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Stagionatura del calcestruzzo

Stagionatura Da Wikipedia, l'enciclopedia libera.
File:Curing-concrete-columns.jpg
PIlastro protetto da telo plastico

La stagionatura o post-trattamento o curing è l'insieme degli accorgimenti protettivi a cui deve essere sottoposto il calcestruzzo "giovane" [1] , al fine di mantenerlo caldo e umido, impedendo l'evaporazione dell'acqua del calcestruzzo e proteggendolo dal calore esterno, dal vento, dal gelo e dalla forte pioggia (provoca il dilavamento).
La conservazione del calore e dell'umidità, si ripercuote positivamente sulla resistenza del calcestruzzo a compressione e a trazione, sulla impermeabilità e sul ritiro garantendo il raggiungimento delle caratteristiche prescritte dal progettista ( durabilità , resistenza meccanica, ecc.).
La fase più pericolosa per il calcestruzzo si ha immediatamente dopo la scasseratura del getto che deve avvenire quando il calcestruzzo ha conseguito una resistenza meccanica tale da garantire l'assorbimento delle sollecitazioni a cui la membratura sarà sottoposta subito dopo il disarmo .
Infatti dopo la scasseratura il calcestruzzo sformato è in balia degli agenti atmosferici, pertanto una non idonea stagionatura può compromettere in modo determinante la risposta finale attesa del calcestruzzo, anche se questo è stato realizzato con un idoneo mix design e posato in maniera corretta.



Clima estivo

In estate normalmente si è in presenza di un clima caldo e asciutto.

In questo caso il calcestruzzo più esterno, costituente il copriferro , a causa della maggiore evaporazione superficiale si può essiccare precocemente causando:

  • una maggiore porosità superficiale a causa della minore idratazione del cemento in superficie per carenza di acqua, determinando un abbattimento del grado di durabilità del materiale;
  • l'insorgere di fessurazioni superficiali, a causa del maggior ritiro igrometrico , che possono interessare anche le armature . Anche in questo caso si compromette la durabilità del materiale;
  • minore resistenza meccanica della parte corticale
  • minore resistenza all'abrasione superficiale che ad esempio nel caso di pavimenti industriali è notevolmente penalizzante.
Clima invernale

Problemi analoghi si verificano anche in climi freddi.
Infatti la velocità di idratazione del cemento diminuisce al decrescere della temperatura con conseguente allungamento dei tempi di presa ed indurimento del calcestruzzo con il rischio di una stagionatura troppo breve.
Al di sotto dei 5 °C si ha un marcato rallentamento dei tempi di presa.
Questo comporta maggiori tempi di stagionatura in cassero che vanno ad incidere sulla produttività del cantiere.
Inoltre, se la temperatura esterna scende sotto lo zero, l'acqua d'impasto congela, compromettendo le prestazioni finali.
Sotto i -10 °C circa il processo di presa cessa addirittura.

Ciclo gelo - disgelo

Come è noto l'acqua nel passare dalla fase liquida a quella solida ha un aumento di volume di circa il 9%.

Quando i pori del calcestruzzo non sono saturi di acqua ma possiedono un volume di vuoti tale da non compensare l'aumento di volume dell'acqua durante il suo suo passaggio di stato [2] , il l'aumento di volume dell'acqua provocato dal congelamento non è più in grado di essere contenuto all'interno nei pori non ancora saturi di acqua.

In queste condizioni si generano all'interno del conglomerato delle pressioni capaci di distruggere progressivamente il calcestruzzo, soprattutto se il fenomeno si ripete ciclicamente, per effetto di una tipica rottura a fatica .

Il fenomeno è analogo a quello di una bottiglia di acqua che, se inserita piena o quasi piena nel congelatore, a seguito del passaggio di stato dell'acqua, si rompe.

I pori più soggetti a questo fenomeno sono quelli capillari di dimensioni comprese tra 0, 1 e 100 μm, in quelli inferiori il congelamento avviene a temperature molto al di sotto di 0 °C.

La situazione più pericolosa è quando, la parte corticale del calcestruzzo è molto porosa e la gelata trova i pori saturi di acqua a seguito di una precedente pioggia.

Il fenomeno degradante si manifesta sotto forma di fessurazioni, sfaldamenti e distacchi superficiali.

Rimedi

I metodi per migliorare la resistenza del calcestruzzo all'azione del gelo sono i seguenti:

  • utilizzare un mix design con bassi valori del rapporto acqua/cemento, effettuare un'idonea costipazione del getto ed una adeguata stagionatura dello stesso. Questo consente di avere un calcestruzzo compatto che ostacola l'ingresso di acqua piovana;
  • introdurre nella matrice cementizia, mediante opportuni additivi areanti delle bolle d'aria di dimensioni superiori a 100 μm (100 - 300 μm). Questi macropori, inizialmente anidri, accolgono l'acqua provveniente dai pori capillari all'interno dei quali sta iniziando il congelamento. La parte congelata, aumentando di volume, spinge verso l'esterno dei pori capillari l'acqua non ancora congelata che viene ospitata dalle bolle d'aria. In tal modo il congelamento non determina l'insorgere di eccessive tensioni interne. Affinché questo meccanismo risulti efficace è necessario che il tragitto dell'acqua non ancora congelata verso i macropori non sia lungo, pertanto la spaziatura delle bolle d'aria non deve superare qualche centinaio di μm. La spaziatura tra le macrobolle viene indicata con il nome inglese di spacing . La percentuale del volume delle bolle d'aria rispetto a quello del calcestruzzo deve essere di circa il 4-6% che passa a circa l'8% nel caso di inerti di diametro massimo < 20 mm. La presenza di bolle d'aria nella percentuale sopra riportata determina, a parità di progetto di miscela, una riduzione della R ck del calcestruzzo di circa il 20%. Per compensare questa riduzione bisogna ridurre opportunamente il rapporto acqua/cemento del calcestruzzo areato.
  • utilizzo di inerti non gelivi.
Evaporazione superficiale

