Maturazione dei getti di calcestruzzo, fase fondamentale per la durabilità delle strutture in calcestruzzo armato

Normativa, Metodologia e Tempistica

Come ogni fase del mondo delle costruzioni la conoscenza scientifica e gli strumenti normativi esistono già. Quindi, anche per la maturazione dei getti esistono, in abbondanza, strumenti, metodi e obblighi di legge per eseguirla con le corrette tempistiche e metodologie.

La maturazione non è una fase facoltativa, come vedremo dagli estratti normativi: “si deve prescrivere in fase di progetto”, si deve eseguire in fase di realizzazione della struttura” e “si deve controllare in fase di controllo della Direzione Lavori”. Questo articolo è una rivisitazione di un precedente documento, pubblicato dal sottoscritto alcuni anni fa.

Vista la primaria importanza della maturazione che, però, è accompagnata da scarsa sensibilità degli addetti ai lavori rispetto tale attività, si intende fare una pubblicazione più ampia, che dia sia gli strumenti normativi di supporto, abbinati alla descrizione dei fenomeni correlati e completati con le metodologie e tempistiche di applicazioni pratiche.

Cos’è la maturazione del calcestruzzo?

La maturazione comprende i processi durante i quali il calcestruzzo fresco sviluppa gradualmente le sue proprietà per effetto della progressiva idratazione del cemento. La velocità di idratazione dipende dalle condizioni climatiche d’esposizione e dalle modalità di scambio d’umidità e calore tra il calcestruzzo e l’ambiente. Per consentire una corretta maturazione è necessario mantenere costantemente umida la struttura realizzata.

Mancata maturazione, implica il decadimento delle proprietà meccaniche, nascita di diffettosità e della durabilità del calcestruzzo in opera.

Cosa si intende mitigare con una corretta maturazione?

Si intende individuare una serie di problematiche che compaiono nelle prime ore e/o giorni dal getto e fornire la soluzione adeguata caso per caso. Fatta eccezione per i getti effettuati sott’acqua, immediatamente dopo la posa in opera, le strutture che presentano superfici non casserate sono esposte al rischio di forte evaporazione di acqua dal calcestruzzo verso l’ambiente esterno.

Le strutture gettate entro cassero, invece, sono protette dall’evaporazione di acqua dalle sponde purché queste siano realizzate in materiali impermeabili quali acciaio, pannelli rivestiti con membrana interna di polietilene, pvc, materiale coibente, oppure in compensato di legno trattato con resine.

Ovviamente, questa protezione cessa nel momento in cui si procede alla rimozione delle cassero e la superficie del getto si presenta direttamente esposta all’ambiente esterno. Inoltre, le strutture gettate in casseri di legno costituite da materiale molto assorbente, soprattutto se le tavole sono nuove o sono state utilizzate solo per pochi getti, l’acqua, pur non potendo evaporare verso l’esterno, potrebbe essere sottratta dai cassero. Pertanto, al fine di evitare che questo accada è opportuno che superfici vengano irrorate dall’esterno con acqua. Una situazione simile sussiste quando il calcestruzzo va a contatto con lastre prefabbricate o elementi in laterizio per la realizzazione dei “solai latero-cemento”, anche qui è opportuno che le superfici di tali elementi, vengano abbondantemente irrorate d’acqua, per evitare che quest’ultima venga sottratta all’impasto.

Nella fase plastica quindi, l’evaporazione dell’acqua può, se non correttamente prevenuta, interessare le sole superfici non casserate. Il quantitativo di acqua che può evaporare verso l’ambiente esterno diventa rilevante per quelle strutture che presentano una notevole estensione superficiale come accade, ad esempio, per le solette di completamento di solai in laterocemento, cappe collaboranti di solai realizzati direttamente su travi prefabbricate di calcestruzzo, nelle platee di fondazione e nelle pavimentazioni di calcestruzzo. Oltre a tutto ciò, si hanno tutte le problematiche innescate da getti effettuati con clima rigido o molto caldo.

Bagnatura continua del getto, mediante idrante rotante montato su autobotte

Quindi, l’obbiettivo di questo articolo vuole essere di evidenziare le tematiche collegate alla stagionatura del calcestruzzo e sensibilizzare gli operatori del settore per studiare, prescrivere ed eseguire correttamente la protezione del getto, in funzione del particolare costruttivo e delle condizioni climatiche del momento del getto. Il tutto, va eseguito, allo scopo di prevenire ed evitare il decadimento delle prestazioni sia meccaniche che di durabilità della struttura in c.a. interessata.

Quadro normativo nazionale

Estratto Norme Tecniche per le Costruzioni - D.M. 17.01.2018

§ 2.1. Principi fondamentali

Le opere e le componenti strutturali devono essere progettate, eseguite, collaudate e soggette a manutenzione in modo tale da consentirne la prevista utilizzazione, in forma economicamente sostenibile e con il livello di sicurezza previsto dalle presenti norme.

