Calcestruzzi leggeri confezionati con polistirene espanso: caratteristiche e destinazioni d’uso

Premessa

La crescente richiesta da parte dei normatori, dei prescrittori e degli utenti finali di prodotti aventi caratteristiche e prestazioni certe e ripetibili, ha fatto sì che il tema dei calcestruzzi “leggeri” abbia assunto un ruolo di assoluto protagonista, dacchè sia stato lungamente, purtroppo, trascurato e non attentamente valutato nel campo edile.
In questo ambito (calcestruzzi leggeri) per troppo tempo si sono confusi tra loro prodotti che, in realtà, erano assolutamente difformi in termini di prestazioni, caratteristiche di impiego, garanzia, durabilità, ecc.
Insomma, il calcestruzzo leggero veniva visto come un prodotto di serie “B” che doveva servire a “riempire volumi con un prodotto più leggero del cls tradizionale e più economico”: nulla di più sbagliato!!!
Come detto in apertura, ora la tendenza del mercato è completamente cambiata. Pertanto gli operatori del settore devono obbligatoriamente conoscere le caratteristiche di questi materiali, al fine di fornire risposte affidabili e competenti.

A cosa serve un cls leggero?

La domanda può apparire banale, ma è invece necessaria se vogliamo;

• inquadrare un corretto utilizzo di questi prodotti;
• trovare soddisfatte le aspettative in ordine di prestazioni;
• valutarne correttamente le caratteristiche tecniche e le modalità di impego/utilizzo.

Pertanto, ferma restando la ulteriore differenziazione derivante dalla natura dei vari aggregati virtuali/leggeri (che vedremo più avanti), possiamo, sia pur sinteticamente, definire per i cls leggeri campi di impiego ed aspettative di prestazioni come segue:

• Livellamenti, riempimenti, ecc. a bassa massa volumica, per non creare inutili, quando non addirittura dannosi, sovraccarichi alle strutture portanti. Questa caratteristica porta ad economie nella realizzazione delle strutture e conferisce vantaggi sostanziali in ambito antisismico.
• Formazioni di pendenze.
• Stratificazioni atte a realizzare isolamento termico, o contribuire a realizzarlo.
• Piani di posa per materiali resilienti destinati all’isolamento acustico al calpestio inter-piano (massetti galleggianti) –vedi anche quanto previsto dalla recente UNI 15516- Attenzione: nonostante quanto si riscontra molte volte su bibliografie e documentazioni varie, è bene sapere che i cls leggeri, quando utilizzati come strati su solaio, non possono essere considerati, essi stessi, come isolanti acustici al calpestio. Questa prestazione non gli appartiene nel modo più assoluto, in quanto una delle caratteristiche che contribuisce all’abbattimento del rumore da calpestio, è il peso specifico delle strutture/materiali: più è alto e più il sistema è efficiente….pertanto un prodotto “leggero” non è sicuramente “prestante”in questa funzione.
• Piani di posa per sistemi di riscaldamento radiante, con , in relazione della tipologia del cls leggero, anche funzione di strato isolante termico all’intradosso del sistema stesso.
• Piani di posa per sistemi di impermeabilizzazione in copertura.
• Strato di separazione di strutture dal controterra.
• Riempimento generico di volumi, intercapedini, cavità, ecc.
• Rincalzo di impiantistiche/tubazioni posate in trincea nel terreno.

Ribadiamo che l’idoneità a svolgere le funzioni sopra indicate è in funzione della tipologia di cls che si andrà a confezionare. Nel caso specifico del cls leggeri confezionati con perle o granuli di polistirene espanso vi rimandiamo a quanto dettagliato nel paragrafo “L’utilizzo di polistirene espanso (EPS) nel confezionamento di cls leggeri: qualità, modalità, caratteristiche e destinazioni d’uso”.

L’universo dei calcestruzzi leggeri

Prima di entrare nel dettaglio dei calcestruzzi leggeri confezionati con polistirene espanso, è fondamentale schematizzare le varie tipologie di calcestruzzi leggeri (o alleggeriti) che vengono offerti, al fine di poterne valutare, alla luce dei loro componenti e modalità di preparazione, quali risultati ci possiamo attendere da ognuno.
Ai fini di questa sintetica presentazione, la differenziazione verterà sui vari tipi di aggregati (pesanti e/o virtuali) impiegati nel confezionamento, considerando comune l’utilizzo di legante idraulico dello steso tipo (..anche se poi, ovviamente, anche il tipo e la qualità del legante diventa una variabile sostanziale per la definizioni delle prestazioni finali dei nostri calcestruzzi).

Altra doverosa considerazione è che per ottenere un “alleggerimento” rispetto ad un cls tradizionale, la via obbligata è quella di sostituire, totalmente od in parte, gli aggregati (sabbia, ghiaia, ecc) con aggregati aventi un peso specifico inferiore (quindi “contenitori” di aria) o di inserire aria libera nell’impasto al fine di occupare volume senza peso.
Per quanto sopra i cls leggeri non sono destinati al ruolo “strutturale” (fatto salvo gli impieghi di cls a base di determinati inerti minerali che possono essere impiegati quali getti “collaborativi di alleggerimento”).

