La prescrizione del calcestruzzo: brevi informazioni per farla correttamente

PILLOLE DI PRESCRIZIONI DEL CALCESTRUZZO #0 - INCIPIT

Ecco una serie di pillole che avranno come obiettivo quello di condurre a formulare una corretta prescrizione di capitolato per il calcestruzzo destinato agli elementi costruttivi di edifici ed infrastrutture in c.a. e c.a.p.

La redazione delle voci di capitolato è alquanto articolata e la tematica potrà essere approfondita nel testo " Concrete and Steel" cui si rimanda. 

Chi non l'avesse ancora fatto può scaricare gratuitamente il volume tramite il post linkato di seguito.

L'obiettivo dei post "Pillole di Prescrizioni", quindi, è quello di condurre - in modo semplice, attraverso una serie di step - alla voce di capitolato in accordo alle normative nazionali ed internazionali vigenti in materia, anche coloro che hanno poca "dimestichezza" con il conglomerato cementizio.

PILLOLE DI PRESCRIZIONI #1 DEL CALCESTRUZZO - VERIFICA PRELIMINARE 11.2.3 NTC 2018

Le prescrizioni relative al conglomerato cementizio vanno segmentate in due sezioni:

• la prima (A) dedicata alle proprietà degli ingredienti (acqua, cemento, additivi, aggregati e aggiunte)
• la seconda relativa alle proprietà del cls allo stato fresco (lavorabilità) e indurito, tra cui la resistenza caratteristica a compressione rappresenta la più importante (unitamente ai requisiti di durabilità), ma di certo non l'unica.

Le prescrizioni sugli ingredienti sono finalizzate ad evitare che essi contengano sostanze indesiderabili che possano alterare i processi di presa e indurimento, determinare alterazioni dell'estetica delle superfici o - ancor peggio - che possano promuovere la corrosione dei ferri o reazioni che conducono ad un precoce degrado del calcestruzzo.

Nel documento in foto un esempio di prescrizione per gli ingredienti. Alcune sono valide per tutti i conglomerati cementizi - indipendentemente dall'elemento da realizzare - altre, come la classe di gelività degli aggregati, sono per cls destinati a elementi che operano in servizio in climi rigidi caratterizzati da cicli di gelo-disgelo.

Questa fase della prescrizione rientra nella "Verifica preliminare" prevista al punto 11.2.3 delle NTC 17/01/2018

PILLOLE DI PRESCRIZIONI #2 - STRUTTURE IN CLIMA TEMPERATO LONTANE DALLA COSTA

Ieri abbiamo parlato degli ingredienti (Sez. A). Oggi iniziamo a definire le voci di capitolato per il cls (Sez. B).

Per gli elementi strutturali ad almeno 3 km dalla costa non in zone soggette a cicli di gelo-disgelo (es. zone alpine e prealpine, Pianura Padana e zone appenniniche ad altitudini superiori a 800 m) ricadenti in classe di esposizione XC, in accordo alla EN 206 e UNI 11104, occorre prevenire il degrado dei ferri d'armatura promosso dall'azione dell'anidride carbonica.

A questo scopo occorrerà utilizzare cls di porosità tanto più bassa (e quindi a/c tanto minore) quanto maggiore è il rischio di corrosione (es. più elevato per strutture esposte a cicli di asciutto-bagnato che per strutture che operano in ambienti asciutti, completamente immerse in acqua o interrate).

Al rapporto (a/c)max è associata una resistenza caratteristica a compressione minima - C(x/y)min - da confrontare con quella necessaria a soddisfare le esigenze derivanti dal calcolo strutturale.

La resistenza caratteristica minima da prescrivere in capitolato - e il corrispondente (a/c)max - corrisponderà al maggior valore tra quello derivante dalle esigenze di durabilità e strutturali (per il rapporto a/c quello minore).

PILLOLE PRESCRIZIONE #3 - STRUTTURE IN AMBIENTE MARINO

Rientrano nelle strutture in ambiente marino sia quelle a diretto contatto con l'acqua di mare, sia edifici e infrastrutture siti lungo la costa entro 2-3 km.

In ambiente marino occorre prevenire il degrado promosso:

• dall'azione corrosiva dei cloruri sui ferri e da quella degradante dei solfati per strutture immerse in mare (Classe XS e XA in accordo alla EN 206);
• dall'azione corrosiva concomitante sulle armature promossa da cloruri e anidride carbonica, oltre a quella dei solfati, per strutture che alternano periodi di immersione/emersione in mare (zona delle maree e dello splash) e per elementi interessati dalla salsedine. (in classe XS, XC e XA).

I requisiti di durabilità vengono soddisfatti adottando i criteri già enunciati nel precedente post per le opere in clima temperato, attraverso una riduzione della porosità della matrice.

Rispetto alle opere in clima temperato, tuttavia, è fondamentale anche la scelta del tipo di cemento. Il ricorso a cementi pozzolanici e d'altoforno, infatti, consente di ottenere un duplice effetto benefico, che riduce la velocità di diffusione del cloruro nella matrice e mitiga l'azione aggressiva del solfato presente nell'acqua di mare.

Per approfondimenti, si veda la foto allegata.

PILLOLE PRESCRIZIONI #4 - STRUTTURE IN ZONE A CLIMA RIGIDO

Le strutture aeree o parzialmente interrate in clima rigido - zone alpine e prealpine, Pianura Padana, Appennino (rischio R2 - UNI 11104) - sono esposte al degrado più severo per l'azione concomitante:

• dei cicli di gelo-disgelo che disgregano la matrice cementizia e dell'anidride carbonica che promuove la corrosione dei ferri;
• dell'azione depassivante dei sali disgelanti a base di cloruro utilizzati per prevenire/rimuovere il ghiaccio formatosi sulle sedi stradali.

L'azione del gelo-disgelo è esaltata dalla presenza dei sali disgelanti e dal grado di saturazione del calcestruzzo. Conseguentemente, le strutture orizzontali sono più esposte al danneggiamento di quelle verticali (meno sature di acqua).

In alcuni casi, come nelle solette dei parcheggi coperti, il degrado viene promosso dall'azione dei sali di cloruro depositati dalle auto durante lo stazionamento, oltre che dall'anidride carbonica dell'aria.

Per le strutture esposte ai cicli di gelo-disgelo - ad eccezione di quelle verticali non in contatto con sali disgelanti - oltre a ridurre a/c è necessario utilizzare additivi aeranti e aggregati non gelivi.

Per approfondimenti, consultate la foto allegata!

PILLOLE DI PRESCRIZIONI #5 - IL COPRIFERRO NOMINALE

Individuate le classi di esposizione ambientale, la classe di resistenza caratteristica minima e il rapporto (a/c)max in base alle esigenze strutturali e di durabilità, occorre definire il valore del COPRIFERRO NOMINALE.

Per stabilire il valore del COPRIFERRO NOMINALE, occorre dapprima calcolare il COPRIFERRO MINIMO. Quest'ultimo sarà il maggiore tra quello necessario per una corretta trasmissione degli sforzi tra acciaio e calcestruzzo (cfmin,b) e quello atto a garantire la durabilità in funzione della classe di esposizione ambientale e della vita nominale dell’opera (50 oppure 100 anni).

A vantaggio di sicurezza, il copriferro minimo potrà essere desunto dalle Tabelle in foto.

Lo spessore del COPRIFERRO NOMINALE sarà pari a quello del COPRIFERRO MINIMO incrementato di 10mm (tolleranza di cantiere).

A questo punto, il progettista potrà procedere al dimensionamento dell'elemento strutturale.

Per approfondimenti, vi ricordo che potete consultare il testo "Concrete and Steel"; potete scaricarlo gratuitamente qui 👉🏼 http://bit.ly/3hZXQy5

PILLOLE DI PRESCRIZIONI #6 - DIAMETRO MASSIMO DELL'AGGREGATO

Definite le classi di esposizione ambientale, la classe di resistenza caratteristica a compressione minima (e il corrispondente rapporto (a/c)max) e lo spessore del copriferro nominale, il calcolatore può procedere al dimensionamento delle sezioni da cui emergeranno i seguenti dati:

• sezione minima dell'elemento costruttivo
• interferro minimo.

Questi due parametri, unitamente allo spessore del copriferro nominale - già determinato - consentirà di definire la dimensione massima dell'aggregato (Dmax) come il valore minore che soddisfa le tre disequazioni che seguono:

• Dmax ≤ ¼ · sezione minima dell’elemento strutturale;
• Dmax ≤ interferro (in mm) – 5 mm;
• Dmax ≤ copriferro nominale · 1.3

PILLOLE DI PRESCRIZIONI #7 - ARIA INTRAPPOLATA O INGLOBATA

L’aria intrappolata in un cls indurito rappresenta la percentuale di vuoti rispetto al volume di calcestruzzo.

Esiste un valore minimo (fisiologico) dell’aria intrappolata residua all’interno del conglomerato, funzione del diametro massimo dell’aggregato, impossibile da eliminare anche dopo un’energica e prolungata vibrazione dei getti.

Un intrappolamento eccessivo d'aria oltre il valore fisiologico può provocare un abbattimento della resistenza a compressione del cls. Per questo motivo, è opportuno specificare in capitolato un valore massimo dell’aria intrappolata (in foto) da controllarsi al momento della fornitura del cls in cantiere con il porosimetro (secondo UNI EN 12350-7).

Pertanto, se al momento del getto il conglomerato dovesse evidenziare valori superiori a quelli fisiologici, si potrà rifiutare la fornitura.

Questa prescrizione di capitolato, nel caso di calcestruzzi destinati a strutture in classe di esposizione XF2, XF3 o XF4, per le quali si richiede la formazione di un sistema di bolle mediante l’impiego di un additivo aerante conforme al prospetto 5 della UNI EN 934-2, deve essere riformulata prescrivendo una percentuale di aria inglobata (in foto).

PILLOLE DI PRESCRIZIONI #8 - ACQUA ESSUDATA E LAVORABILITA’

Siamo alla conclusione di questo percorso che ci ha portato alla definizione delle prescrizioni di capitolato. Restano solamente due importanti questioni da definire: la lavorabilità al getto e l’acqua essudata.

In funzione della geometria dell’elemento da realizzare, della sua armatura e della modalità di messa in opera, è necessario definire la classe di lavorabilità al getto del cls. Questo parametro è valutabile non solo attraverso la misura dell’abbassamento al cono di Abrams, ma anche mediante la misura del diametro di spandimento su tavola a scosse, dell’indice di compattabilità o del tempo di Vebè. Nella tabella allegata potete trovare dei suggerimenti per la scelta di un’appropriata lavorabilità al getto in funzione della tipologia di opera.

Infine, per evitare di impiegare cls che, per errori legati a una scelta di materie prime inadeguate (in particolare, a una carenza di materiale fine nelle sabbie) o mal dosate, evidenzino segregazione con presenza rilevante di acqua di bleeding, in capitolato deve essere imposta una limitazione all’acqua essudata, che deve risultare minore dello 0.1% rispetto all’acqua d’impasto (UNI 7122).

PILLOLE DI PRESCRIZIONI #9 - MODELLO DI VOCI DI CAPITOLATO

Siamo giunti alla conclusione di questa serie di post che hanno avuto come obiettivo la definizione delle corrette prescrizioni di capitolato per il calcestruzzo da destinare alla realizzazione di edifici e infrastrutture situate in diverse aree climatiche del Paese.

Nel documento in foto trovate un modello da utilizzare per le diverse voci di capitolato che riassume quanto presentato nei post di questa serie di pillole.

La corretta prescrizione di capitolato per il calcestruzzo costituisce la conditio sine qua non per la realizzazione di opere durevoli e strutturalmente sicure.

Queste voci di capitolato dovranno essere integrate con quelle che riguardano le opere da realizzare (e che pertanto sono rivolte all'impresa esecutrice), che saranno oggetto del post di domani.