Uso della fume di silice nel calcestruzzo: vantaggi, svantaggi e precauzioni da tenere a mente

Come utilizzare al meglio la fume di silice

Andrea Dari:
Quali sono i principali vantaggi dell'uso della fume di silice nel calcestruzzo in termini di resistenza e durabilità?

Matteo Felitti: 

I vantaggi nell’utilizzo del fumo di silice nelle miscele in calcestruzzo, sono molteplici:

1. Miglioramento del comportamento reologico;
2. Ottimizzazione della zona di transizione;
3. Incremento delle prestazioni meccaniche a compressione;
4. Incremento della durabilità.

In merito al primo punto, si può affermare che, il fumo di silice, viscosizza la miscela di calcestruzzo. Pertanto per calcestruzzi poveri di fini (presenza di sabbie grossolane, oppure quando vengono prescritti calcestruzzi con basso dosaggio di cemento), la modifica del comportamento reologico consente di ottenere miscele coesive e non suscettibili di segregazione.

Molto utile anche quando utilizzato come coadiuvante di pompaggio. Il dosaggio, in questi casi, varia dai 10 a 40 kg/mc di fumo di silice in aggiunta alla miscela di calcestruzzo.
A seguire, dal punto due al punto quattro - data la ridotta dimensione delle particelle costituenti il fumo di silice variabili tra 0,05 e 0,5 micron – l’ottimizzazione della zona di transizione, cioè all’interfaccia matrice cementizia-aggregato, comporta un incremento della resistenza a compressione e di conseguenza una minore permeabilità e pertanto una maggiore durabilità delle opere realizzate con calcestruzzi additivati con fumo di silice.

Per quanto concerne l’incremento delle prestazioni meccaniche a compressione bisogna aggiungere che, questo minerale attivo, per il suo comportamento pozzolanico, produce, in combinazione con l’idrossido di calcio, i cosiddetti C-S-H (Calcium Silicate Hydrated) secondari, rendendo il materiale più ricco in “fibre” idro silicate e quindi meno poroso (figura 1).

Andrea Dari: 
Quali sono i possibili svantaggi o problematiche tecniche che possono emergere durante l'uso della fume di silice nel calcestruzzo?

Matteo Felitti: 

Il fumo di silice, come è noto, possiede una importante superficie specifica che si aggira intorno ai 15-20 m²/gr, pertanto, il Tecnologo del Calcestruzzo, nella fase di mix-design, farà attenzione alla ulteriore richiesta d’acqua per metro cubo nella miscela. Quindi, volendo “bloccare” il rapporto a/c, a pari lavorabilità, è consuetudine incrementare la percentuale di superfluidificante. Questo consente di ottenere calcestruzzi resistenti, lavorabili, compatti e durabili.

Andrea Dari:
Quali precauzioni devono essere adottate per garantire una corretta conservazione della fume di silice e mantenerne l'efficacia?

Matteo Felitti: 

Il fumo di silice, come tutti i prodotti in polvere, teme l’umidità! Pertanto è indispensabile uno stoccaggio sicuro, privo di umidità o infiltrazioni di acqua.

Andrea Dari:
Quali attenzioni devono essere prese durante la fase di produzione del calcestruzzo con fume di silice per garantire risultati ottimali?

Matteo Felitti: 

Non ci sono, a mio avviso, precauzioni particolari. Credo sia importante la conservazione e lo stoccaggio – come appena detto – in assenza di umidità. L’ideale sarebbe avere, in centrale di betonaggio, un silo dedicato al fumo di silice. Questo consentirebbe di immettere il minerale attivo nell’automazione come ulteriore componente della miscela in calcestruzzo. Attualmente, purtroppo, in molti impianti, il fumo di silice viene acquistato in sacchi da 20 Kg, stoccato su padane in legno e all’occorrenza pesato ed introdotto in betoniera attraverso i nastri dedicati al trasporto degli aggregati.

Andrea Dari:
Quali applicazioni specifiche traggono maggior beneficio dall'uso della fume di silice e perché?

Matteo Felitti:

Per rispondere a questa domanda si riporta il caso di un betoncino addizionato con espansivo e fumo di silice per pompaggio entro casseforme in legno per incamiciatura pilastri esistenti in c.a.

Ebbene, in fase di mix-design sembrava non essenziale l’aggiunta di fumo di silice in quanto i finissimi per il pompaggio, a circa 4 m di altezza, erano sufficienti a garantire un impasto viscoso e senza segregazione. In un primo studio di prequalifica, invece, visto il comportamento reologico, si è ravvisata l’esigenza di aggiungere 20 Kg/mc di minerale attivo, notando, rispetto alla miscela di controllo, un miglioramento delle caratteristiche reologiche alla prova di spandimento con tavola a scosse. Di seguito si riporta il proporzionamento dei materiali utilizzati e lo sviluppo delle relative resistenze:

C32/40 – XC3 – SF1 – D_max 8

• CEM II A/LL 42.5 R = 450 Kg/mc;
• FUMO DI SILICE = 20 Kg/mc;
• ESPANSIVO = 20 Kg/mc;
• ACQUA = 180 Kg/mc;
• SUPERFLUIDIFICANTE = 6 Kg/mc;
• SABBIA LAVATA 0/4 = 1200 Kg/mc;
• RISOTTO LAVATO 4/8 = 505 Kg/mc;
• rapp. a/c = 0.40;
• rapp. a/(c+FS) = 0.38.