Tipologie di aggregati leggeri/virtuali per il confezionamento di cls leggeri

L’utilizzo di polistirene espanso (EPS) nel confezionamento di cls leggeri qualità, modalità,caratteristiche e destinazioni d’uso

Principali destinazioni d'uso
Strato Intermedio-Riempimento (su solaio e/o controterra)
Livellamento impiantistiche (1) - sottomassetti sabbia e cemento (2) - sottomassetti autolivellanti (2) - sottoriscaldamento radiante a pavimento (anche con posa diretta delle serpentine) (3) - livellamento solai a volti (4) - sotto pavimentazioni industriali (1) - sotto manti in asfalto o carrabili (1) - isolamento termico tra pareti (5)
Elementi costruttivi
blocchi (6) - pareti prefabbricate (7)
Massetti monostrato (su solaio e/o controterra) pronti per ricevere
ceramica, gres, clinker, marmo prelevigato con posa diretta a colla e parquet flottanti (8)
parquet in legno, previa rasatura a basso spessore (2)
resilienti in genere, previo riporto cementizio a medio spessore (2)
E anche:
formazione di pendenze su terrazze (9)
Coperture 
a falde inclinate (10)
piane con o senza formazione di pendenza
a volti
in lamiera grecata
in FibroCementoAmianto (incapsulamento)
anche posa diretta di impermeabilizzazione (11)

Gli elementi che caratterizzano, in senso prestazionale, un calcestruzzo leggero confezionato con EPS sono fondamentalmente:

1. Tipologia e qualità dell’aggregato in polistirene espanso (perla vergine, granulo di riciclo, diametro, curva granulometrica, ecc.)

2. Quantità (in volume) delle perle/granuli immessa nell’impasto: un cls confezionato con EPS deve prevedere, per l’ottenimento di un prodotto finale di qualità, l’utilizzo di 840 lt di perle/granuli cad. Mc “finale” di cls (quantità comunque legata anche alla qualità dell’aggregato, dell’additivo e del processo di additivazione).

3. Tipologia e qualità dell’additivo utilizzato per il trattamento delle perle/granuli (necessario al fine di scongiurare l’affioramento delle stesse ed ottenerne la distribuzione omogenea nell’impasto: vedi immagini) e processo di trattamento delle perle/granuli con l’additivo stesso.

4. Modalità di additivazione delle perle/granuli di EPS: tale processo, al fine di garantire la conformità delle prestazioni dichiarate e la loro ripetibilità è auspicabile che venga effettuato industrialmente dal produttore e non in cantiere al momento del confezionamento dell’impasto.

5. Aggiunta (o meno) di ulteriori inerti silicei (sabbia, ecc): per il conseguimento delle migliori prestazioni possibili, in termini di conducibilità termica, bassa massa volumica, rapidità di asciugatura, ecc. è bene evitare l’aggiunta di sabbia in questi impasti. L’aggiunta di sabbia diviene un “male necessario” nella misura in cui si utilizzino additivi di scarsa qualità (ad esempio: tensioattivi “generici”) e/o modalità di additivazione non conformi.

6. Qualità del legante idraulico utilizzato: direttamente connessa all’ottenimento della corretta distribuzione delle perle/granuli ed alle caratteristiche di resistenze meccaniche finali del cls leggero.

7. Quantità (kg/Mc) del legante idraulico utilizzato: un cls leggero di qualità con EPS, dovrà essere confezionato con la minor quantità possibile di legante in funzione delle resistenze meccaniche richieste per le destinazioni d’uso specifiche. Il dover aumentare il legante (a causa di cattiva qualità delle perle/granuli, dell’additivo e dell’additivazione e del legante stesso), porta a minori prestazioni in termini di leggerezza, isolamento termico, stabilità dimensionale e velocità di asciugatura, oltre a generare maggiori costi. Attualmente si possono trovare sul mercato perle vergini di polistirene espanso, preadditivate dal produttore, che permettono il confezionamento di impasti anche con soli 110 kg/Mc di cemento Portland 3.25 (Cem Io Cem II), senza aggiunta di sabbia. I cls così confezionati sono caratterizzati da una massa volumica in opera di soli 130 kg/Mc e da una conducibilità termica (ʎ) = 0,043 W/mK !!!!!

8. Attrezzature utilizzate per l’impasto ed il pompaggi: in caso di cls confezionati con perle/granuli in EPS, sono raccomandate impastatrici a vasca specifiche con doppia elica e dosatore automatico di acqua e pompe a polmone e statore. Queste attrezzature ottimizzano la qualità del prodotto finale e garantiscono alte rese giornaliere, oltre a permettere il trasporto al piano di posa anche a distanze considerevoli dalla stazione di impasto/pompaggio.

Al fine di offrire cls leggeri confezionati con EPS conformi alle richieste e alle destinazioni d’uso, è bene entrare nel dettaglio delle varie tipologie di aggregato EPS e finalizzarne le conseguenti caratteristiche. Infatti troppo spesso ci si limita ad una dicitura/definizione generica di questi aggregati. La loro conoscenza tecnica è fondamentale per ottenere costi congrui e prestazioni conformi, sulla base delle effettive esigenze dell’utilizzatore finale.

Andiamo a riassumere nella seguente tabella tipologie e caratteristiche derivanti.

Qualche numero.

In conclusione, presentiamo una tabella riportante le caratteristiche e le prestazioni che si possono ottenere con un cls leggero “di qualità” confezionato con perle vergini di polistirene espanso preadditivate dal produttore: