calcestruzzo e condizioni locali di espo-sizione, appare evidente che la vita in servizio associata al calcestruzzo come materiale po-tr essere effettivamente raggiunta nella struttura purch, a posa in opera avvenuta, laqualit del calcestruzzo non sia stata in qualche modo compromessa e purch le condizio-ni di esposizione stimate in sede di progetto non subiscano nel tempo variazioni di rilievo.I fattori responsabili di variazioni negative delle propriet locali del calcestruzzo posso-no avere origine:a) dalla complessit delle scelte architettoniche e progettuali;b) dalladozione di procedere di lavorazione non adatte alla specifica applicazione o, se


Spigolo 1 (mm) 100 150 200 250 300Indici delle resistenze 110 % 100 % 95 % 92 % 90 %a compressionesu cubi di spigolo 1

Fattori di conversione fra

resistenze a compressione

misurate su cilindri di

di diversa dimensione

e di pari snellezza

h/d=2.00.

Snellezza h/d (mm/mm) 100/200 150/300 200/400 250/500 300/600Indici delle resistenze 102 % 100 % 97 % 95 % 91 %a compressionesu cilindridi dimension h/d

Fattori di conversione fra

resistenze a compressione

misurate su cubi di

diversa dimensione

Snellezza h/d 1,00 2,00 4,00Indici di resistenza 118 % 100 % 92 %a compressionedi cilindri di snellezza h/d

Fattori di conversione

fra resistenze a

compressione

misurate su cilindri

di pari diametro ma

diversa snellezza h/d

Res. cubica < 25 N/mm2 Rcilindro = 0,80 RcuboRes. cubica 25 e 60 N/mm2 Rcilindro = 0,83 RcuboRes. cubica 60 N/mm2 Rcilindro = 0,85 Rcubo

Fattori di conversione

fra resistenze a

compressione di cubi

l=150 mm e cilindri

=150 mm, h=300 mm

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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 del calcestruzzo(Tabella 11) ha come scopo lottenimento di un materiale con ridotta permeabilit, fondamentale per la durabilit della struttura evitare:a) la presenza di vuoti dovuti a inadeguata compattazione o a non omogenea distribu-zione 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 Kinferiore o uguale a 110-11 m/s, o una resistenza alla penetrazione dacqua secondo ISO7031-1994 (UNI EN 07.04.113.0), con valore massimo non superiore a 50 mm e valoremedio non superiore a 20 mm.Sono quindi da considerare equivalenti i due limiti seguenti, relativi allimpermeabilitdi 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 materiale rite-nuto adeguatamente impermeabile non ha giustificazione fisica, ma stato dedotto stil-la base di indagini sperimentali.Come stato detto in precedenza, il controllo della permeabilit attraverso prove di pe-netrazione dellacqua e giustificato soltanto nel caso di opere di particolare importanzaconsiderando gli oneri derivanti dagli studi di laboratorio che occorre effettuare nella fa-se di scelta dei rapporti di composizione e dalle verifiche della qualit del calcestruzzo inopera, attraverso il prelievo di carote.Nella pratica ordinaria il controllo di qualit del calcestruzzo durabile , pi semplice-mente, basato sulla misura della resistenza a compressione (resistenza caratteristica).Il criterio ha come riferimento la relazione permeabilit - rapporto a/c - resistenza mec-canica. Al diminuire di a/c, diminuisce il volume dei pori capillari o penetrabili dalle so-stanze nellambiente di esposizione e di conseguenza diminuisce la permeabilit, men-tre aumenta la resistenza meccanica.Bench non vi sia una relazione lineare decrescente tra permeabilit e resistenza, tutta-via il controllo della durabilit attraverso la resistenza risulta sufficientemente affidabile.Il grado di affidabilit senzaltro maggiore di quello che si avrebbe qualora il controllovenisse effettuato mediante la misura del rapporto a/c, considerando che i metodi pervalutare il dosaggio dellacqua e del cemento in un calcestruzzo non sono semplici e so-prattutto non sono sufficientemente precisi.La Tabella 11 mostra come quasi sempre la resistenza caratteristica per la durabilit siapiuttosto elevata, al punto da poter risultare maggiore della resistenza introdotta usual-mente nel calcolo strutturale. In tale circostanze, la classe del calcestruzzo da adottarenel progetto va definita in base alle esigenze della durabilit, anche se in tal modo risul-ter esuberante rispetto alIe pure esigenze statiche.Linterruzione anticipata della stagionatura protetta ha notevoli effetti negativi sulla per-meabilit, perch causa una diminuzione del grado didratazione del legante. Alle tem-perature ordinarie la velocit di idratazione del cemento diminuisce a valori trascurabilise lumidit relativa interna dellimpasto scende al di sotto dell80%.Quando la stagionatura protetta viene interrotta e lacqua che non ha ancora reagito al-lontanata a causa dellessiccamento subito dal calcestruzzo nellequilibrare la sua umiditinterna con quella dellaria, la porosit dei pori penetrabili dalle sostanze contenute nel-lambiente cio dei pori che determinano la permeabilit, noti anche come pori capilla-


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ri risulter piuttosto alta, indipendentemente dal basso rapporto acqua/cemento usato.Pertanto la permeabilit sar maggiore proprio negli stati pi esterni, cio nella zona dellastruttura alla quale affidato il compito di rallentare la penetrazione degli agenti esterni.Oltre ai fattori discussi, sulla durabilit della struttura influiscono il microclima e i det-tagli di progetto.Il microclima rappresenta le condizioni di esposizione effettivamente esistenti a contat-to con la superficie della struttura. Esso pu essere diverso dal macroclima e, con riferi-mento alla struttura, diverso da zona a zona: a causare diversit e variabilit concorronoi dettagli di progetto e situazioni particolari che si manifestano durante il servizio.Pertanto natura ed entit del deterioramento nel tempo dipenderanno dalla maggiore ominore compatibilit tra microclima e qualit locale del calcestruzzo in opera.In conclusione, tenuto conto che, allo stato attuale delle conoscenze, non possibile sot-toporre le decisioni assunte ad unanalisi dei rischio, progettare in funzione di una datavita in servizio non esclude a priori la necessit di dover effettuare interventi di manu-tenzione al fine di mantenere la funzionalit della costruzione. Lo scopo che in ogni ca-so si raggiunge di limitare gli effetti deleteri della penetrazione delle sostanze poten-zialmente aggressive presenti nellambiente di esposizione e quindi di ridurre numero,estensione e gravit degli interventi di manutenzione.