La sicurezza e le prestazioni di un’opera o di una parte di essa devono essere valutate in relazione agli stati limite che si possono verificare durante la vita nominale di progetto, di cui al § 2.4. Si definisce stato limite una condizione superata la quale l’opera non soddisfa più le esigenze elencate nelle presenti norme.

In particolare, secondo quanto stabilito nei capitoli specifici, le opere e le varie tipologie strutturali devono possedere i seguenti requisiti:

• sicurezza nei confronti di stati limite ultimi (SLU): capacità di evitare crolli, perdite di equilibrio e dissesti gravi, totali o parziali, che possano compromettere l’incolumità delle persone oppure comportare la perdita di beni, oppure provocare gravi danni ambientali e sociali, oppure mettere fuori servizio l’opera;
• sicurezza nei confronti di stati limite di esercizio (SLE): capacità di garantire le prestazioni previste per le condizioni di esercizio;
• sicurezza antincendio: capacità di garantire le prestazioni strutturali previste in caso d’incendio, per un periodo richiesto;
• durabilità: capacità della costruzione di mantenere, nell’arco della vita nominale di progetto, i livelli prestazionali per i quali è stata progettata, tenuto conto delle caratteristiche ambientali in cui si trova e del livello previsto di manutenzione;
• robustezza: capacità di evitare danni sproporzionati rispetto all’entità di possibili cause innescanti eccezionali quali esplosioni e urti.

Il superamento di uno stato limite ultimo ha carattere irreversibile.

Il superamento di uno stato limite di esercizio può avere carattere reversibile o irreversibile.

Per le opere esistenti è possibile fare riferimento a livelli di sicurezza diversi da quelli delle nuove opere ed è anche possibile considerare solo gli stati limite ultimi. Maggiori dettagli sono dati al Capitolo 8.

I materiali ed i prodotti, per poter essere utilizzati nelle opere previste dalle presenti norme, devono essere sottoposti a procedure e prove sperimentali di accettazione. Le prove e le procedure di accettazione sono definite nelle parti specifiche delle presenti norme riguardanti i materiali.

La fornitura di componenti, sistemi o prodotti, impiegati per fini strutturali, deve essere accompagnata da un manuale di installazione e di manutenzione da allegare alla documentazione dell’opera. I componenti, i sistemi e i prodotti edili od impiantistici, non facenti parte del complesso strutturale, ma che svolgono funzione statica autonoma, devono essere progettati ed installati nel

rispetto dei livelli di sicurezza e delle prestazioni di seguito prescritti.

Le azioni da prendere in conto devono essere assunte in accordo con quanto stabilito nei relativi capitoli delle presenti norme. In mancanza di specifiche indicazioni, si dovrà fare ricorso ad opportune indagini, eventualmente anche sperimentali, o a documenti, normativi e non, di comprovata validità.

§ 4.1.7. Esecuzione

Tutti i progetti devono contenere la descrizione delle specifiche di esecuzione in funzione della particolarità dell’opera, del clima, della tecnologia costruttiva.

In particolare il documento progettuale deve contenere la descrizione dettagliata delle cautele da adottare per gli impasti, per la maturazione dei getti, per il disarmo e per la messa in opera degli elementi strutturali.

(…)

§ 11.2.1. Specifiche per il calcestruzzo

La prescrizione del calcestruzzo all’atto del progetto deve essere caratterizzata almeno mediante la classe di resistenza, la classe di consistenza al getto ed il diametro massimo dell’aggregato, nonché la classe di esposizione ambientale, di cui alla norma UNI EN 206:2016. Nel caso di impiego di armature di pre o post-tensione permanentemente incorporate nei getti è obbligatoria anche l’individuazione della classe di contenuto in cloruri. La classe di resistenza è contraddistinta dai valori caratteristici delle resistenze cubica Rck e cilindrica fck a compressione uniassiale, misurate rispettivamente su cubi di spigolo 150 mm e su cilindri di diametro 150 mm e di altezza 300 mm .

Inoltre, si dovranno dare indicazioni in merito ai processi di maturazione ed alle procedure di posa in opera, facendo utile riferimento alla norma UNI EN 13670, alle Linee Guida per la messa in opera del calcestruzzo strutturale ed alle Linee Guida per la valutazione delle caratteristiche del calcestruzzo in opera elaborate e pubblicate dal Servizio Tecnico Centrale del Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici.

(…)

§ 11.2.6. Controllo della resistenza del calcestruzzo in opera

La resistenza del calcestruzzo nella struttura dipende dalla resistenza del calcestruzzo messo in opera, dalla sua posa e costipazione, dalle condizioni ambientali durante il getto e dalla maturazione.

Nel caso in cui:

a) le resistenze a compressione dei provini prelevati durante il getto non soddisfino i criteri di accettazione della resistenza caratteristica prevista nel progetto, oppure

b) sorgano dubbi sulle modalità di confezionamento, conservazione, maturazione e prova dei provini di calcestruzzo, oppure

c) sorgano dubbi sulle modalità di posa in opera, compattazione e maturazione del calcestruzzo, oppure

d) si renda necessario valutare a posteriori le proprietà di un calcestruzzo precedentemente messo in opera, si può procedere ad una valutazione delle caratteristiche di resistenza attraverso una serie di prove sia distruttive che non distruttive.

Tali prove non sono, in ogni caso, sostitutive dei controlli di accettazione, ma potranno servire al Direttore dei Lavori od al collaudatore per formulare un giudizio sul calcestruzzo in opera.

Il valore caratteristico della resistenza del calcestruzzo in opera (definita come resistenza caratteristica in situ, Rckis o fckis) è in genere minore del valore della resistenza caratteristica assunta in fase di progetto Rck o fck. Per i soli aspetti relativi alla sicurezza strutturale e senza pregiudizio circa eventuali carenze di durabilità, è accettabile un valore caratteristico della resistenza in situ non inferiore all’85% della resistenza caratteristica assunta in fase di progetto. Per la modalità di determinazione della resistenza a compressione in situ, misurata con tecniche opportune (distruttive e non distruttive), si potrà fare utile riferimento alle norme UNI EN 12504-1, UNI EN 12504-2, UNI EN 12504-3, UNI EN 12504-4. La resistenza caratteristica in situ va calcolata secondo quanto previsto nella norma UNI EN 13791:2008, ai §§ 7.3.2 e 7.3.3, considerando l’approccio B se il numero di carote è minore di 15, oppure l’approccio A se il numero di carote è non minore di 15, in accordo alle Linee Guida per la messa in opera del calcestruzzo strutturale e per la valutazione delle caratteristiche meccaniche del calcestruzzo elaborate e pubblicate dal Servizio Tecnico Centrale del Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici.

§ 11.2.11. Durabilità

Per garantire la durabilità delle strutture in calcestruzzo armato ordinario o precompresso, esposte all’azione dell’ambiente, si devono adottare i provvedimenti atti a limitare gli effetti di degrado indotti dall’attacco chimico, fisico e quelli derivanti dalla corrosione delle armature e dai cicli di gelo e disgelo.

A tal fine, valutate opportunamente le condizioni ambientali del sito ove sorgerà la costruzione o quelle di impiego, conformemente alle indicazioni della tabella 4.1.III delle presenti norme, in fase di progetto dovranno essere indicate le caratteristiche del calcestruzzo da impiegare in accordo alle Linee Guida sul calcestruzzo strutturale edite dal Servizio Tecnico Centrale del Consiglio

Superiore dei Lavori Pubblici facendo anche, in assenza di analisi specifiche, utile riferimento alle norme UNI EN 206 ed UNI 11104. Inoltre devono essere rispettati i valori del copriferro nominale di cui al punto 4.1.6.1.3, nonché le modalità e la durata della maturazione umida in accordo alla UNI EN 13670:2010, alle Linee Guida per la messa in opera del calcestruzzo strutturale ed alle Linee Guida per la valutazione delle caratteristiche del calcestruzzo in opera pubblicate dal Servizio Tecnico Centrale del Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici.

Ai fini della valutazione della durabilità, nella formulazione delle prescrizioni sul calcestruzzo, si potranno prescrivere anche prove per la verifica della resistenza alla penetrazione degli agenti aggressivi, quali ad esempio anidride carbonica e cloruri. Si può, inoltre, tener conto del grado di impermeabilità del calcestruzzo, determinando il valore della profondità di penetrazione dell’acqua in pressione. Per la prova di determinazione della profondità della penetrazione dell’acqua in pressione nel calcestruzzo indurito potrà farsi utile riferimento alla norma UNI EN 12390-8.

Estratto - Linee Guida per la valutazione delle caratteristiche del calcestruzzo in opera pubblicate dal Servizio Tecnico Centrale del Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici

Generalità

Nel contesto di un’azione normativa tesa a migliorare la sicurezza strutturale, nonché l’affidabilità dei materiali e dei relativi sistemi costruttivi non poteva mancare una Linea Guida sulla messa in opera del calcestruzzo strutturale. Il documento ha l’obiettivo di evitare errori riconducibili a procedure improprie che possano pregiudicare le attese, in termini di resistenza e di durabilità, alla base del progetto.

