I CALCESTRUZZI AUTOCOMPATTANTI (SCC):
ULTIMI ARRIVATI, MA VENGONO DA LONTANO

Mario Collepardi


 
Di recente sono apparsi molti articoli nella letteratura tecnica — soprattutto giapponese e nord americana — sui calcestruzzi autocompattanti (Self-Compacting Concrete, SCC, in Inglese). Nel Settembre scorso in Svezia si è tenuto il primo congresso internazionale proprio su questo argomento “Self-Compacting Concrete" (chi volesse approfondire le tematiche sviluppate può consultare i Proceedings of the First International RILEM Symposium, Ed. Å, Skarendal e Ö. Petersson, 1999). E' addirittura disponibile un website su Internet (SCC-Net).
I calcestruzzi autocompattanti sono conglomerati cementizi, così fluidi da poter essere messi in opera senza richiedere alcuno sforzo di compattazione (Fig. 1). Sono, perciò, chiamati anche calcestruzzi autolivellanti (Self-Levelling Concrete, SLC in inglese).
I calcestruzzi autocompattanti, oltre ad essere molto fluidi devono anche essere privi di segregazione e confezionati con un basso rapporto acqua-cemento grazie alla presenza di additivi superfluidificanti (Fig. 2).
 


Fig. 1 - Applicazione dell'SCC per prove di campo.
IL PROGENITORE DEGLI SCC

A dire il vero l'associazione di elevata fluidità con una bassa segregazione viene da lontano: essa risale a 25 anni fa, cioè poco dopo l'avvento dei primi additivi superfluidificanti, quando fu coniato il termine di calcestruzzo “reoplastico" [1, 2] proprio per indicare un calcestruzzo con additivo superfluidificante che fosse fluido ("reo" in greco significa "fluire", "scorrere") ma al tempo stesso "plastico", cioè coesivo e privo di segregazione. Si poteva anche determinare l'indice di reoplasticità (R) dal reciproco della capacità di bleeding (B) di un calcestruzzo fluido:

1

R=-----------

B
Ad un calcestruzzo fluido (slump ³ 200 mm) con segregazione e bleeding nullo (B = 0) corrisponde un indice di reoplasticità infinito, mentre ovviamente il valore di R diminuisce all'aumentare della segregazione e dell'acqua di bleeding raccolta in superficie.
Oltre alla caratterizzazione di queste due proprietà tra loro associate e tendenzialmente antitetiche (alta fluidità e bassa segregazione), furono anche realizzate opere in calcestruzzo reoplastico autenticamente precursore del calcestruzzo autocompattante per l'assenza totale di vibrazione in fase di messa in opera proprio grazie alle caratteristiche reologiche di questo calcestruzzo [3].
Naturalmente la produzione di un calcestruzzo con alto indice di reoplasticità dipende non solo dall'impiego di additivo superfluidificante ma anche e soprattutto da:

· il dosaggio di cemento che deve essere relativamente elevato (350-450 Kg/m3) per assicurare una sufficiente coesione ;
· la presenza di filler — in particolare di cenere volante — in sostituzione del cemento fino al 35% (come si verifica, per esempio, nel CEM II B/V) laddove il calore di idratazione del cemento portland può diventare eccessivo;
· l'assortimento granulometrico degli aggregati per ostacolare la risalita d'acqua (bleeding) e la segregazione;
· la dimensione massima dell'aggregato che deve rimanere al di sotto di 16 mm se si vuol garantire una migliore mobilità del conglomerato (aggregati troppo grossi si muovono con difficoltà ed ostacolano il movimento del calcestruzzo autilivellante in assenza di vibrazione).

 
I PROGRESSI RECENTI CON GLI SCC

Rispetto ai requisiti sopra menzionati del calcestruzzo reoplastico, i moderni SCC rappresentano l'esasperazione tecnologica delle due più importanti proprietà: la fluidità e l'assenza di segregazione.


