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INTRODUZIONE
Nel precedente
numero di Enco Journal sono state presentate le prestazioni
del calcestruzzo leggero strutturale destinato prevalentemente al
mercato del calcestruzzo preconfezionato.
In questo articolo sono sinteticamente illustrati i risultati di una
ricerca per la caratterizzazione di un calcestruzzo leggero strutturale
particolarmente studiato per il settore della prefabbricazione.
OBIETTIVI
PRESTAZIONALI E MATERIALI
Nell'ottimizzazione
del calcestruzzo leggero strutturale si è fatto riferimento
ai seguenti obiettivi prestazionali:
- Resistenza
a compressione media alla fine di un trattamento a vapore convenzionale
(Rcmv) = 35-40N/mm2;
- Trattamento
a vapore convenzionale: 2 ore di prestagionatura a 20°C, 3 ore
di riscaldamento da 20 a 65°C, 8 ore a 65°C, 5 ore di raffreddamento
da 65°C a 20°C
- Rck
= 50-60 N/mm2;
- Massa
Volumica: 1900-1950 kg/m3 su provini saturi di umidità;
(1750-1850 kg/m3 su provini asciutti);
- Classe
di consistenza per 30':S4 (slump 16-20 cm);
- Messa
in opera : tradizionale, senza pompa.
I materiali
impiegati sono stati:
- Cemento:
CEM I 52.5R
- Additivi:
Superfluidificante (a base melamminica o naftalinica)
- Aggregati
leggeri: LECA TERRECOTTE in due pezzature "0-6" mm e "6-12"
mm
COMPOSIZIONE
E CARATTERIZZAZIONE DEL CALCESTRUZZO FRESCO
CON LECA TERRECOTTE OTTIMIZZATO
In base
ai risultati preliminari è stata realizzato l'impasto definitivo
caratterizzato dalla seguente composizione in peso:
- Cem
I 52.5: 425 kg/m3
- Aggregato
leggero Leca Terrecotte 0-6 mm s.s.a. (saturato con l'acqua di assorbimento
del 6% valutato ad 1giorno): 395 kg/m3
- Aggregato
leggero Leca Terrecotte 6-12 mm s.s.a. (saturato con l'acqua di
assorbimento del 7% valutato ad 1giorno): 285 kg/m3
- Sabbia
0-4 mm s.s.a.: 600 kg/m3
- Additivo
superfluidificante melamminico (soluz. al 40%) 6.34 kg/m3
- Acqua
(esclusa l'acqua di assorbimento degli aggregati) 205 kg/m3
- acqua/cemento
(compresa l'acqua dell'additivo) 0.51
Con i
valori di lavorabilità ottenuti (slump=16-20 cm), la messa
in opera e la compattazione del conglomerato risultano del tutto soddisfacenti
anche in assenza di una prolungata vibrazione.
PROPRIETA'
MECCANICHE DEL CALCESTRUZZO
Il calcestruzzo
con la composizione descritta nel precedente paragrafo è stato
sottoposto ad una stagionatura accelerata caratterizzata dal seguente
ciclo di maturazione a vapore di 18h:
- Prestagionatura
a 20°C per 2h
- Riscaldamento
da 20°C a 65 °C in 3h
- Maturazione
a 65°C per 8h
- Raffreddamento
da 65°C a 20°C in 5h
Sui provini
così stagionati, alle stagionature di 18 h (scassero), 7 e
28 giorni sono state effettuate misure di massa volumica (su provini
non essiccati), resistenza meccanica a compressione, a flessione (Rf)
e a trazione indiretta (Rt) alla brasiliana. Per la valutazione
della Rck e della aderenza acciaio/calcestruzzo (t),
in conformità alle relative normative, sono stati anche confezionati
provini maturati per 28 giorni a 20°C ed U.R del 95%.
Nelle Tabelle 1 e 2 sono riportati i risultati di queste prove ottenuti
dalla media delle misure su due provini per ogni stagionatura.
I valori ottenuti per la resistenza meccanica a compressione soddisfano
i requisiti di resistenza allo scassero di 35-40 N/mm2
e di Rck>50 N/mm2 (Rcm28gg >
53.5 N/mm2).
Tabella
1 - Misure della massa volumica e della resistenza a compressione
su provini maturati a vapore (vap) o a 20°C
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Tabella
2 - Misure della resistenza a trazione (Rt) e a flessione
(Rf) su provini maturati a vapore (vap) o a 20°C
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I valori della massa volumica allo stato indurito su provini non essiccati
risultano in linea con la richiesta di 1900 -1950 kg/m3
(corrispondente a circa 1750-1800 kg/m3 su provini essiccati,
intervallo limite previsto dalla UNI 7548 per i calcestruzzi leggeri
con funzione strutturale e Rc>25 MPa)
I risultati di resistenza a trazione per flessione (circa 1/8 di quella
a compressione), di trazione indiretta brasiliana (circa 1/15 di quella
a compressione) e di aderenza acciaio-calcestruzzo appaiono congruenti
con i corrispondenti valori di resistenza a compressione e con i dati
riportati in letteratura.
E' interessante notare come i valori ottenuti per Rf ed
Rt sono uguali se non addirittura superiori a quelli ottenibili
con un calcestruzzo ordinario di pari resistenza meccanica a compressione.
I risultati ottenuti, quindi, indicano che il calcestruzzo leggero
con Leca Terrecotte in termini di resistenza alla fessurazione si
comporta allo stesso modo di un conglomerato ordinario di pari Rck.
Allo stesso modo è interessante notare come il valore della
tensione di aderenza è paragonabile a quello che si può
conseguire con un calcestruzzo con aggregati ordinari di eccellente
qualità meccanica (Rck ³ 40
N/mm2).
Con il calcestruzzo maturato a vapore sono stati confezionati anche
i provini cilindrici necessari per la prova di modulo elastico statico
secante (Es) in compressione alle stagionature di
7 e 28 giorni, valutato come media delle misure effettuate su tre
provini. La prova consiste nel determinare la deformazione elastica
sotto un carico che, attraverso tre cicli di carico-scarico, viene
incrementato da un valore di fc/10 a fc/3,
dove fc è la resistenza meccanica media a
compressione ottenuta su 3 provini di stessa forma cilindrica. La
valutazione della deformazione (in corrispondenza di fc/3)
è stata effettuata tramite l'ausilio di una coppia di strain-gauge
applicati lungo l'asse del cilindro in posizioni diametralmente opposte.
Da un punto di vista pratico è degno di nota il minor modulo
elastico del calcestruzzo leggero: circa 28000 MPa a 28 giorni contro
un valore di circa 40000 MPa per un calcestruzzo ordinario di pari
Rck (50 MPa). Il minor modulo elastico comporta una minore
tensione indotta dalle deformazioni contrastate di origine termica
o igrometrica e, quindi, una minore tendenza del calcestruzzo leggero
alla fessurazione.
Per un approfondimento dell'argomento si consulti l'articolo "Il
calcestruzzo strutturale con aggregati leggeri per la realizzazione
di manufatti prefabbricati" degli stessi autori sulla rivista
"inBeton", n°, 19, pp. 42-50, Ottobre 2001.
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