Il documento illustra ed esamina l’insieme delle lavorazioni e dei processi finalizzati ad una corretta messa in opera, intendendo con tale accezione l’insieme delle specifiche operazioni di movimentazione, getto, compattazione e maturazione, atte a realizzare un calcestruzzo strutturale con le caratteristiche di resistenza e di durabilità previste dal progetto.

Il documento proposto tocca, quindi, aspetti fondamentali per la sicurezza delle opere, nella utilizzazione di un materiale versatile e, per questo, a volte manipolato con eccessiva confidenza trascurando i necessari accorgimenti.

Le Linee Guida sono documenti tecnici a carattere monografico con finalità informative e divulgative che concretizzano altresì un’azione normativa di indirizzo, sviluppata su contenuti tecnico-scientifici, di ausilio a progettisti ed operatori del settore delle costruzioni.

L’azione divulgatrice delle Linee Guida in questione assume poi particolare importanza se si tiene conto dell’innovativo indirizzo “prestazionale” assunto dalle più recenti normative tecniche. Come è noto, una norma prestazionale fissa gli obiettivi ovvero i requisiti finali dell’opera, lasciando maggiore spazio e responsabilità alle figure professionali incaricate della progettazione e realizzazione dell’opera. In tal senso, infatti, le Norme Tecniche per le Costruzioni vigenti prevedono l’impiego di calcestruzzo a prestazione garantita, limitando l’utilizzo a composizione richiesta a casi particolari, casi in cui il progettista si assuma la responsabilità delle prestazioni.

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All'interno dell'articolo:

• Istruzioni per la Progettazione, l’Esecuzione ed il Controllo delle Pavimentazioni di Calcestruzzo – CNR DT 211/2014
• Osservazioni aggiuntive rispetto alle metodologie di maturazione e a fenomeni intrinseci calcestruzzo/maturazione
• Conclusioni

Bibliografia

• Norme Tecniche per le Costruzioni  - D.M. 17/01/2018;
• UNI EN 206 Calcestruzzo: Specificazione, prestazione, produzione e conformità;
• UNI 11104 Calcestruzzo - Specificazione, prestazione, produzione e conformità – Istruzioni complementari per l'applicazione della EN 206;
• L. Coppola, “Concretum”, McGraw-Hill, Milano, Italia (2007), ISBN978-88-386-6465-6.l;
• Buoso, G. Pagazzi, L. Coppola, “Le Prescrizioni di Capitolato per le Opere in Calcestruzzo”, In Concreto, 80, Gennaio/Febbraio 2008, pp. 68-86;
• Progetto Concrete – G. Albani, A. Farci, M. Iuorio, G. Pagazzi, D. Ruggeri, Vademecum del cemento armato - Progettare la durabilità delle strutture – Aggiornamento 2011;
• LINEE GUIDA MINISTERIALI PER LA MESSA IN OPERA DEL CALCESTRUZZO STRUTTURALE – Settembre 2017 – Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici – Servizio Tecnico Centrale;
• Istruzioni per la Progettazione, l’Esecuzione ed il Controllo delle Pavimentazioni di Calcestruzzo – CNR-DT 211/2014;
• SUPPORTO TECNICO PER PROGETTISTI, DIRETTORI LAVORI, COLLAUDATORI, IMPRESE – Luigi Coppola, Alessandra Buoso, Gianluca Pagazzi – Superbeton;
• Gianluca Pagazzi, “Processo esecutivo per garantire la durabilità e la sicurezza delle strutture in c.a.”, In Concreto, N. 102, Settembre/Ottobre 2011, pp. 70-75;
• Gianluca Pagazzi, “Calcestruzzi speciali: prescrizioni per calcestruzzi ad alta resistenza meccanica (HSC)”, In Concreto, N. 106, Luglio 2012;
• Gianluca Pagazzi, “Pavimentazioni prestazionali, non pavimentazioni illusoriamente perfette”, PSC – Pavimentazioni e superfici continue – N. 20, Ottobre 2013, Speciale SAIE PAV;
• Alessio Farci e Gianluca Pagazzi, ”I getti massivi e le variazioni termiche nel calcestruzzo”, In Concreto, N. 115, Novembre/Dicembre 2013;
• Gianluca Pagazzi e Gian Luigi Pirovano, “Pavimentazioni in calcestruzzo sempre più prestazionali con meno tribunali”, PAVIMENTI, 3/2014;
• 19b. Gianluca Pagazzi e Gian Luigi Pirovano, “Pavimentazioni in calcestruzzo sempre più prestazionali con meno tribunali”, In Concreto, N. 120, Giugno 2014;
• Gianluca Pagazzi “Garantire la durabilità di un'opera in calcestruzzo partendo dalla conoscenza dei fenomeni di degrado - Il percorso magico che conduce alla durabilità: l’analisi delle forme di degrado”, Ingenio – Dossier Tematico – Ottobre 2018.

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