DurabilitI processi a rischio per la durabilit di una struttura in calcestruzzo armato esposta in am-biente 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 del calcestruzzo so-no elencati nella Tabella 9, insieme al grado di attacco prodotto in base alla concentrazione.

La corrosione dellacciaio nel calcestruzzo un processo elettrochimico con un anododove il ferro si discioglie, un catodo dove si producono ioni OH

-e si consuma ossigeno

gassoso, e un elettrolita per il passaggio della corrente.Fino a quando il pH della fase liquida che permea i pori della matrice al suo livello na-turale, cio nellIntervallo 13-13,8 e la concentrazione degli ioni cloruro espressa comepercentuale in peso sul contenuto di cemento, non supera la soglia critica, variabile da0,2 a 0,4%, la reazione anodica controllata da un film di ossido ferrico passivante di ca-ratteristiche tali da costruire unefficace barriera tra metallo e liquido dei pori.Quando per lalcalinit del liquido dei pori viene neutralizzata dallanidride carbonicadellaria e il pH scende al di sotto di 11,5, o quando nella fase liquida la concentrazionedei cloruri penetrati dallambiente esterno supera il livello critico, il film passivante vie-ne distrutto e pu Iniziare il processo di corrosione 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 davanzamento ab-bastanza distinto e nella reazione sono coinvolte tutte le fasi idrate della pasta di cemen-


Agente aggresivo nelle acque Grado di attaccoDebole Moderato Forte

pH 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 - 100Ioni magnesio (mg NH2+/1) 100 - 300 300 - 1500 1500 - 3000Ioni solfato (mg SO42-/1) 200 - 600 600 - 3000 3000 - 6000Agente aggresivo nel terrenoIoni solfato (mg SO42-/Kg di terreno seccato allaria) 2000 - 6000 6000 - 12000 > 12000

Tabella 9

100

to. Lanidride carbonica reagisce come acido carbonico, perci la reazione avviene se neipori del calcestruzzo presente un minimo dacqua.Considerando che, in pratica, per raggiungere il fronte di carbonatazione lanidride car-bonica deve diffondersi attraverso lo spessore di impasto gi carbonatato, qualora i porisiano pieni dacqua la velocit di carbonatazione decade per la lentezza con la quale la-nidride carbonica diffonde attraverso il liquido.Gli ioni cloruro penetrano nella matrice legante dellimpasto per diffusione e avanzanopi rapidamente del fronte di carbonatazione. La penetrazione avviene sia nel calce-struzzo saturo dacqua che in quello parzialmente essiccato. I cloruri reagiscono soltan-to con lalluminato di calcio a formare cloroalluminato di calcio idrato, ma la reazione meno determinante per quanto riguarda il rallentamento della penetrazione.In definitiva i fattori ambientali che promuovono il processo di corrosione sono lani-dride carbonica e/o i cloruri; una volta che il metallo stato depassivato, concorrono amantenere attivo il processo lumidit relativa dellaria, che determina quella interna delcalcestruzzo, e il rifornimento di ossigeno, indispensabile per mantenere attiva la rea-zione catodica.In condizione di clima secco, quando la resistivit dei calcestruzzo pu superare 100.000cm, il processo di corrosione inibito anche in presenza di unalta concentrazione dicloruro, nonostante che la porosit priva dacqua faciliti lingresso dellossigeno.La velocit di corrosione aumenta con la temperatura e con lumidit relativa interna delcalcestruzzo: essa diventa significativa quando questultima supera il 75% raggiunge unmassimo intorno al 95%, quindi decade rapidamente e diventa trascurabile a saturazioneper la bassa velocit con la quale lossigeno si diffonde nei pori pieni dacqua o quasi.Il comportamento descritto suggerisce che il fattore controllante la velocit di corrosio-ne soprattutto la resistivit del calcestruzzo: sono considerati critici valori di resistivitminori di 5000-10000 cm.Oltre al processo di corrosione, anche lattacco da gelo-disgelo e quello chimico sono in-fluenzati dal grado di saturazione del calcestruzzo e quindi dalle condizioni prevalenti diumidit dellambiente di esposizione.Tutti i processi di deterioramento richiedono acqua: il fattore importante lo stato diumidit nel calcestruzzo, che si mantiene costante quando stazionaria lumidit ester-na. Quando questultima variabile, occorre tenere presente che il calcestruzzo assumeacqua dallambiente pi rapidamente di quanto la perde e di conseguenza lumidit me-dia interna tende a essere pi alta dellumidit dellambiente.Il principio vale anche per le strutture in ambiente marino, nella zona del bagnasciuga,e questo significa che anche durante il periodo non bagnato il calcestruzzo continua aessere pressoch saturo. Linfluenza dellumidit interna del calcestruzzo sui vari tipi diprocesso evidenziata nella Tabella 10.

