MAPLAD s.r.l.

MAPLAD s.r.l.
Technology and Chemistry for Costruction
VALUTAZIONE DELLE PRESTAZIONI DELLA MISCELA A BASE
CEMENTIZIA DA RIEMPIMENTO ED INTASAMENTO DEI
CONCI DI RIVESTIMENTO DI GALLERIE SCAVATE CON
MACCHINE “TBM”
Catania, 25 Settembre 2014
1
INDICE
Generalità ………………………………………………………………………………………………………………………………………………….3
1.1 Materie prime utilizzate per la prova……………………………………………………………………………4
1.1.1 Cemento…………………………………………………………………………………………………………4
1.1.2 Bentonite……………………………………………………………………………………………………..…4
1.1.3 COMPONENTE “A” – Sistema TBM System …………………………………………………..…4
1.1.4 COMPONENTE “B” – Sistema TBM System …………………………………………………..…4
2 FORMULAZIONE DELLA MISCELA DI INIEZIONE ……………………………………………………………………………5
3 PROVE DI LABORATORIO……………………………………………………………………………………………………………..6
3.1 Determinazione della massa volumica prima dell’aggiunta del COMPONENTE “B”…………6
3.2 Determinazione della massa volumica dopo dell’aggiunta del COMPONENTE “B”…….…...6
3.3 Determinazione del bleeding a 3h e 24h e del tempo di presa dalla miscelazione (prima
l’aggiunta del COMPONENTE “B”)…………………………………………………………………………………..…..7
3.4 Determinazione della resistenza a 1h di maturazione ……………………………………………….….7
3.5 Determinazione della resistenza a 28 gg di maturazione…………………………………………..….8
4 Riepilogo prova eseguita con TBM System……………………………………………………………………………….…9
4.1 Formulazione miscela di prova…………………………………………………………………………………….…9
4.2 Determinazione della massa volumica prima dell’aggiunta del COMPONENTE “B”………..9
4.3 Determinazione del tempo di gelificazione dopo l’aggiunta del Componente “A”…………..9
4.4 Determinazione del bleeding a 3h e 24h e del tempo di presa dalla miscelazione (prima
l’aggiunta del COMPONENTE “B”)…………………………………………………………………………………..9
4.5 determinazione tempo di presa miscela con l’aggiunta del COMPONENTE “A”……………..9
4.6 Determinazione della resistenza a 1h e 28 gg di maturazione……………………………………….9
5 Allegati : schede tecniche……………………………………………………………………………………………………………10
2
1 GENERALITA’
Il “TBM System” è un sistema bi componente per iniezioni a base cementizia
specificatamente formulato per il consolidamento in galleria.
In particolare, il principale campo di impiego del “TBM System” si concretizza nel suo
utilizzo per iniezioni di riempimento ed intasamento a tergo dei conci di rivestimento di
gallerie scavate con macchine “TBM”, con le quali si creano istantaneamente ed in modo
continuo spazi anulari vuoti che devono essere continuamente intasati durante
l’avanzamento della macchina, non solo allo scopo di minimizzare i cedimenti in superfice
ma anche a bloccare il rivestimento nella sua posizione teorica, ad assicurare un uniforme
ed omogeneo riempimento negli interspazi tra terreno e rivestimento, oltre che a contribuire
all’impermeabilizzazione della galleria
Come si evince dalla scheda tecnica il sistema è costituito dai seguenti
elementi che vengono aggiunti ad una normale miscela cementizia costituita da acqua e
cemento:
1. COMPONENTE “A”
costituito da un additivo liquido ritardante e fluidificante ideato per incrementare la
lavorabilità di malte cementizie o boiacche da iniezione, fino a 72 ore dopo il
confezionamento.
2. COMPONENTE “B”
costituito da un additivo accelerante di presa del cemento che permette di attivare
in tempi rapidissimi il processo di presa del cemento presente nella miscela da
iniezione, anche confezionando boiacche con rapporto a/c elevato.
La funzione accelerante del COMPONENTE “B”, attivando il processo di presa
della miscela di iniezione, neutralizza la funzione del COMPONENTE “A”
precedentemente immesso nella miscela.
Nella presente relazione si riportano i risultati delle prove eseguite in laboratorio su una
miscela cementizia di iniezione confezionata utilizzando il “TBM System”
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1.1 Materie prime utilizzate per la prova
1.1.1 Cemento
Per la miscela studiata è stato previsto l’impiego di cemento portland al calcare del tipo
“CEM II/A-LL 42,5R” prodotto dalla Società COLACEM S.p.a. presso lo stabilimento di
Ragusa.
