1. INTRODUZIONE

In un articolo che pubblicai nel 1994 (L’Industria Italiana del Cemento pp. 277-279) intitolato “Mettete più aria: l’aria fa bene” mi rallegravo che anche in Italia fosse finalmente apparso un DM (14 Febbraio 1992) che prescrivesse l’impiego di aria inglobata in accordo alla norma UNI 9858.

Secondo questa norma nel Prospetto III (Tabella 1) erano previste tre classi di esposizioni riguardanti i climi freddi per le quali i calcestruzzi dovevano contenere un minimo volume di aria generata dalla presenza di un additivo aerante in forma di microbolle del diametro tra 200 e 400 µm: classe di esposizione 2b (cicli di gelo-disgelo); classe di esposizione 3 (cicli di gelo-disgelo e sali disgelanti); classe di esposizione 4b (ambiente marino esposto ai cicli di gelo-disgelo). Il volume di aria inglobata variava in funzione del diametro massimo (D_max) dell’aggregato: da un 4% con aggregati aventi D_max di 32 mm a un 6% con aggregati caratterizzati da un D_max di 8 mm.

La dipendenza del volume di aria inglobata dal D_max dell’aggregato dipende dal fatto che, maggiore è la pezzatura dell’aggregato, minore è il volume di acqua di impasto per una data lavorabilità (regola di Lyse) e, a parità di rapporto acqua/cemento, minore è il dosaggio di cemento, e minore è quindi il volume di pasta cementizia che deve essere protetto dalla formazione del ghiaccio attraverso una distribuzione uniforme di microbolle di aria nella matrice cementizia (Fig. 1).

2. LA SITUAZIONE DELL’ATTUALE NORMATIVA

Purtroppo con la nuova norma Europea EN 206-1 la situazione è cambiata (in peggio) per due motivi:

- il volume minimo di aria inglobata si è ridotto al 4 % per le classi di esposizione XF2, XF3 ed XF4;

- per queste classi di esposizione non si tiene conto del diametro massimo dell’aggregato nella specifica del volume di aria inglobata;

- non è richiesto alcun valore nel volume di aria inglobata per le classi di esposizione XF1 dove pure può avvenire la formazione di ghiaccio con effetti devastanti sulle strutture in calcestruzzo (Fig. 2).

La situazione è ancor peggiorata nella norma nazionale UNI 11104, in applicazione di quella Europea EN 206, poiché il volume di aria inglobata richiesto per un calcestruzzo nelle tre classi XF2, XF3, ed XF4 scende al 3% indipendentemente dal diametro massimo dell’aggregato.

Questa situazione appare assolutamente in contrasto con la normativa ACI 201.2R-92 prevista su questo argomento. La Fig. 3 mostra l’influenza del diametro massimo dell’aggregato sul volume di aria che rimane intrappolato nel calcestruzzo compattato a rifiuto in assenza di additivo aerante, e sul volume di aria inglobata per effetto dell’additivo aerante.

I dati della Fig. 3 indicano che in un calcestruzzo resistente ai cicli di gelo-disgelo il volume di aria inglobato, grazie all’impiego dell’additivo aerante, è 4% in più rispetto al volume di aria che rimane intrappolata in un calcestruzzo ordinario compattato al massimo. Un’altra significativa differenza tra i due tipi di aria riguarda la forma geometrica: sferica nel calcestruzzo con aria inglobata (Fig. 1) e irregolare nel calcestruzzo ordinario.

Infine, affinché l’aria inglobata sia efficace nel contrastare le tensioni generate dall’aumento di volume che accompagnano la formazione del ghiaccio occorre che il cammino percorso dall’acqua liquida non ancora congelata sospinta dalla formazione del ghiaccio non superi un certo valore critico L prima di “sfogare” nella bolla d’aria più vicina al punto in cui il ghiaccio si sta formando. Nella Fig. 4 è mostrato il cammino percorso dall’acqua dal punto in cui si sta formando il ghiaccio (alla pressione P₁) alla microbolla d’aria che si trova ad una pressione P₂ minore di P₁.

Affinché si realizzi la situazione positiva illustrata dalla Fig. 4 è necessario che la distanza tra le varie microbolle (spacing) non superi un certo valore (200-400 µm) come è illustrato nella Fig. 5 dove il fattore di durabilità è mostrato in funzione dello spacing: il fattore di durabilità è la percentuale di modulo elastico di un calcestruzzo dopo 300 cicli di gelo-disgelo rispetto al modulo elastico prima della esposizione alla formazione del ghiaccio.

3. CONCLUSIONI

L’attuale normativa Europea (EN 206) e nazionale (UNI 11104) prevedono che per le strutture in alta montagna esposte ai cicli di gelo-disgelo un volume minimo di aria inglobata (rispettivamente 4 e 3%) che è assolutamente insufficiente a garantire la durabilità dell’opera se si confrontano questi valori con quelli presenti in letteratura e consolidati da una secolare esperienza in Nord America.

Inoltre, questi valori di aria inglobata raccomandati dalla norma Europea e da quella nazionale non tengono conto della dimensione dell’aggregato: è noto, invece, che con inerti di minore diametro massimo la percentuale in volume di aria inglobata deve aumentare (fino a raggiungere circa 7,5 % con diametro massimo di 8 mm) perché al diminuire di D_max dell’inerte aumenta il volume occupato dalla matrice cementizia che deve contenere le microbolle d’aria.

L’impiego del volume di aria inglobata in accordo ai dati della Fig. 3 oltre a essere sufficienti a garantire la durabilità del calcestruzzo esposto ai cicli di gelo-disgelo non contraddice quanto richiesto dalle norme EN 206 e UNI 11104: infatti, secondo queste norme, il volume dell’aria inglobata non deve essere eguale rispettivamente al 4 e al 3%, ma almeno eguale al 4 e 3% e quindi i valori della Fig. 3 non sono in contrasto con questa richiesta. Per questo motivo, il software Easy&Quick 2010 della Enco, impostato per la prescrizione delle caratteristiche del calcestruzzo in accordo alle norme EN 206 o UNI 11104, prevede correttamente un volume d’aria inglobata che dipende dal diametro massimo dell’aggregato.