Le sostanze naturali pi comuni che si attivano in presenza di umidit del calcestruzzo


Tabella 10 Umidit relativa UR Relazione di Corrosione Cicli di gelo Attaccodel calcestruzzo carbonatazione dellacciao e disgelo chimico

nel calcestruzzo

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 carbonatato; = calcestruzzo contaminato da cloruri

101

sono: lanidride carbonica, necessaria per la carbonatazione, lossigeno, necessario perla corrosione, gli ioni cloruro, che promuovono la corrosione depassivando lacciaio del-larmatura, gli acidi, che sciolgono la matrice cementizia, i solfati, che danno reazioneespansiva con il cemento, gli alcali liberati nellidratazione del cemento, che possonoeventualmente reagire con alcuni tipi di aggregato.Le misure di prevenzione che devono essere adottate nel caso della reazione alcali-ag-gregato e nel caso di attacchi da parte di sostanze provenienti da ambienti non naturali(ad esempio da lavorazioni e scarichi industriali) vanno decise in relazione alla specificasituazione. Per la reazione alcali-aggregato consigliabile consultare un esperto concompetenza diretta sullargomento.Per il calcestruzzo, inteso come materiale, la composizione e i componenti in grado dimeglio garantire la durabilit sono stati individuati essenzialmente sulla base di ricerchedi laboratorio studiando il comportamento di provini e a volte di elementi strutturali digeometria semplice e di limitate dimensioni, in ogni caso di campioni accuratamentepreparati e conservati in condizioni di esposizione ben definite e controllate.I criteri in base ai quali si definisce la durabilit del calcestruzzo fanno riferimento al ti-po e al contenuto di cemento, al rapporto a/c e allo spessore del copriferro.Questi criteri sono comuni a tutte le normative riguardanti la durabilit: allaumentaredellintensit dellattacco si aumenta il contenuto minimo di cemento, si abbassa il rap-porto a/c e si aumenta lo spessore del copriferro. Pertanto, tenuto conto che il control-lo di qualit dei calcestruzzo basato sulla resistenza caratteristica a compressione, la du-rabilit tanto pi alta quanto maggiore la resistenza caratteristica.Nelle Tabelle 11 e 12 sono indicate rispettivamente le prescrizioni per la durabilit riferiteallesposizione ambientale e le classi di esposizione in funzione delle condizioni ambientali.Quando lambiente soggetto a cicli di gelo e disgelo si prescrive, in aggiunta, luso diaggregati non gelivi e limpiego di un aerante. Lintroduzione di microbolle daria ab-bassa la resistenza meccanica potenziale dellimpasto, ma a ci si pu ovviare modifican-do i rapporti di composizione, ovvero riducendo il rapporto acqua/cemento e/o au-mentando il contenuto di cemento.Per la scelta dello spessore minimo di copriferro il riferimento la classe di esposizionedel calcestruzzo (Tabella 11). Per le opere le cui classi di esposizione richiedono un cal-cestruzzo di resistenza caratteristica minima variabile nellintervallo 37 40 N/mm2, siraccomanda un copriferro minimo di 30 mm; per le opere le cui classi di esposizione ri-chiedono un calcestruzzo d resistenza minima > 40 N/mm2, lo spessore minimo racco-mandato di 40 mm. Per assicurare i valori minimi indicati, il costruttore deve adottare

un copriferro nominale maggiore di almeno 5 mm del valore minimo prescritto.Per le condizioni di aggressivit chimica che nella tabella 9 sono definite forti, e per lestrutture in acqua di mare situate nella zona del bagnasciuga o soggette a spruzzi, si rac-comanda (CEB 1995) un contenuto minimo di cemento di 370 kg/m3 e un rapporto ac-qua/cemento di 0,4.


Tabella 11(cemento Portland

32,5R, dmax aggr.

20-32 mm).

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

minima Rck (N/mm2) (Tab. 12)0,60 280 30 XC1, XC20,55 300* 37 XC3, XF1, XA1, XD10,50 320* 37 - 40 XS1, XD2, XF2

XA2,XF3, XC40,45 350* 45 XS2, XS3, XA3

XD3,XF4

* In presenza di solfati impiegare cemento resistente ai solfati.

102

7.2 Vita in servizioLa vita in servizio il tempo durante il quale le strutture e/o i materiali conservano le lo-ro prestazioni, mantenendo il livello di sicurezza e di efficienza funzionale di progetto, perqualsiasi azione e condizione ambientale prevista, fatta salva la normale manutenzione.In accordo ai dati di letteratura, i calcestruzzi durabili specificati nella tabella 11 dovreb-bero assicurare una vita in servizio di circa 40-50 anni, purch la struttura sia stata costrui-ta a regola darte e le condizioni di esposizione restino quelle previste in sede di progetto.Gran parte delle informazioni al momento disponibili riguardano la vita in servizio di strut-ture soggette a carbonatazione (costruzioni edilizie e infrastrutturali non esposte a cicli digelo e disgelo o allambiente marino) e di strutture soggette a penetrazione di cloruri (co-struzioni in acqua di mare, infrastrutture stradali ed autostradali esposte allazione del gelonelle quali, per mantenere la sede libera dal ghiaccio, fatto uso di sali disgelanti).Lapproccio seguito per stabilire la vita in servizio delle strutture soggette a carbonata-zione e penetrazione dei cloruri si basa sui seguenti assunti:- ogni fenomeno di deterioramento osservato indica incompatibilit tra qualit del cal-cestruzzo e condizioni locali di esposizione;


Tabella 12Classi di

esposizione in

funzione delle

condizioni

ambientali (da

CEN/TC104: draft

prEN206 rev

15-1996).