Il cemento utilizzato risulta conforme all’Allegato ZA della Norma EN 197-1:2011
Il numero del certificato di conformità CE è: 0970-CPD-0243/CE/0202.
1.1.2 Bentonite
Per la miscela studiata è stato previsto l’impiego di Bentonite sodica ad elevato
contenuto di montmorillonite adatta alla preparazione di miscele iniettabili ed auto
indurenti
a base di cemento “BENTOSUD AU” prodotta dalla Società Laviosa Chimica
Mediterranea S.p.a. con sede a Livorno.
1.1.3 COMPONENTE “A” – Sistema TBM System
Additivo liquido ritardante prodotto dalla Società MAPLAD.
1.1.4 COMPONENTE “B” – Sistema TBM System
Additivo liquido alcalino accelerante di presa prodotto dalla Società MAPLAD.
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2 FORMULAZIONE DELLA MISCELA DI INIEZIONE
Le formulazione della miscela di iniezione utilizzata nel corso della prova effettuata,
risulta essere la seguente:
Miscela di prova
COMPONENTE
Cemento II/A-LL 42,5 R
COLACEM
Bentonite BENTOSUND
AU
Acqua
Componente A
Componente B
TOTALE
VOLUME
L
89.5
PESO SPECIFICO
M/V
2.8
DOSAGGIO
Kg
250
14.5
2.55
37
813
3
80
1000
1
1.25
1.27
813
3.75
101,6
1205.35
Preliminarmente all’inizio della realizzazione dell’ impasto di prova, si è proceduto alla
determinazione della densità dei due componenti del “TBM System” (COMPONENTE “A”
e COMPONENTE “B”) al fine di procedere correttamente al dosaggio dei due componenti
attraverso misure di peso.
Le densità riscontrate attraverso misure con picnometro sono state le seguenti:
SISTEMA TBM System
COMPONENTE
MASSA VOLUMICA
“A” RITARDANTE
1,19 Kg/dm3
“B” ACCELLERANTE
1,32 Kg/dm3
La miscelazione è avvenuta all’interno di un beker di capacità pari a 5 litri, con l’ausilio di
un mescolatore elettrico da 80 Watt di potenza e con velocità di rotazione di 700 giri/min
dotato di “elica” metallica per il mescolamento.
Il tempo di miscelazione è stato pari a 4 minuti dal completamento dell’introduzione dei
componenti, ad esclusione del COMPONENTE “B” accelerante di presa.
Trascorsi i 4 minuti stabiliti per la completa miscelazione di componenti, si è proceduto
all’introduzione del COMPONENTE “B” (accelerante di presa) che ha comportato la
“gelificazione” della miscela in un tempo medio di: 11 SEC.
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trasformando le stesse dallo stato “semiliquido” a quello “cremoso” tipico di un GEL
3 PROVE DI LABORATORIO
1) Determinazione della massa volumica prima dell’aggiunta del COMPONENTE”B”;
2) Determinazione della massa volumica dopo l’aggiunta del COMPONENTE “B”;
3) Determinazione del bleeding a 3h e 24h e del tempo di presa dalla miscelazione (prima
l’aggiunta del COMPONENTE “B”)
4) Determinazione della resistenza a 1h dalla miscelazione;
5) Determinazione della resistenza a 28 gg dalla miscelazione
3.1 Determinazione della massa volumica prima dell’aggiunta del COMPONENTE “B”
La determinazione è stata eseguita pesando un volume noto di miscela composta di
Acqua + cemento + bentonite + COMPONENTE”A” e dividendo quindi il Peso riscontrato per
il volume noto del contenitore (γ= P/V).
In particolare è stato utilizzato un cilindro graduato di capacità 1 litro (volume effettivo
totale pari a 1.274,7 cc) che è stato completamente riempito con un peso netto della
miscela di che trattasi pari a:
P=1529,0 g.
La massa volumica è quindi risultata:
P/V = 1529,0/1274,7 = 1,200 Kg/dm3
3.2 Determinazione della massa volumica dopo dell’aggiunta del COMPONENTE “B”
La determinazione è stata eseguita pesando un volume noto di miscela composta di
Acqua + Cemento + Bentonite + COMPONENTE”A” + COMPONENTE “B” e dividendo quindi
il Peso riscontrato per il Volume noto del contenitore (γ= P/V).