La stagionatura deve garantire una completa idratazione del cemento da cui dipendono il progressivo miglioramento nella resistenza meccanica e nelle altre proprietà (impermeabilità, durabilità, ecc.) del calcestruzzo.
Dalla formula di Powers che mette in relazione la resistenza meccanica del calcestruzzo con il rapporto a/c e con il grado di idratazione del cemento α :

  • R = 250(0, 6790α/(0, 3185α+a/c)) 3

si evince che a parità di rapporto acqua/cemento la resistenza aumenta con l'aumnetare del grado di idratazione.
Pertanto il pericolo principale durante la maturazione rimane l'eccessiva evaporazione superficiale, che producendo un essicamento precoce della zona corticale del calcestruzzo, può causare una incompleta idratazione del cemento della pelle che, oltre a compromettere la resistenza meccanica della parte più esterna del conglomerato, renderebbe la superficie del conglomerato più permeabile e pertanto più facilmente aggredibile dagli agenti atmosferici.
Le strutture in cui è maggiore la superficie specifica esposta all'atmosfera (pavimentazioni industriali, piastre, solai, ecc.) sono quelle più soggette ad azioni di evaporazione differite tra interno del conglomerato e la sua parte corticale.
Pertanto una elevata evaporazione dalla zona corticale, provoca una disidratazione più rapida della parte superficiale rispetto a quella più interna e l'insorgere di tensioni meccaniche di trazione nella zona più esterna derivanti da variazioni volumetriche differite tra le due parti, che possono causare l'innesco di fessurazioni .

Fattori influenzanti

L'evaporazione nella zona esterna è regolata da fattori quali:

Al crescere della temperatura esterna e della velocità del vento e al diminuire dell'umidità relativa, aumenta l'evaporazione.

Precauzioni

A partiere dalla fine della posa in opera del calcestruzzo si può ricorrere ai seguenti accorgimenti:

  • bagnatura dei casseri quando questi sono costruiti con tavole di legno;
  • una idonea stagionatura umida dei getti subito dopo la loro scasseratura e in generale di tutte quelle superfici che, a partire dalla loro posa in opera, rimangono esposte direttamente all'ambiente esterno quali gli estradossi delle platee di fondazione. Questa garantisce al calcestruzzo appena sformato, un clima saturo di umidità che consente l'idratazione completa del cemento corticale, eliminando cosi tutti i difetti che si vengono a creare a seguito di una evaporazione superficiale eccessiva. Di norma in condizioni normali o favorevoli il periodo minimo di maturazione umida dei getti non deve essere mai inferiore ai 3 giorni. Nel caso in cui il getto avvenga in un clima particolarmente caldo e asciutto, deve essere previsto un periodo di maturazione umida dei getti per almeno 3-7 giorni; tale periodo deve essere maggiore nel caso di climi asciutti e freddi al momento della scasseratura [3] . Nel caso in cui il getto avvenga in un clima rigido (temperature prossime ai + 5 °C) devono essere richieste specifiche prescrizioni per il calcestruzzo da gettare, devono essere stabilite le ore più idonee per il getto e devono essere previste protezioni superficiali del getto.Comunque la norma UNI EN 13670-1 indica i tempi di stagionatura umida raccomandati per impedire la formazione di fessure indotte dal ritiro igrometrico in funzione delle condizioni ambientali. La stagiontura umida si può attuare con diverse modalità:
    • copertura del getto con fogli che bloccano il vapore;
    • nebulizzazione di acqua. Lo spruzzo di acqua fredda andrebbe evitato perché provocando sbalzi termici tra la parte più interna (calore d'idratazione) e quella superficiale del calcestruzzo potrebbe innescare la fessurazione;
    • per strutture bidimensionali ( solai , lastre, pavimenti industriali, platee di fondazioni ecc.)si può mantenere l'estradosso coperto permanentemente da un velo d'acqua;
  • si possono adottare anche opportuni agenti stagionanti o curing compound , a base di paraffina o resine, che vengono spruzzati sul calcestruzzo subito dopo il suo disarmo e che una volta essicati formano una una membrana antievaporante che garantisce una adeguata stagionatura umida. Gli agenti stagionanti hanno però l'inconveniente che una volta induriti la pellicola deve essere rimossa meccanicamente in corrispondenza delle riprese di getto per non compromettere l'aderenza con il getto successivo.
Note
  • ^ calcestruzzo indurito, il cui indurimento ha appena avuto inizio
  • ^ questa situazione si presenta quando il grado di saturazione del calcestruzzo è superiore al 91, 7% che rappresenta il grado di saturazione critica
  • ^ La norma ACI 318 prevede una stagionatura umida ≥ 7 giorni.
  • Voci correlate