Lezioni di Collepardi: Gli additivi per calcestruzzo – Capitolo 11

Capitolo XI - Impiego degli additivi per ridurre il ritiro igrometrico

Una soluzione ai problemi derivanti da una mancata stagionatura umida, con conseguente fessurazione della superficie del calcestruzzo, è stata trovata nell’impiego degli additivi, introdotti nell’impasto del calcestruzzo al momento del suo confezionamento. Per ridurre il ritiro igrometrico si può contare su due tipi di additivi:

• additivi riduttori di acqua d’impasto (Capitolo II);

• additivi anti-ritiro (SRA).

11.3.1 Additivi riduttori di acqua d’impasto

E’ già stato esaminato nel Capitolo II l’impiego degli additivi superfluidificanti per ridurre l’acqua d’impasto e, a parità di rapporto acqua/cemento, anche il dosaggio di cemento con aumento del contenuto degli aggregati per compensare la diminuzione in volume della pasta di cemento (acqua + cemento) come è mostrato in Fig. 2.4-C.

L’impiego degli additivi superfluidificanti riduce il ritiro igrometrico in quanto fa diminuire il volume della pasta di cemento, fonte del ritiro igrometrico, e fa aumentare il volume degli aggregati che si oppongono al ritiro.

11.3.2 Additivi anti-ritiro (SRA)

Gli additivi SRA (Shrinkage-Reducing Admixtures) a base di poliglicoli (come il polipropilen-glicol, il neopentil-glicol o il poliossipropilen-glicol) provocano una significativa riduzione del ritiro igrometrico come è mostrato nella Fig. 11.2 (2).

Fig. 11.2 Variazione dimensionale in funzione del tempo per calcestruzzi con e senza SRA stagionati a umido durante la prima settimana

Tuttavia, una completa eliminazione del ritiro igrometrico può essere realizzata solo combinando un additivo SRA (dosato all’1% sul peso del cemento) con un agente espansivo (Capitolo XIII) a base di ossido di calcio dosato al 10% sul peso del cemento, come è mostrato nella Fig. 11. 3 (3).

Fig. 11.3 Curve di espansione-ritiro di un calcestruzzo a ritiro compensato con agente aspansivo a base di ossido di calcio (CaO) con e senza SRA (3)

Nell’aggiunta combinata dell’additivo SRA con un agente espansivo a base di CaO, si registra una sinergia basata su due effetti: quello atteso basato sulla riduzione del ritiro alle lunghe stagionature quando il calcestruzzo è esposto all’aria insatura di vapore (UR = 65%), e quello inatteso, ma altrettanto benefico, basato sulla maggiore espansione del calcestruzzo durante la sua stagionatura umida iniziale (con UR = 99%) all’interno dei casseri o mediante protezione con teli impermeabili.

Un’altra interessante applicazione pratica dell’additivo SRA, in combinazione con un additivo superfluidificante policarbossilico (per ridurre l’acqua e il cemento come è mostrato in Fig. 2.4-C) e con macro-fibre polimeriche (Fig. 11.4), per contenere la propagazione delle incipienti micro-fessurazioni, riguarda le pavimentazioni industriali in calcestruzzo (4).

Fig. 11.4 Macrofibre in polieteline lunghe 30 mm con diametro da 0,95

Grazie a questa terna di prodotti (additivo SRA + additivo superfluidificante + fibre polimeriche) viene eliminata in pratica la fessurazione della pavimentazione ancorché la superficie non venga stagionata a umido, ma soltanto protetta con un telo durante il primo giorno dal getto, e sia stata rimossa la rete elettrosaldata tipicamente impiegata in queste pavimentazioni come è mostrato nella Fig. 11.5.

Fig. 11.5 - Staggiatura di una pavimentazione industriale in calcestruzzo con (A) e senza (B) la rete elettrosaldata

Il meccanismo d’azione degli additivi SRA non è basato sulla riduzione dell’acqua evaporata dal calcestruzzo. Infatti, la Fig. 11.6 mostra che l’evaporazione dell’acqua non è modificata dalla presenza di un additivo SRA.

Fig. 11.6 Evaporazione dell'acqua (e) de calcestruzzo con additivo SRA e in quello di riferimento senza additivo

Per spiegare come gli additivi SRA possano ridurre il ritiro senza modificare la velocità di evaporazione dell’acqua dal calcestruzzo è stata proposto che questi additivi facciano diminuire la tensione superficiale (γ) dell’acqua che rimane dentro i pori capillari della pasta di cemento (5,6) provocando, secondo la nota legge di Gauss e Laplace, la riduzione della pressione capillare Pc:

Pc = 2 γ cos θ / r [11.2] dove θ (circa 0°) è l’angolo di bagnatura dell’acqua a contatto con il cemento idratato ed r è il raggio di curvatura dei menischi, che si formano a seguito della perdita d’acqua in ambienti insaturi di vapore con UR

Fig. 11.7 - Esempio schematico dei menischi d'acqua (in verde) che provocano l'avvicinamento delle fibbbre c-s-h (come è indicato dalle frecce) e che geneerano la contrazione da ritiro igrometrico 

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Fine decima parte.

Questo articolo nasce una collaborazione con ENCO - Engineering Concrete - la società di ricerca e servizi presieduta dal Prof. Mario Collepardi, nata nel 1989 per offrire un supporto altamente specializzato nei settori dell’architettura e dell’ingegneria civile, con particolare competenza nei materiali da costruzione.

L'obiettivo è quello di diffondere le utilissime lezioni che ENCO, con il prof. Mario Collepardi e il suo Staff, ha messo a punto sul tema del calcestruzzo, sia in forma scritta che video.

Ringraziamo ENCO per questa collaborazione.

Andrea Dari 

Già pubblicati:

• Lezioni di Collepardi: Gli additivi per calcestruzzo – Capitolo 1
• Lezioni di Collepardi: Gli additivi per calcestruzzo – Capitolo 2 - ADDITIVI RIDUTTORI D’ACQUA
• Lezioni di Collepardi: Gli additivi per calcestruzzo – Capitolo 3 - ADDITIVI RITARDANTI
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• Lezioni di Collepardi: Gli additivi per calcestruzzo – Capitolo 5 - ADDITIVI ANTIGELO
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