In particolare è stato utilizzato una cubiera di dimensioni 100x100x100 mm (volume
effettivo totale misurato pari a 1.003,9 cc) che è stato completamente riempito con un
peso netto della miscela di che trattasi pari a:
P=1209,6 g.
La massa volumica è quindi risultata:
6
P/V = 1222,4/1003,9 = 1,205 Kg/dm3
3.3 Determinazione del bleeding a 3h e 24h e del tempo di presa dalla miscelazione (prima
l’aggiunta del COMPONENTE “B”)
Per la determinazione del bleeding è stata utilizzata l seguente procedura:
La miscela contenente l’additivo ritardante COMPONENTE “A” è stata posta
all’interno di uno cilindrico graduato da 1000 ml e posta a riposo per 24 h rilevando il valore
di bleeding a 3h e 24 h sotto riportato:
Bleeding a 3 ore =
1%
Bleeding a 24 ore = 6 %
Nel contempo si è determinato l’efficacia dell’additivo ritardante Componente “A”
La miscela dopo le 24 ore mantiene una consistenza fluida, così facendo si è riscontrato che
la miscela contenente il Componente “A” mantiene la sua consistenza fluida oltre le 48 h.
3.4 Determinazione della resistenza a 1h di maturazione
Per la determinazione della resistenza della miscela ad 1 ora di maturazione, visto lo stato
di consistenza della miscela che non consente ancora di eseguire lo scassero dei provini,
si è ritenuto di procedere ad una valutazione della resistenza mediante prova di
penetrazione con Penetrometro.
A tal fine si è utilizzato un Penetrometro Standard a quadrante con portata max di 11 Kg
attrezzato con puntale di penetrazione avente diametro D = 15 mm. (S=176,7 mm2)
Si è proceduto quindi ad inserire il puntale del penetrometro sulla superficie dei provini
Realizzati , facendolo affondare fino alla profondità pari al suo spessore e leggendo quindi
la forza corrispondente sulla scala esterna del penetrometro.
Il valore della forza misurata, diviso per la superficie del penetrometro consente di
determinare la resistenza della miscela.
Rc = F/S
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Nella miscela e’ stata eseguita una serie di 5 letture che ha fornito i seguenti
risultati:
Lettura
Nr.
1
Resistenza a
compressione
(MPa)
0.16
2
0.21
3
0.18
4
0.17
5
0.16
E, calcolando la resistenza media si ha:
Rcm a 1h = 0,17 MPa
3.5 Determinazione della resistenza a 28 gg di maturazione
Per la valutazione della resistenza a compressione a 28 gg di stagionatura sono stati
confezionati n° 5 provini cubici di dimensioni 100x100x100 mm che, dopo lo scassero
verranno stagionati in ambiente saturo di umidità fino alla completa maturazione.
I risultati ottenuti al 28° gg di stagionatura sono i seguenti :
Lettura
Nr.
1
Resistenza a
compressione
(MPa)
2.8
2
2.5
3
2.7
4
2.7
5
2.8
E, calcolando la resistenza media si ha:
Rcm a 28 gg = 2,7 MPa
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4 Riepilogo prova eseguita con TBM System
4.1 Formulazione miscela di prova:
COMPONENTE
Cemento II/A-LL 42,5 R
COLACEM
Bentonite BENTOSUND
AU
Acqua
Componente A
Componente B
TOTALE
VOLUME
L
89.5
PESO SPECIFICO
gr/cm2
2.8
DOSAGGIO
Kg
250
14.5
2.55
37
813
3
80
1000
1
1.25
1.27
813
3.75
101.6
1205.35
4.2 Determinazione della massa volumica prima dell’aggiunta del COMPONENTE “B”
Massa Volumica = 1,200 Kg/dm3
4.3 Determinazione del tempo di gelificazione dopo l’aggiunta del Componente “A”
Gelling time : 11 sec
4.4 Determinazione del bleeding a 3h e 24h e del tempo di presa dalla miscelazione (prima
l’aggiunta del COMPONENTE “B”)
Bleeding a 3 ore : 1 %
Bleeding a 24 ore : 6 %
4.5 determinazione tempo di presa miscela con l’aggiunta del COMPONENTE “A”
Tempo : > 48 ore
4.6 Determinazione della resistenza a 1h e 28gg di maturazione
Rcm a 1h = 0,17 MPa
Rcm a 28 gg = 2,7 MPa
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5 Allegati Schede tecniche
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