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CALCESTRUZZI A BASSA PERMEABILITA'

La lotta contro l'acqua è qualcosa di molto serio quando si parla di calcestruzzo. Abbiamo discusso di quanto sia vitale per il calcestruzzo essere protetto dalle aggressioni che l'acqua veicola. In questo post ci concentreremo in breve su due ottime "armi" che contribuiranno in modo significativo a vincere questa lotta.

Va detto che esistono molti altri modi per raggiungere questo obiettivo e senz'altro ne discuteremo alcuni nel prossimo futuro, ma per ora concentriamoci solo su questi due metodi facili, comuni e affidabili.

La prima "arma" è il basso rapporto a/c


È abbastanza facile capire che quando il rapporto a/c è inferiore, anche la permeabilità è inferiore. Questo perché avere più cemento in un dato volume porta ad avere più prodotti di idratazione e una conseguente riduzione della porosità capillare (maggiori dettagli nel mio post “La permeabilità del calcestruzzo”).

Tuttavia, va detto che a volte abbassare il rapporto a/c non è una decisione praticabile, o forse non è sufficiente per ottenere il livello di permeabilità richiesto.

Ecco perché è necessaria una seconda "arma".


La seconda "arma": la micro pozzolana


I fumi di silice sono un sottoprodotto dell'industria del silicio e delle leghe ferrosilicio e hanno elevate qualità micropozzolaniche. La loro forma è di microsfere, con dimensioni intorno a 0,01 mm, cioè 50-100 volte più piccole del cemento.

I fumi di silice hanno un effetto pozzolanico, cioè reagiscono con la calce (che è un prodotto di idratazione del cemento), proprio come la pozzolana naturale delle ceneri volanti ma con maggiore efficienza.

Le ridotte dimensioni consentono il posizionamento delle particelle all'interno della porosità capillare e le caratteristiche pozzolaniche consentono la formazione di ulteriori prodotti di idratazione che occupano altri vuoti. Pertanto, la permeabilità del calcestruzzo diminuisce drasticamente e contemporaneamente aumentano le prestazioni meccaniche e la resistenza all'aggressione chimica a beneficio dell'incremento di durabilità (leggi il mio post “La durabilità del calcestruzzo”).


Come detto, un simile risultato può essere ottenuto utilizzando altre fonti di pozzolana. Il cemento pozzolanico ad esempio può essere efficacemente utilizzato in sostituzione del tradizionale cemento Portland. Come noto i valori di Fck/Rck sono misurati a 28 giorni, ma ciò non significa che le reazioni chimiche si fermeranno al 28° giorno. Affatto!

L'idratazione è un processo che dura molto a seconda di diversi fattori ma uno di questi è rappresentato dalla scelta della tipologia di cemento. Si veda questo semplice grafico in calce.

Come si può vedere il cemento pozzolanico e d'altoforno continueranno ad essere attivi dopo il 28° giorno molto più del cemento Portland, il che significa che ci saranno più prodotti di idratazione nel calcestruzzo pozzolanico/altoforno dopo mesi o anni rispetto a calcestruzzi confezionati con cemento Portland.

Certo, i valori di permeabilità non saranno paragonabili a quanto raggiunto dall'accoppiata cemento Portland+fumi di silice ma in un'ipotetica “gara” tra cemento Portland e cemento pozzolanico/altoforno questi ultimi due vinceranno sempre.


Ultimo ma non meno importante: le ceneri volanti potrebbero essere una scelta più economica quando si tratta di aggiungere micro pozzolana al cemento Portland. Le ceneri volanti si comportano esattamente come i fumi di silice poiché reagiscono con la calce producendo elementi di idratazione con le loro ramificazioni e occupando fisicamente i vuoti grazie al loro micro diametro. Non sono però efficaci quanto i fumi di silice soprattutto a causa della loro dimensione, che è circa 10 volte maggiore, e anche la loro attività chimica è meno performante.


Tuttavia va detto che sia i fumi di silice che le ceneri volanti richiedono una progettazione specifica della miscela di calcestruzzo poiché la loro aggiunta comporta una maggiore richiesta di acqua (più superficie si bagna e più acqua per il processo di idratazione è necessaria), quindi per mantenere il rapporto a/c costante, è necessario adottare alcune contromisure.

Al contrario, la pozzolana: amplificherà la resistenza a compressione a 28 giorni e oltre, contribuirà in modo significativo ad avere impasti più viscosi, più difficili da dilavare e separare (vedi i post “La compattazione del calcestruzzo” e “La segregazione del calcestruzzo”), aiuterà la reologia (ossia la capacità di scorrimento) divenendo quindi un buon alleato nella progettazione del calcestruzzo autocompattante (vedi il mio post "Self Compacting Concrete") e "raffredderà" la temperatura durante l'idratazione del cemento, il che si tradurrà in minori fenomeni di ritiro (si legga il post "Il ritiro del calcestruzzo parte 1" ).

Oltre a questo il tempo di presa si allunga (che è un vantaggio durante la stagione calda) inoltre tutte le pozzolane contribuiscono attivamente alla riduzione significativa della reazione alcali-aggregato alias "pop-out". Potrai approfondire questo tema nel mio opuscolo gratuito "Pavimentazione industriali in calcestruzzo trucchi e suggerimenti” disponibile gratuitamente per il download dopo la registrazione come membro del forum di P-Concrete.

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