Pavimenti Industriali: quale calcestruzzo scegliere per garantire durabilità in presenza di cicli gelo/disgelo e sali disgelanti?

Sulla classe di resistenza ed esposizione del calcestruzzo in presenza di cicli gelo/disgelo e sali disgelanti

Nel precedente articolo abbiamo analizzato “quali sono i tre aspetti fondamentali da tenere conto nella scelta/formulazione di un calcestruzzo per pavimenti industriali realizzati d’inverno” sotto l’aspetto della composizione e messa in opera in presenza di basse temperature, classificando alcuni aspetti tecnologici per meglio inquadrare il problema complessivo.

Rimane infine un’ultima classificazione, estremamente importante, relativa alla ciclicità delle sollecitazioni, quindi al numero di cicli gelo-disgelo/anno e, nel caso sia previsto, l’eventuale impiego di sali disgelanti e dalla natura chimica degli stessi.

Un buon calcestruzzo resiste generalmente bene al gelo.

Basti pensare alle pavimentazioni in calcestruzzo delle celle freezer (- 25°C) che sono realizzate utilizzando solo un buon calcestruzzo, senza alcun additivo aerante. Basta solo utilizzare alcuni semplici accorgimenti nelle fasi di raffreddamento e riscaldamento delle stesse per la messa in esercizio e/o la manutenzione.

Il problema, infatti, non è la bassa temperatura o il gelo ma la progressiva ripetizione di cicli di gelo alternati a successivi cicli di disgelo, è questa ciclicità che produce degrado nel calcestruzzo.

Ci sono stati alcuni anni dove nella stagione primaverile e in modo quasi inatteso, si sono evidenziate numerose pavimentazioni in calcestruzzo danneggiate dal gelo, molto, molto superiori a quelle apparse negli anni precedenti.
E la spiegazione fu molto semplice. L’inverno precedente era stato caratterizzato da condizioni climatiche che avevano prodotto numerosi cicli di gelo/disgelo, molti di più degli altri anni.

Non a caso la definizione di “Cicli Gelo/Disgelo” indica un susseguirsi di variazioni termiche che portano ciclicamente il manufatto a temperature superiori o inferiori a 0 °C.

E infatti, nella prova di laboratorio indicata in UNI 7087 si prevedono cicli ripetuti con passaggi da 5 gradi sopra lo zero a venti gradi sotto lo zero, in cui il raffreddamento è realizzato in aria e il raffreddamento in acqua, e la durata complessiva del ciclo deve essere di 12 ore con una tolleranza di soli 30 minuti.

Trattando di pavimentazioni industriali dovranno essere analizzate in modo critico anche le normative esistenti in materia proprio in relazione alle specifiche peculiarità di questa realizzazione in calcestruzzo.

E, come ben evidenziato anche dall’amico Gianluca Pagazzi in un suo articolo recentemente aggiornato e pubblicato su Ingenio, così come anche evidenziato da altri stimati amici e colleghi, le caratteristiche prestazionali del calcestruzzo, in tema di classi d’esposizione secondo normativa UNI, EN, NTC, mal si addicono al settore delle pavimentazioni.

Sotto il profilo normativo abbiamo molte indicazioni su come realizzare un calcestruzzo in inverno e durevole, inteso come prodotto, ma non abbiamo informazioni chiare su come realizzare un manufatto particolare con questo prodotto.

Buona parte delle indicazioni e classificazioni sopra riportate, non vengono evidenziate, o ben identificate, lasciano purtroppo al progettista o alla D.L. scelte che, come vedremo, richiedono estrema competenza e attenzione.
Perché un materiale non è un manufatto e una pavimentazione industriale non è un calcestruzzo, è realizzata con calcestruzzo.

Quindi, a completamento della disamina sui “tre aspetti fondamentali da tenere conto nella scelta/formulazione di un calcestruzzo per pavimenti industriali realizzati d’inverno”, per calcestruzzo in inverno dovremo intendere “la durabilità di un pavimento in esercizio in climi invernali”.

Classe di resistenza minima del calcestruzzo per un pavimento esposto a clima rigido

Il DT 211 del CNR cita, nello specifico:

“Il calcestruzzo utilizzato per la realizzazione di una pavimentazione può essere soggetto ad azioni di degrado in funzione delle condizioni ambientali alle quali è sottoposto. A seconda di queste azioni, la UNI EN 206-1 e la UNI 11104 individuano le classi esposizione ambientale del calcestruzzo.