Denominazione Descrizione dellambiente Esempi di condizioni ambientalidella classe di esposizione (a titolo informativo)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 bassaXC2 Bagnato, raramente secco Parti di strutture di contenimento liquidi; fondazioniXC3 Umidit moderata Interni di edifici con umidit da moderata ad alta;

calcestruzzo allesterno riparato dalla pioggiaXC4 Ciclicamente secco e bagnato Superfici soggette a contatto con acqua non

comprese nella classe XC2

3. Corrosione indotta da cloruriXD1 Umidit moderata Superfici esposte a spruzzi diretti dacqua

contentente cloruriXD2 Bagnato, raramente secco Piscine; calcestruzzo esposto ad acque industriali

contententi cloruriXD3 Ciclicamente secco e bagnato Parti di ponti; pavimentazioni; parcheggi per auto

4. Corrosione indotta da cloruri dellacqua di mare XS1 Esposizione alla salsedine marina Strutture sulla costa o in prossimit

ma non in contatto diretto con acqua di mare

XS2 Sommerse Parti di strutture marineXS3 Nelle zone di mree, Parti di strutture marine

nelle 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 nellariaXF3 Grado elevato di saturazione, Superfici orizontali esposte alla pioggia e al gelo

in assenza di sali disgelanti XF4 Grado elevato di saturazione, Superfici verticali e orizontali 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)

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- la durabilit riferita alla corrosione dellarmatura dipende soltanto dal comportamen-to del calcestruzzo degli strati esterni, non del calcestruzzo del nucleo;- il copriferro non una barriera che mantiene fuori dalla struttura le sostanze potenzial-mente aggressive, perci il problema non consiste nellimpedire lingresso delle sostanzeaggressive ma di fare in modo che la qualit del copriferro, come materiale e come getto,e il suo spessore siano tali che il tempo impiegato dalle sostanze aggressive a raggiungerelarmatura e dare inizio al processo d corrosione sia pari alla vita in servizio desiderata;- la penetrazione delle sostanze aggressive inizia dal momento in cui la struttura libe-rata dalle casseforme;- per ogni struttura esiste un grado di deterioramento inaccettabile per la sua funziona-lit. La perdita di funzionalit pu riguardare la sicurezza, la destinazione duso o sem-plicemente lestetica, come nel caso degli edifici con calcestruzzo in vista.Da questi assunti consegue che:- il tempo impiegato perch gli effetti deleteri prodotti dalla corrosione dellarmaturaraggiungano il livello di deterioramento ritenuto inaccettabile risulta suddiviso in dueperiodi distinti. Il primo (t0) rappresentato dal tempo impiegato da CO2 o da Cl- a rag-giungere larmatura, cio ad attraversare il copriferro; il secondo (t1) il tempo occor-rente perch si manifesti il danno inaccettabile. Generalmente la vita in servizio deside-rata basata sulla durata t0. I contributi del secondo periodo non sono presi inconsiderazione perch dipendenti dal microclima e soprattutto dalla risposta locale delcalcestruzzo, che potrebbe essere tale da accelerare la progressione del danno;- il deterioramento nel tempo un evento da prendere in considerazione. Pertanto siraccomanda in particolare per le opere infrastrutturali e per le opere di una certa im-portanza, di attuare un programma di ispezioni sistematiche al fine di identificare equantificare i fenomeni di degrado e decidere tempestivamente gli interventi di manu-tenzione medianti i quali la struttura pu essere riportata alle condizioni iniziali. Il gra-do di deterioramento difficilmente risulter lo stesso in ogni parte della struttura: le dif-ferenze possono essere dovute alla variabilit del microclima, agli effetti noncorrettamente valutati dei dettagli di progetto, alla variabilit delle propriet del calce-struzzo, alleventuale esistenza di parti provviste di protezione aggiuntive.I dati raccolti sullo stato di conservazione di struttura esposte nelle diverse condizioniambientali hanno mostrato che i processi di penetrazione di CO2 e Cl- possono essere in-terpretati, con buona approssimazione, assumendo una semplice legge di diffusione. Idiagrammi riportati nelle Figure 8 e 9 sono il risultato dellapplicazione di modelli sem-plificati dei processi di penetrazione.Nel diagramma di figura 8 riportato, in funzione del rapporto a/c, del tipo di cemen-to e dellambiente di esposizione, la profondit raggiunta dalla carbonatazione dopouno specificato numero di anni di esposizione. I contenuti di cemento (32,5 R) partonoda un minimo di 280 kg/m3.Il diagramma di figura 9 indica gli anni di vita in servizio in funzione della classe di resi-stenza e di un dato spessore del copriferro. Per i cloruri stato assunto un livello criticodi 0.4% sul peso di cemento. Per limitare la velocit di penetrazione dei cloruri occorreutilizzare calcestruzzi di elevata classe di resistenza, e ci significa usare bassi rapporti a/c,superfluidificante, cemento preferibilmente del tipo 42,5 R, contenuti di cemento ben aldi sopra di 300 kg/m3. Un contenuto alto d cemento abbassa la velocit di penetrazionein primo luogo perch d al calcestruzzo unelevata capacit di combinazione nei con-fronti della sostanza aggressiva, in secondo luogo perch produce un aumento del volu-me di matrice cementizia diminuendo proporzionalmente lestensione dellinterfacciaaggregato-matrice, che notoriamente lanello debole della catena resistente.Sulla base delle considerazioni precedenti risulta che una maggiorazione dello spessoredel copriferro non pu compensare n la maggiorazione del rapporto a/c, n la rinun-cia ad un elevato contenuto di cemento.


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8. Il calcestruzzo ad alte prestazioni e ad alta resistenzaLe attuali norme tecniche (D.M. 9.1.96) stabiliscono che nei calcoli statici non pu esse-re considerata una resistenza a compressione Rck > 55 N/mm2.Peraltro, sulla base delle disposizioni di cui al punto 5 della Parte Generale e dei punti 1e 2 della Sezione I del citato Decreto, limpiego dei calcestruzzi strutturali aventi resi-


Figura 8(da ACI Sp.100,1987:

Concrete durability

Vol. I).

Figura 9(da: Institution of

Civil Eng. - Improve-

ment of concrete

durability, 1986).

