CALCESTRUZZI A PRESTAZIONE GARANTITA PER USI STRUTTURALI

Per realizzare un calcestruzzo strutturale con le caratteristiche di resistenza e di durabilità previste dal progetto è necessario che l’insieme delle operazioni di movimentazione, getto, compattazione e maturazione (messa in opera) siano eseguite correttamente.

La fornitura del calcestruzzo dal mezzo di trasporto al punto di scarico può essere effettuata direttamente con l’autobetoniera oppure mediante pompa. Il mezzo di consegna deve essere scelto tenendo in considerazione le caratteristiche del calcestruzzo allo stato fresco, l’elemento da realizzare, la distanza tra il punto d’arrivo del mezzo e quello di getto, la conformazione delle casseforme e del cantiere. L’uso della pompa è idoneo solo nel caso di calcestruzzi aventi classe di lavorabilità S4 e S5. La lavorabilità di un calcestruzzo è garantita per un’ora dal confezionamento con temperature ambiente fino a 32°C. Per tempi di percorrenza superiori e/o temperature elevate sono necessarie speciali misure protettive che devono essere preventivamente concordate. In generale, all’atto della consegna, non sono ammesse manipolazioni del calcestruzzo attraverso aggiunte se non espressamente previste durante la progettazione del calcestruzzo.

Per quanto possibile, i getti devono essere eseguiti senza soluzione di continuità, in modo da evitare le riprese e conseguire la necessaria continuità strutturale. Per distribuire il calcestruzzo entro le casseforme delle strutture verticali, evitando la caduta libera che provoca la segregazione, è consigliabile l’impiego di un tubo getto con tramoggia che ne permette l’immissione dal basso. È opportuno che l’altezza di caduta libera del calcestruzzo fresco, indipendentemente dal sistema di distribuzione e getto, non ecceda 50-80 cm e che lo spessore degli strati orizzontali di calcestruzzo, misurato dopo la vibrazione, non sia maggiore di 30 cm. La distanze tra due punti adiacenti di scarico è in funzione della classe di consistenza del calcestruzzo.

Quando il calcestruzzo fresco è gettato nella cassaforma, contiene molti vuoti e tasche d’aria.  Per raggiungere le proprietà desiderate, il calcestruzzo deve essere compattato. La compattazione è il processo mediante il quale le particelle solide del calcestruzzo fresco si serrano tra loro riducendo i vuoti. Tale processo deve essere effettuato mediante vibrazione. I vibratori possono essere interni ed esterni. La determinazione della appropriata metodologia di compattazione deve essere contestualizzata ad ogni specifico calcestruzzo e al singolo elemento costruttivo che costituisce l’opera. I calcestruzzi con classi di consistenza S3 richiedono una compattazione più energica dei calcestruzzi di classe S4 o S5.

Dopo la messa in opera e la compattazione, il calcestruzzo deve essere maturato e protetto dall’essiccamento in modo da: evitare modifiche dell’idratazione del cemento; ridurre il ritiro in fase plastica e nella fase iniziale dell’indurimento; far raggiungere un’adeguata resistenza meccanica alla struttura; migliorare la protezione nei riguardi delle condizioni climatiche (temperatura, umidità, ventilazione). La maturazione comprende i processi durante i quali il calcestruzzo fresco sviluppa gradualmente le sue proprietà per effetto della progressiva idratazione del cemento. La velocità di idratazione dipende dalle condizioni climatiche d’esposizione e dalle modalità di scambio d’umidità e calore tra il calcestruzzo e l’ambiente. La durata della maturazione protetta dei getti che avviene a temperatura ambiente (5-32°C), con esclusione d’ogni intervento esterno di riscaldamento o raffreddamento, deve essere garantita dai 3 ai 7 giorni consecutivi per assicurare lo sviluppo delle resistenze meccaniche. In genere la resistenza del calcestruzzo esposto sempre all’aria è molto inferiore rispetto a quella dello stesso calcestruzzo mantenuto in ambiente saturo d’umidità. Per consentire una corretta maturazione è necessario mantenere costantemente umida la struttura realizzata mediante la permanenza entro casseri del conglomerato (almeno 3 giorni salvo prescrizioni specifiche del calcestruzzo); l’applicazione, sulle superfici libere, di specifici film di protezione mediante la distribuzione nebulizzata di additivi stagionanti (agenti di curing); l’irrorazione continua del getto con acqua nebulizzata; la copertura delle superfici del getto con fogli di polietilene o tessuto non tessuto mantenuto umido in modo che si eviti la perdita dell’acqua di idratazione.

