Al limite della capienza

La misura della resistenza caratteristica può essere eseguita su provini cubici (individuata dal simbolo R_ck), oppure su provini cilindrici con altezza pari al doppio del diametro (individuata dal simbolo f_ck) la unica differenza essendo il diverso aspetto geometrico che comporta - a parità di tutte le altre condizioni - un valore minore di f_ck rispetto ad R_ck; è come se la f_ck rappresentasse il valore del dollaro USA di questi giorni e la R_ck corrispondesse all’euro con il seguente cambio: f_ck=0,8 R_ck. Incidentalmente va precisato che, con l’avvento delle norme europee EN, è possibile confezionare i provini in forma cubica o cilindrica ancorché in Italia, per la lunga tradizione del passato, si seguiti ancora a prescrivere e confezionare quasi soltanto provini cubici.

Occorre sottolineare che tanto i provini cubici quanto quelli cilindrici debbono essere confezionati, in ottemperanza ai vari DM derivati dalla legge N. 1086, dopo aver messo in opera il calcestruzzo nelle casseforme cubiche o cilindriche mediante “completa compattazione” o, per dirla alla Sandro Ciotti quando riferiva di stadi completamente riempiti, riempiendo le forme “al limite della capienza”. In altre parole, se ogni sperimentatore compattasse il calcestruzzo destinato alla confezione dei provini a suo piacimento, senza necessariamente raggiungere la completa compattazione in accordo alle istruzioni esecutive illustrate nella UNI EN 12390/2, ne deriverebbero, al momento della rottura, risultati sperimentali diversi e tanto più bassi quanto meno efficace è stata la compattazione al momento di confezionare i provini: questa riduzione della resistenza meccanica sarebbe non già dovuta ad una minore qualità del calcestruzzo ma soltanto alla presenza di macrovuoti generati da una difettosa compattazione o, sempre per dirlo alla Sandro Ciotti, alla estensione degli ampi “spazi vuoti sugli spalti”. L’obbligo di compattare i provini cubici o cilindrici alla massima densità possibile - o “a rifiuto” come anche si dice in gergo - è dovuto a due ragioni.

La prima è di carattere commerciale ed è legata alla definizione di una merce (il calcestruzzo preconfezionato) il cui prezzo è basato, anche e soprattutto, sulla resistenza caratteristica e sulla cui determinazione, pertanto, debbono essere stabilite tutte le modalità che possano influenzarne il risultato ottenuto: non solo la completa compattazione, ma anche la geometria del provino (cubico o cilindrico), la stagionatura umida in ambiente saturo di vapore, la temperatura (20°C) ed il tempo di maturazione (28 giorni). Solo rispettando queste modalità, ed in primis quella sulla compattazione del calcestruzzo nel confezionare i “cubetti”, si potrà stabilire un chiaro rapporto commerciale tra l’impresa che ordina il materiale ed il preconfezionatore che lo fornisce.

La seconda ragione è di carattere tecnico ed attiene al calcolo strutturale: il progettista individua (o dovrebbe sempre individuare) la classe di resistenza del calcestruzzo attraverso la sigla “C f_ck/R_ck”indicando all’impresa di costruzione la tipologia di conglomerato destinato all’opera in c.a. da costruire. Ancora una volta è evidente la necessità di stabilire regole certe e chiare nella individuazione del materiale da impiegare attraverso la misura di una grandezza (la resistenza caratteristica) misurata secondo modalità da tutti condivise ed attuate, inclusa la completa compattazione.

“Scusa Ameri, qui allo Stadio S.Paolo di Napoli dove gli spalti sono gremiti al limite della capienza, Maradona....”