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stenza caratteristica cubica 55 < Rck 75 N/mm2 (calcestruzzi ad alte prestazioni - A.P.)potr essere ammesso previo esame e valutazione del Consiglio Superiore dei LL.PP., alquale dovranno essere sottoposte, caso per caso, le documentazioni di progetto.In linea orientativa, per la definizione delle caratteristiche fisico-meccaniche di tali cal-cestruzzi, pu farsi riferimento alle norme tecniche valide per i calcestruzzi aventi resi-stenza caratteristica Rck 55 N/mm2 e possono applicarsi le indicazioni contenute nelsuccessivo paragrafo 8.3.Per calcestruzzi aventi resistenza caratteristica Rck > 75 N/mm2 (calcestruzzi ad alta resi-stenza - A.R.) la documentazione di progetto, da presentare al Consiglio Superiore deiLL.PP., dovr comprendere la modellazione del materiale, operata sulla base di specificadocumentazione teorica e sperimentale, nonch unadeguata giustificazione delle rego-le di calcolo adottate.Limpiego del calcestruzzo in strutture complesse, o fortemente caricate, o di grandi di-mensioni o esposte a condizioni ambientali estreme ha condotto allintroduzione selet-tiva di calcestruzzi ad alte prestazioni, che sono caratterizzati 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 prestazioni (fck 50N/mm2; Rck 60 N/mm2), mentre per calcestruzzi d classe superiore (oltre C60/75 e fi-no a C100/115) si parla di alta resistenza In particolare, fino alla classe C60/75 sonocertamente ancora validi e affidabili i modelli di calcolo e i risultati sperimentali fruttodellestesa ricerca svolta nel passato sui calcestruzzi ordinari.Come riportato nel paragrafo 6.2.1, il calcestruzzo ad alta resistenza considerato in que-ste Linee Guida comprende le classi superiori a C60/75 e fino a C100/115, con i nume-ri di classe a rappresentare la resistenza caratteristica a compressione dopo 28 giorni dimaturazione umida. Il primo numero riferito alla resistenza di provini cilindrici di dia-metro 150 mm e altezza 300 mm, il secondo alla resistenza di provini cubici di lato 150mm.Quando i provini sono di dimensioni diverse da quelle indicate si possono usare i fattoridi conversione suggeriti nel paragrafo 6.2.5, che rappresentano unaccettabile approssi-mazione.Per il confezionamento, la maturazione e la rottura dei provini si adottano i metodi nor-malizzati in uso per il calcestruzzo ordinario o convenzionale, con lavvertenza di impie-gare soltanto casseforme metalliche.Rispetto a quanto avviene con i provini di calcestruzzo convenzionale, i risultati delle mi-sure sono molto sensibili alle modalit di prova: si raccomanda perci che siano rigoro-samente 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 calcestruz-zi A.P. e A.R.;- il laboratorio destinato a qualificare gli impasti di prova e a certificare il calcestruzzofornito in cantiere sia dotato di apparecchiature di adeguato livello tecnico e soprattut-to di accertata funzionalit.Per una corretta utilizzazione dei calcestruzzi A.P. e A.R. occorre compilare un piano diassicurazione della qualit nel quale devono essere elencate in dettaglio le caratteristichedellimpasto fresco e di quello indurito da controllare, le modalit e la frequenza deicontrolli, i valori limite da rispettare e il laboratorio responsabile delle prove. inoltreindispensabile che nel piano di assicurazione della qualit siano definiti i provvedimentida adottare nel caso di deviazioni dai valori limite e siano indicati i responsabili destina-ti a prendere le decisioni finali.Il metodo di proporzionamento dei calcestruzzi A.P. e A.R. non differisce sostanzial-


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mente da quello in uso per il calcestruzzo ordinario. Poich, allo stato attuale delle co-noscenze, non possibile basare la progettazione degli impasti sulle caratteristiche deimateriali componenti, i rapporti di composizione vanno scelti sulla base della lavorabili-t, della durabilit, della resistenza a una data stagionatura e delleconomia.Lo studio degli impasti di prova richiede un notevole lavoro di laboratorio e la determina-zione dei rapporti ottimali pi difficoltosa che per il calcestruzzo ordinario. In particolaresi deve controllare cori molta cura la compatibilit tra cemento e additivi, operazione al-quanto complessa quando si impiega una combinazione di additivi con diverse funzionalit.

8.1 Materiali componentiLa composizione del calcestruzzo di resistenza Rck > 55 N/mm2 tipicamente caratteriz-zata 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).

8.1.1 CementiI fattori che agiscono sulla resistenza iniziale e su quella finale di un cemento sono lacomposizione del clinker e la finezza di macinazione. Fattore importante di composizio-ne il rapporto tra il silicato tricalcico (C3S) e il silicato bicalcico (C2S): il primo si idra-ta pi rapidamente, sviluppando una notevole quantit di calore, il secondo pi lenta-mente. Perci un clinker a maggior contenuto di C3S permette un rapido guadagno diresistenza, mentre uno che contiene una sostanziale quantit di C2S sviluppa resistenzameno velocemente ma raggiunge resistenze finali altrettanto soddisfacenti.Finezza di macinazione significa maggiore superficie specifica e quindi maggiore veloci-t di idratazione: di conseguenza il fattore finezza influisce in particolare sullo sviluppodella resistenza iniziale. generalmente desiderabile usare la quantit di cemento minima indispensabile perraggiungere la resistenza desiderata. Il criterio valido, oltre che per evidenti motivi eco-nomici, soprattutto per limitare la quantit di calore liberata nel corso dellidratazione eper controllare il ritiro e quindi la fessurazione indotta dal ritiro.Per una data resistenza, il contenuto ottimale di cemento condizionato dalle caratteri-stiche della sabbia e dellaggregato grosso. Tuttavia un eccesso di cemento pu renderenecessaria una quantit dacqua tale da portare ad un calo della resistenza finale.