Per pavimentazioni esterne, esposte ad un clima rigido, esiste il rischio di aggressione del calcestruzzo ad opera sia dei cicli di gelo-disgelo che dei sali disgelanti. Per queste pavimentazioni, in classe di esposizione XF4 (in accordo alla UNI 11104), occorre impiegare calcestruzzo con classe di resistenza minima di C28/35, confezionati con additivi aeranti e aggregati non gelivi.

Si fa notare che, in caso di utilizzo di calcestruzzi inglobanti aria per migliorare la resistenza al gelo, è consigliabile evitare una finitura delle pavimentazioni con semina di indurenti superficiali e successiva frattazzatura meccanica, in quanto tale lavorazione provoca l’espulsione dell’aria inglobata in corrispondenza della parte corticale della pavimentazione; tale fenomeno vanifica il beneficio derivante dall’introduzione dell’aria nel calcestruzzo proprio laddove la pavimentazione risulta maggiormente esposta al gelo. Inoltre, è stato segnalato un incremento della probabilità di innesco di fenomeni di delaminazione in pavimentazioni in calcestruzzo realizzate con conglomerati inglobanti aria ai fini della resistenza al gelo e sottoposte ad una finitura mediante aspersione di indurenti superficiali e successiva frattazzatura meccanica.

Qualora l’utilizzo di una finitura con semina di indurenti superficiali e successiva frattazzatura meccanica sia irrinunciabile in una pavimentazione esposta al gelo e ai sali disgelanti, è consigliabile evitare l’impiego di un calcestruzzo aerato.

Ciò è possibile, per le classi di esposizione XF3 e XF4, ai sensi della UNI EN 206-1 e della UNI 11104, se si dimostra che il calcestruzzo prescritto, privo di aria inglobata, abbia una resistenza al gelo comparabile con quella di un analogo calcestruzzo per il quale tale requisito è già stato provato (si veda la nota “a” del Prospetto 4 della UNI 11104). In aggiunta, dal momento che i cicli di gelo e disgelo provocano degrado nel calcestruzzo solo se questo è saturo o prossimo alla saturazione, è opportuno prendere tutte le precauzioni atte ad evitare il ristagno di acqua sulla superficie della pavimentazione (organizzazione di adeguate pendenze verso le caditoie, rispetto dei requisiti di planarità, sigillatura dei giunti con resina, eccetera) e una eccessiva risalita capillare di umidità dal sottofondo.”

Additivi aeranti nel calcestruzzo e classe di esposizione per strutture orizzontali

Vediamo, nel merito, cosa comporta l’aggiunta di additivi aeranti al calcestruzzo così come indicato nelle attuali normative.

Aeranti e resistenza ai cicli gelo/disgelo

L’uso di additivi aeranti è indicato in tutto il mondo come la migliore soluzione da utilizzare per ottenere calcestruzzi con alta resistenza al gelo, inteso come cicli gelo/disgelo (altro discorso è la durabilità in presenza di sali disgelanti).

Quasi tutte le normative esistenti in materia chiariscono come con l’aggiunta additivi aeranti, e la conseguente formazione di microbolle d’aria all’interno del calcestruzzo, abbinata a un mix design di qualità, permette di ottenere resistenza ai cicli gelo/disgelo.

Da ciò le varie indicazioni sulle classi d’esposizione XF (XF1, XF2, XF3, XF4).

XF1 e XF2 sono caratteristici per le strutture verticali, XF3 e XF4 per quelle orizzontali.

CLASSE XF3: contempla tutti gli elementi orizzontali, in clima rigido, in assenza di sali disgelanti (dove si ha un elevato grado di saturazione dei pori dovuto alla minore velocità di scolo delle acque). Esempi di tipologie strutturali per la Classe XF3 strutture che presentano sbalzi, terrazze, coperture piane, pensiline, etc.

CLASSE XF4: contempla tutti gli elementi strutturali che subiscono il trattamento dei sali disgelanti. Esempi di tipologie strutturali per la Classe XF4 strutture con superfici orizzontali, in clima rigido, a contatto diretto o indiretto (spruzzi o schizzi) con i sali disgelanti; si tratta di strade o pavimentazioni esterne, parcheggi e piazzali. In coerenza con la classificazione si hanno le consuete prescrizioni normative sui valori limite per le caratteristiche dei calcestruzzi.

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