Ben altro, ovviamente, potrà essere il risultato della resistenza meccanica del calcestruzzo all’interno della struttura in relazione alle deviazioni tra le modalità esecutive dei provini cubici o cilindrici sopra ricordate e quelle messe in atto nella esecuzione dell’opera da parte dell’impresa. Se, per fare un esempio estremo, si ammette che il conglomerato sia a consistenza di terra umida (cioè con classe di consistenza S1 secondo la UNI EN 206/1) e che la compattazione sia completa nel confezionamento dei cubetti, ma non altrettanto per la esecuzione delle strutture, si registrerà ovviamente una significativa deviazione tra la resistenza meccanica R_ck misurata sui cubetti (o la corrispondente f_ck misurata sui provini cilindrici) e quella - necessariamente inferiore (f_ca) - determinata sulle carote estratte dalle strutture. La differenza non è ovviamente imputabile al fornitore del calcestruzzo ma solo ad una messa in opera non “a regola d’arte” da parte dell’impresa. Come evitare o almeno ridurre queste discrepanze tra la resistenza caratteristica dei cubetti (R_ck) o dei provini cilindrici (f_ck) che rappresenta la massima resistenza potenzialmente conseguibile con quel conglomerato, e quella delle carote (f_ca) che rappresenta il risultato congiunto del materiale fornito dal produttore e del lavoro eseguito dall’impresa? Di questo argomento ci siamo già occupati, in un articolo pubblicato nell’ultimo numero di Enco Journal nelle pagine 15-17, illustrando il concetto del grado di compattazione (g_c) da indicare all’impresa nelle prescrizioni di capitolato per poterne controllare facilmente l’effettivo raggiungimento. Il valore di gc rappresenta il rapporto tra la massa volumica (m_v) della carota estratta dalla struttura e quello dei provini (cubici o cilindrici) compattati completamente. Se g_c fosse eguale ad 1 significherebbe che anche il calcestruzzo in opera è stato compattato completamente al “limite della capienza” al pari dei provini. Se, invece, come spesso accade, g_c è minore di 1 il suo valore indica quanto il calcestruzzo in opera sia stato compattato in modo incompleto, e quanto questa difettosa messa in opera possa influire sulla discrepanza (DR) fra la resistenza del provino cilindrico (f_c) misurata o calcolata dalla Rc e quella della carota (f_ca):

DR=5(1-g_c)100.

La resistenza caratteristica, per come essa è definita dalle vigenti normative, può essere misurata solo sui cubetti (o sui provini cilindrici) ma non sulle carote estratte dalla struttura. Non è pertanto possibile passare dalla resistenza meccanica di queste ultime (f_ca) alla resistenza caratteristica dei primi (R_ck) solo tenendo conto del diverso aspetto geometrico. Neppure la quantificazione del più volte citato effetto del “tormento della carota” (una sorta di penalizzazione delle proprietà meccaniche provocata dalla estrazione stessa del materiale dalla struttura, che in realtà si verifica solo nei calcestruzzi molto scadenti con f_ca inferiore a 15 MPa) può giustificare il calcolo della resistenza caratteristica attraverso la misura della resistenza meccanica misurata sulle carote.

Ciò non di meno, la valutazione dello “stato di salute” della struttura attraverso la misura della resistenza meccanica delle carote conserva tutto il suo significato, soprattutto quando - ed avviene più spesso di quanto non si immagini - non sono disponibili valori di R_ck misurati sui cubetti perché nessuno aveva provveduto a confezionarli al momento del getto o quando la valutazione del conglomerato in opera attraverso prove non distruttive (sclerometria, velocità delle onde ultrasoniche, ecc.) lascia dubbi sulla reale qualità della struttura eseguita. Ma questo nulla ha a che vedere con la determinazione della qualità del calcestruzzo fornito che può essere valutata solo su provini (cubici o cilindrici che siano) confezionati e stagionati in accordo alle modalità precisate dalle vigenti normative.

P.S.: Avevo appena terminato di scrivere questo articolo quando mi è giunta notizia di un’altra contestazione tra impresa e preconfezionatore. La contestazione riguarda la qualità del calcestruzzo fornito valutata attraverso la Rck dei cubetti risultata inferiore al valore pattuito. Da un esame dei valori delle resistenze meccaniche dei cubetti e delle corrispondenti carote estratte in conseguenza della contestazione, si è trovato, sorprendentemente, che i valori della f_ca misurata sulle carote sono addirittura superiori a quelli della R_ck sui cubetti ! L’esame comparativo delle resistenze meccaniche e delle masse volumiche riportate nei certificati di prova dimostrano che l’esecutore delle prove sui cubetti (un giovane delegato dal direttore dei lavori) non è stato capace di compattare il calcestruzzo per la confezione dei provini cubici “al limite della capienza”, come chiaramente si evince dal valore di massa volumica dei cubetti (circa 2200 kg/m³) contro un valore di circa 2300 kg/m³ delle carote estratte dalle strutture compattate meglio dei cubetti !