8.1.2 Rapporto acqua/cementoI rapporti a/c cadono in generale nellintervallo 0,35-0,22; la soglia 0,35 per il rapportoa/c corrisponde al valore per il quale il sistema dei pori capillari diventa discontinuo do-po circa un giorno di stagionatura umida. Il conseguimento, dopo poche ore di stagio-natura, della discontinuit capillare assicura che le strutture che abbiano subito un ciclod stagionatura protetta di durata conforme a quella suggerita dalle norme possiedano,allatto della sformatura, soddisfacenti caratteristiche di durabilit.Una bassa e discontinua porosit capillare assicura che la velocit di penetrazione dellesostanze contenute nellambiente desposizione sia notevolmente lenta.

8.1.3 AdditiviPer ottenere la lavorabilit richiesta ai bassi rapporti a/c prescritti indispensabile ri-correre allimpiego di superfluidificanti, la cui attivit deve essere tanto maggiore quan-to minore il rapporto a/c. Insieme ai superfluidificanti si usano spesso ritardanti per ri-tardare la perdita di lavorabilit dellimpasto, aeranti quando la struttura esposta a ciclidi gelo e disgelo, e a volte inibitori della corrosione dellarmatura.


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A causa dellalto contenuto di cemento, gli impasti A.P. e A.R. tendono ad irrigidire piut-tosto rapidamente, indipendentemente dalla temperatura pi o meno moderata del-lambiente. Con il ritardante si posticipa linizio dello stadio nel quale il processo di-dratazione diventa rapido provocando lirrigidimento della massa, tuttavia tali impastiritardati hanno maggiore tendenza al ritiro plastico: lalto contenuto di cemento fatto-re di riduzione dellessudazione superficiale e, se lindurimento ritardato, maggiore il tempo disponibile per lo sviluppo della fessurazione da ritiro plastico.Il rischio di fessurazione concreto nel getto di strutture costituite da elementi con este-se superfici a sviluppo orizzontale, in particolare nel getto di lastre e pavimentazioni. Siconsiglia in questi casi di impiegare, immediatamente dopo il getto, composti stagio-nanti che formino sulla superficie del calcestruzzo una membrana protettiva. Con la ri-duzione della perdita di umidit dalla superficie esposta dellimpasto il rischio di fessu-razione diventa molto piccolo.Gli aspetti della durabilit al gelo dei calcestruzzi A.R. non sono completamente defini-ti. Nei calcestruzzi convenzionali gli aeranti migliorano la resistenza al gelo in dipen-denza dalla dimensione delle bolle daria introdotte, dalla distanza tra le bolle e dallapermeabilit dellimpasto indurito. Sulla velocit di deterioramento agiscono il conte-nuto di umidit dellimpasto nel momento in cui si raggiunge la temperatura di gelo, ilnumero di cicli e la velocit di gelo e disgelo, la presenza di sali disgelanti nellambientedi esposizione e di gradienti di concentrazione salina nel materiale.Nel calcestruzzo A.R., forse a causa della presenza di altri additivi o per altri motivi anco-ra non chiariti, le bolle daria introdotte con laerante assumono dimensioni maggiori equindi, a parit di contenuto daria, la mutua distanza maggiore di quella raccomanda-ta per la resistenza al gelo dei calcestruzzi ordinari. Daltra parte non stato ancora stabi-lito se i calcestruzzi A.R. richiedono per la resistenza ai cicli di gelo e disgelo un sistema dibolle daria avente le stesse caratteristiche di quello richiesto per i calcestruzzi ordinari.Si deve considerare che la durabilit al gelo anche funzione della distribuzione di-mensionale dei pori della pasta di cemento. Poich la temperatura di gelo dellacquacontenuta nei pori si abbassa al diminuire della dimensione dei pori, alle dimensioni ti-piche dei pori dei calcestruzzi A.R. probabile che le pi basse temperature ambientalinon siano sufficienti per la solidificazione dellacqua in essi contenuta.Inoltre, a causa della ridotta permeabilit del calcestruzzo, molto poco probabile cheil contenuto dacqua al momento del gelo raggiunga il grado di saturazione richiestoperch laumento di volume associato al passaggio di stato liquido-solido dia luogo a fe-nomeni pericolosi. realistico supporre che le strutture di calcestruzzo A.R. con rap-porto a/c uguale o minore di 0,3 non raggiungano mai la saturazione critica purch cor-rettamente poste in opera.Allo stato attuale dellesperienza, limpiego di aeranti richiesto per i calcestruzzi di re-sistenza non superiore a 70 N/mm2 tuttavia, tenuto conto di quanto stato appena ri-portato, prudente inserire tra le prove di qualificazione del materiale la resistenza ai ci-cli di gelo e disgelo anche quando la classe di resistenza del calcestruzzo maggiore dellimite suindicato e anche se le temperature di esposizione raggiunte nei mesi invernalinon sono eccessivamente al di sotto dello zero.Attualmente linibitore di corrosione di cui si favorisce limpiego, in relazione ai buoni ri-sultati di laboratorio e allandamento positivo osservato nelle prime applicazioni pratiche, il nitrito di calcio. Tale composto per anche un accelerante dellindurimento e, nellaquantit che occorre impiegare per inibire la corrosione, lazione accelerante molto in-tensa. Pertanto se le condizioni della posa in opera non si conciliano con la lavorabilit ri-chiesta allimpasto, la soluzione di nitrito di calcio dovrebbe essere aggiunta a pi dopera.Occorre per tener presente che il volume di soluzione da usare, circa 25 litri per m3

dimpasto, una frazione significativa dellacqua necessaria per limpasto, ed percimolto probabile che prima dellaggiunta di tale acqua la lavorabilit durante la miscela-


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zione nella betoniera risulti difficoltosa. Il problema viene superato con limpiego di ri-tardanti o con laggiunta di una maggiore quantit di superfluidificante: lallungamentodei tempi di indurimento controbilancia leffetto accelerante del nitrito.Nella tecnologia del calcestruzzo A.P. e A.R., la pratica del ridosaggio di superfluidifican-te a pi dopera, allo scopo di compensare la perdita di lavorabilit 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 di superfluidificante sulcontenuto daria. Tale effetto varia in modo notevole con il tipo dimpasto e con la na-tura dei componenti.

