I calcestruzzi autocompattanti: proprietà e prove per il controllo dei requisiti

Le proprietà del calcestruzzo autocompattante

Il calcestruzzo autocompattante (o SCC, Self Compacting Concrete), come si evince dalla letteratura tecnica, è stato proposto per la prima volta dal Prof. Hajime Okamura della Facoltà di ingegneria della University of Tokyo nel 1986 e le prime applicazioni sono avvenute in Giappone e in Canada a partire dal 1988. In Europa, e precisamente in Svezia, il calcestruzzo autocompattente è stato utilizzato per la prima volta nel 1996. Trattasi di un calcestruzzo che non necessita, durante la posa in opera, di alcun sistema di vibrazione per la compattazione, poiché, in fase di getto, è in grado di autolivellarsi attraversando agevolmente le armature e riempendo le casseforme. Affinché possa definirsi autocompattante un calcestruzzo deve possedere le seguenti proprietà:

1. elevata capacità di scorrimento sotto il peso proprio;
2. elevata capacità di attraversamento degli ostacoli come ad esempio le barre di armatura;
3. resistenza alla segregazione.

Pertanto, rispetto ad un calcestruzzo ordinario, gli SCC sono caratterizzati da una elevata lavorabilità, da un basso rapporto acqua/cemento e da una importante capacità di autolivellarsi. L’unico accorgimento da adottare in cantiere è l’utilizzo di casseri a tenuta per evitare fuoriuscita di boiacca tra i pannelli e la realizzazione di un buon contrasto agli stessi alla spinta del calcestruzzo.
In queste condizioni gli SCC conferiscono ai manufatti resistenza, durabilità ed eccellente faccia vista.

Le prove per il controllo dei requisiti

Gli strumenti per eseguire le prove, riconosciute dalle Norme UNI EN e dalle Linee Guida Europee, sono i seguenti:

• il cono di Abrams (per la misura dello Slump-flow);
• l’anello giapponese (J-ring per la determinazione della capacità di attraversamento);
• la scatola ad L (L-box per la determinazione della capacità di attraversamento);
• l’imbuto a forma di V (V-funnel per determinare la classe di viscosità),
• il setaccio piano perforato (per verificare la tendenza alla segregazione).

Seguono alcune immagini commentate.
La Figura 1 mostra un tegolo TT in fase di getto. Il calcestruzzo autocompattante è stato progettato, testato in laboratorio e dopo 28 gg – utili per verificare le resistenze medie a compressione – verificato con importanti prove industriali.
Nela Figura 2 è riportato lo stesso tegolo TT sui carrelli appena dopo lo scassero: da notare il buon faccia vista.
In Figura 3 è riportata una importante applicazione degli SCC per travi da ponte. All’epoca, i requisiti di resistenza, autocompattazione, riduzione drastica di microbolle e cavillature furono perseguiti.
Nella Figura 4 è riportata la prova del J-ring, eseguita in cantiere, durante i controlli di accettazione da parte della direzione lavori. Trattasi di un SCC a basso rapporto acqua/cemento, confezionato con cemento ad attività pozzolanica ed additivato con riduttori di ritiro per un’opera di rinforzo di un canale idraulico, a contatto con cloruri e solfati provenienti dall’acqua di mare.

Articolo nel panorama internazionale: "Mix Procedure for Self Compacting Concrete"
Il calcestruzzo autocompattante (SCC) possiede qualità superiori e migliora la produttività e le condizioni di lavoro grazie all'eliminazione della compattazione. L'SCC è adatto per la realizzazione di strutture con armature congestionate senza vibrazioni e aiuta a raggiungere una maggiore qualità delle finiture superficiali. Tuttavia, l'utilizzo di metakaolin e flyash ad alta reattività come additivi è un'efficace pozzolana che produce un grande miglioramento della micro-struttura dei pori; inoltre, la compattabilità è influenzata dalle caratteristiche dei materiali e dalle loro proporzioni nella miscela, per cui diventa necessario sviluppare una procedura per il mix-design dell’SCC. Le proporzioni relative ai componenti chiave sono considerate in base al volume piuttosto che alla massa.
È stato progettato un semplice strumento per la progettazione di miscele di calcestruzzo autocompattante (SCC) con il 29% di aggregato grosso, la sostituzione del cemento con metakaolin e cenere volante di classe F, combinazioni di entrambi e miscele SCC controllate con un rapporto acqua/cemento di 0,36 (in peso) e 388 litri/m³ di volume di pasta di cemento. Sono state, inoltre, utilizzate pietre di granito frantumate di dimensioni 16 mm e 12,5 mm con una miscela 60:40 in peso percentuale di aggregato grosso totale.
In questo studio vengono discussi i passaggi dettagliati per la realizzazione dell'SCC e della relativa malta.
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