Fig. 2 - Assenza di segregazione in una carota di SCC lunga 1.3 m: il getto è avvenuto in direzione dell'asse della carota.
La fluidità diventa così "spinta" che l'abbassamento al cono di Abrams (slump) è così elevato (> 240 mm) da non essere più significativo; si richiede, pertanto, la misura del diametro di calcestruzzo sformato dal cono (slump flow) che deve raggiungere valori di almeno 600 mm.
Oltre alla misura dello slump flow, che è il metodo più diffuso anche nei cantieri per la sua semplicità, esistono numerosi altri metodi messi a punto per caratterizzare la fluidità degli SSC. Tra questi merita una citazione il V-funnel test che consiste nel misurare il tempo di svuotamento del calcestruzzo dal recipiente a forma di V (mostrato in Fig. 3).
L'assenza di segregazione e bleeding, anche con una fluidità molto "spinta" (slump flow > 600 mm), è conseguita con l'ausilio di prodotti coesivizzanti molto efficaci: il fumo di silice, prodotto inorganico largamente impiegato anche in passato nel settore delle malte tixotropiche industriali, e soprattutto gli agenti viscosizzanti di natura organica. Questi rappresentano indubbiamente il progresso più significativo [4, 5] per conseguire la massima stabilità, viscosità e coesione degli SCC in riposo (assenza di segregazione), e di elevata fluidità degli stessi calcestruzzi in movimento (per caduta libera o per movimentazione nella pompa). Questo comportamento tipico degli impasti tixotropici è conseguito con l'ausilio di polimeri in gran parte di origine naturale (bio-polimeri), ancorchè sottoposti a trattamenti artificiali. Oltre ai prodotti a base di cellulosa modificata, i bio-polimeri naturali, più efficaci sono: Welan, Rhamsan, Xanthan e Gellan [6]. Si tratta di polisaccaridi "costruiti" con l'ausilio di batteri. Tra questi prodotti, il Welan (Fig. 4) risulta attualmente il più efficace ed il più studiato.


Fig. 3 - Dimensioni (in mm) dello strumento per il V-funnel test.


Fig. 4 - Composizione chimica del bio-polimero Welan.

Secondo Okamura ed Ouchi [7], tra i pionieri giapponesi dell'SCC, è da prevedere che l'impiego di questo materiale in futuro rappresenterà una grande rivoluzione nella progettazione e nella esecuzione pratica per le minori restrizioni progettuali e pratiche, e per una razionalizzazione del sistema costruttivo (Fig. 5).



Fig. 5 - Razionalizzazione dei processi costruttuvi con l'SCC [7].

BIBLIOGRAFIA

1) M. Collepardi, "Il Calcestruzzo Reoplastico", Il Cemento, 1975, No. 4, pp 195-200.
2) M. Collepardi, "Assessment of Rheoplasticity of Concretes", Cement and Concrete Research, 1976, No. 6, pp.491-498.
3) M. Collepardi, S. Gennari, A. Triantafillis e S. Zorzi. "L'esecuzione della platea di fondazione del bacino di carenaggio S. Marco di Trieste mediante getto subacqueo di calcestruzzo reoplastico", Atti delle Giornate AICAP 1981, Strutture Marittime, Ravenna.
4) V.A.Ghio, J.M. Monteiro ed O.E. Giorv, "Effect of polysaccharide gums on fresh concrete properties", ACI Materials Journal, 1994, vol. 91, No. 6, pp. 602-606.
5) K.H.Khayat e Z.Guizani, "Use of viscosity-modifying admixture to enhance stability of fluid concrete" ACI Materials Journal, 1997, Vol 94, No. 4, pp 332-340.
6) G. Robinson, C.E. Manning ed E.R. Morris, "Conformation and physical properties of the bacterial polysaccharides gellan, welan and rhamsan", Food Polymers, Gels, Colloids, 1991, Special publication, R. Soc., Vol. 82 pp 22-33.
7) H. Okamura e M. Ouchi, "Self-Compacting Concrete. Development, Present Use and Future", Proceedings of First Int RILEM Symposium Self-Compacting Concrete, Ed. Å. Skarendal ed Ö. Petersson, RILEM Publications, S.A.R.L., pp 3-14.