8.1.4 Aggiunte mineraliLe aggiunte minerali, spesso critiche per le prestazioni dei calcestruzzi A.P. e A.R., sonousate per migliorare le caratteristiche di resistenza meccanica oppure per migliorare ladurabilit.La grande maggioranza dei dati della letteratura riguarda limpiego di cenere volante, diloppa granulata daltoforno e di fumo di silice.Questultimo un sottoprodotto della fabbricazione del silicio metallico e delle legheferro-silicio costituito da silice amorfa (85-98%), in particelle sferiche con diametro diuno-due ordini di grandezza inferiore a quelle dei granuli anidri del cemento.Le ceneri volanti e la loppa granulata rallentano lo sviluppo iniziale della resistenza macontribuiscono al guadagno di resistenza finale. Entro certi limiti il rallentamento ini-ziale pu essere compensato aumentando la finezza di macinazione e agendo sulle con-dizioni di stagionatura. Con la loppa granulata daltoforno leffetto negativo sulla resi-stenza iniziale importante quando il contenuto di aggiunta elevato e la temperaturadi stagionatura relativamente modesta.Sostituendo una parte del cemento con turno di silice si ottiene un miglioramento dellaresistenza a tutte le stagionature con un notevole incremento della resistenza finale, per-ci limpiego del fumo di silice permette di evitare dosaggi troppo alti di cemento.Il mezzo pi semplice per ottenere un calcestruzzo con resistenza superiore a 80 N/mm2

e lavorabilit adeguata laggiunta di fumo di silice.Allazione positiva del fumo di silice sulla resistenza concorrono, oltre alla spiccata reat-tivit del materiale nei confronti dellidrossido di calcio, nettamente superiore a quelladelle altre aggiunte citate, anche effetti di natura essenzialmente fisica ricollegabili alledimensioni submicroniche delle particelle.Nella fase iniziale le particelle di fumo di silice accelerano il processo di idratazione delcemento perch agiscono come centri di nucleazione per gli idrati in via di formazione:di conseguenza la resistenza a un giorno maggiore che in assenza di aggiunta.Ai fini del contributo sulla resistenza finale considerato importante leffetto densifi-cante o di riempimento (effetto filler): le particelle di fumo di silice, a causa delle pic-cole dimensioni, si possono inserire nei vuoti esistenti tra le particelle del cemento co-sicch il prodotto della reazione silice amorfa-idrossido di calcio pu rendere moltocompatta la matrice legante. Ci riduce sensibilmente la permeabilit e, a livello dellin-terfaccia pasta-aggregato, si traduce in un netto miglioramento della forza legante, senon altro per la diminuzione di prodotti indesiderati (idrossido di calcio ed ettringite)nella zona di transizione.Le ceneri volanti e le loppe granulate migliorano la durabilit allattacco solfatico, han-no un ruolo nella riduzione della reazione alcali/aggregato, riducono il calore sviluppa-to nel processo di idratazione e determinano una diminuzione di permeabilit.Con le ceneri volanti la richiesta dacqua per una data lavorabilit risulta minore. Ai finidellattivit pozzolanica, la composizione delle ceneri volanti deve essere di natura silico-alluminosa, con basso contenuto di ossidi basici (CaO).I calcestruzzi con ceneri volanti hanno durabilit ai cicli di gelo e disgelo se nellimpasto


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fresco si pu realizzare e mantenere un sistema di bolle con le dimensioni e la distanzarichiesti. Questo obiettivo pu essere raggiunto, con le normali quantit di aerante, sol-tanto nel caso In cui il contenuto di carbonio delle ceneri volanti sia uguale o inferioreal valore fissato dalla norma europea di accettazione UNI EN 450.Le ceneri volanti e le loppe granulate daltoforno devono essere usate soltanto con ce-mento Portland e non devono mai essere aggiunte a un cemento di miscela. Il divietonon riguarda il fumo di silice, che di frequente usato in combinazione con cementoPortland e con cenere volante.Il fumo di silice, per lelevata superficie specifica circa 50 volte superiore a quella del ce-mento possiede una spiccata azione pozzolanica, perci migliora notevolmente la durabi-lit del calcestruzzo a gran parte degli attacchi chimici. Particolarmente efficace lazio-ne sulla permeabilit, che risulta decisamente minore rispetto a quella di un calcestruzzocon la stessa resistenza a compressione non contenente fumo di silice. Anche supponen-do che la porosit totale rimanga pressoch invariata, il cemento con fumo di silice d luo-go, idratandosi, a una pasta con pori pi dispersi e quindi di dimensione minori.Per il significativo affinamento dei pori e il basso rapporto a/c i calcestruzzi con fumo disilice potrebbero essere resistenti al gelo senza il ricorso allimpiego di aeranti, o con unsistema d bolle di caratteristiche diverse da quelle dei calcestruzzi convenzionali. In at-tesa che gli studi di laboratorio e i risultati delle indagini sperimentali diano risposte de-finitive raccomandabile, come gi evidenziato, che le prove di qualificazione del calce-struzzo prevedano il controllo della resistenza al gelo.Il contenuto di fumo di silice generalmente limitato allintervallo 5-10% (percentualein peso riferita al totale cemento + aggiunte). Leffettuazione di prove per stabilire laproporzione ottimale una necessit sia per il costo unitario del materiale, pi volte su-periore a quello del cemento, sia per la messa a punto della lavorabilit desiderata, cherichiede unattenta scelta del contenuto di superfluidficante, eventualmente in combi-nazione con altri additivi. Si raccomanda che labbassamento al cono del calcestruzzocon fumo di silice sia di 20-25 mm maggiore di quello che sarebbe richiesto nel caso diun calcestruzzo di pari lavorabilit ma privo dellaggiunta minerale.Il rischio di fessurazione da ritiro plastico maggiore in presenza di fumo di silice perchla presenza di un materiale con alta superficie specifica come il fumo di silice causa la ul-teriore diminuzione dellessudazione, gi piuttosto bassa per i calcestruzzi A.P. ed A.R.La stagionatura dei calcestruzzi con fumo di silice deve essere condotta con molta atten-zione: unessiccazione prematura causa perdite di resistenza maggiori rispetto a quantopotrebbe avvenire con un calcestruzzo di pari rapporto a/c non contenente fumo di silice.I dati della letteratura suggeriscono che, per i calcestruzzi A.R. di rapporto a/c intornoa 0,30 contenenti fumo di silice, il prolungamento della stagionatura umida oltre 7 gg.non ha effetti significativi sul guadagno di resistenza perch limpasto indurito diven-tato impervio allacqua. Lo stesso non avviene che molto dopo con i calcestruzzi conte-nenti aggiunte meno reattive del fumo di silice.