Particolari precauzioni, definite preventivamente, devono essere adottate quando la temperatura dell’aria misurata in cantiere è inferiore a 5° C (clima freddo) o quando la temperatura del calcestruzzo al momento della sua messa in opera è suscettibile di superare 30° C (clima caldo) in particolare per tempi di trasporto superiori ad un’ora.

Il calcestruzzo deve essere protetto dagli effetti del “clima freddo” durante tutte le fasi di preparazione, trasporto, movimentazione, messa in opera, maturazione. Una temperatura particolarmente rigida può produrre, sulla superficie del calcestruzzo, non opportunamente protetta con teli o isolamenti termici, effetti di sfarinamento o di scagliatura. La neve ed il ghiaccio, se presenti, devono essere rimossi immediatamente prima del getto dalle casseforme, dalle armature e dal fondo. Prima del getto sarebbe opportuno verificare che tutte le superfici che saranno a contatto con il calcestruzzo siano a temperatura maggiore di 5°C.  Prima di disarmare e rimuovere le casseforme, in condizioni climatiche fredde, si dovrebbero effettuare delle verifiche per quanto riguarda il valore della resistenza alla compressione (almeno 10 MPa) per esempio mediante prove su cubetti stagionati, confezionati e conservati negli stessi ambienti e nelle stesse condizioni del calcestruzzo in opera. Se la temperatura dell’aria è 0°C o inferiore, a causa del rallentamento dello sviluppo della resistenza meccanica dovuto alle basse temperature, il calcestruzzo che rimane esposto alla formazione di ghiaccio per un tempo relativamente lungo, almeno fin quando non abbia raggiunto un minimo di resistenza meccanica alla compressione, pari ad almeno 5 N/mm2, potrebbe subire danni irreversibili. In questo caso i getti all’esterno devono essere sospesi.

Le condizioni ambientali che caratterizzano il “clima caldo” sono una qualsiasi combinazione delle seguenti condizioni che possono compromettere la qualità sia del calcestruzzo fresco che di quello indurito: temperatura ambiente elevata (Ta = ≥ 32° C – ≤ 45° C); temperatura del calcestruzzo elevata (> 30° C) al momento della sua messa in opera; bassa umidità relativa dell’ambiente; velocità del vento maggiore di 5 km/h; esposizione ai raggi solari. Il clima caldo provoca una troppo rapida evaporazione dell’acqua di impasto (valore critico 1 kg/m2/h) ed una velocità di idratazione del cemento eccessivamente elevata. I potenziali problemi per il calcestruzzo fresco riguardano: aumento del fabbisogno d’acqua; veloce perdita di lavorabilità; riduzione del tempo di presa con connessi problemi di messa in opera, di compattazione, di finitura e rischio di formazione di giunti freddi; tendenza alla formazione di fessure per ritiro plastico. I potenziali problemi per il calcestruzzo indurito riguardano riduzione della resistenza a 28 giorni; maggior ritiro per perdita di acqua; probabile insorgenza di fessure per effetto dei gradienti termici; ridotta durabilità per effetto della diffusa micro-fessurazione; forte variabilità nella qualità dell’aspetto della superficie dovuta alle differenti velocità di idratazione; maggior permeabilità. Per ridurre o eliminare i potenziali problemi del calcestruzzo in “clima caldo” devono essere considerati in fase di progettazione della struttura e del calcestruzzo almeno le seguenti misure: selezionare un calcestruzzo con materie prime e composizione specifica per il “clima caldo”; pianificare le operazioni di getto in periodi del giorno o della notte con condizioni ambientali favorevoli; proteggere il calcestruzzo dall’ evaporazione dell’acqua di impasto durante la stagionatura; raffreddare il calcestruzzo utilizzando acqua molto fredda o ghiaccio in sostituzione di parte dell’acqua d’impasto