8.1.5 AggregatiLaggregato ha un ruolo chiave nella produzione del calcestruzzo A.R. perch limita laresistenza potenziale ottenibile. Non si conoscono n i meccanismi attraverso i quali simanifesta lazione limitante n le propriet fisiche e chimiche del materiale effettiva-mente coinvolte. Gli aggregati ordinari di buone caratteristiche permettono di raggiun-gere resistenza fino a 120-140 N/mm2, ma soltanto con alcuni tipi di aggregato possi-bile raggiungere resistenza di 170 N/mm2. opinione accettata che fattore determinante sia la forza del legame che si stabilisce allin-terfaccia tra laggregato e la pasta e non la resistenza meccanica della roccia che, salvo qual-che eccezione, risulta generalmente adeguata. La forza del legame dinterfaccia in relazio-ne con la mineralogia e la tessitura superficiale della roccia e con la composizione della pasta.


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Unindicazione circa la natura del legame dinterfaccia pu essere ottenuta dallacurva sforzo-deformazione del calcestruzzo, eseguendo una prova di carico e sca-rico entro lintervallo elastico. Lestensione dei cicli isteretici dipende dalle ca-ratteristiche meccaniche della roccia e dal legame dinterfaccia: se la resistenzameccanica della roccia entro i normali limiti di accettazione, la maggiore o mi-nore estensione dellisteresi indicativa di una forza di legame pi debole o piforte.Dai dati della letteratura risulta che per ottenere la resistenza ottimale occorreimpiegare preferibilmente aggregati con dimensione massima nominale piuttostobassa, fino a 10-12 mm, perch diminuisce in tal modo la tensione media allin-terfaccia essendo maggiore larea superficiale dellaggregato per unit di volume.Occorre poi sottolineare che nei calcestruzzi A.R. le concentrazioni tensionali al-linterfaccia sono pi basse perch minore la differenza tra i moduli elastici del-laggregato e della pasta.Tuttavia la riduzione della dimensione massima nominale comporta un aumentodel contenuto ottimale di cemento e ha inoltre un effetto negativo sulla resisten-za a trazione indiretta per flessione. Anche se la tendenza verso la scelta di di-mensioni massime nominali inferiori a 20 mm, non mancano casi in cui sono sta-ti usati con successo aggregati fino a 19-25 mm.Come con i calcestruzzi convenzionali laggregato, oltre a influire sulla resistenzameccanica, determinante ai fini del modulo elastico, del ritiro, della viscosit(creep) e, nel caso delle pavimentazioni, anche della resistenza allabrasione.La sabbia ha influenza sulla richiesta dacqua, sul contenuto di aggregato grossoe sulle caratteristiche di finitura. preferibile che la sua granulometria sia spo-stata sul grossolano al fine di ridurre ladesivit dellimpasto, generalmente ele-vata a causa dellalto contenuto di pasta di cemento: di conseguenza la quantit difino inferiore a 0,25 mm deve essere mantenuta bassa.Mentre per la sabbia si preferiscono materiali costituiti da particelle arrotondatee con superficie liscia, cio materiali che richiedono meno acqua, per laggregatogrosso la preferenza data al pietrisco con tessitura superficiale rugosa, cio amateriali che assicurano un migliore legame dinterfaccia.Daltra parte un pietrisco di elevata angolarit potrebbe avere un effetto negativosulla lavorabilit, aumentare lacqua necessaria e quindi causare un aumento delrapporto a/c che, a sua volta, condurrebbe a una riduzione della resistenza del le-game di interfaccia. Pertanto la scelta tra pietrisco e ghiaia un problema di otti-mizzazione.Per evitare la segregazione dellaggregato grosso durante la posa in opera pre-feribile usare una granulometria continua.I requisiti di accettazione della sabbia e dellaggregato grosso devono essere con-formi a quanto riportato nella norma UNI 8520/1a.

8.2 LavorabilitPoich luso strutturale del calcestruzzo ad alta resistenza solitamente accompa-gnato da unelevata densit darmatura, per assicurare unappropriata posa inopera necessario che il calcestruzzo sia altamente lavorabile. usuale specifica-re valori di abbassamento al cono superiori a 200 mm.La lavorabilit ottenuta con alti dosaggi di superfluidificante a volte inferiore aquella risultante da contenuti dacqua elevati, in quanto limpasto tende ad esse-re alquanto tenace e quindi occorre, in tali casi, un pi prolungato assestamentoIl superfluidificante influisce sulla velocit di decadimento della lavorabilit. Peravere la lavorabilit desiderata al momento del getto frequente il ricorso ad unulteriore dosaggio di superfluidificante a pi dopera.


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8.3 Propriet meccaniche del calcestruzzo ad a

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