prescrizioni per calcestruzzi ad alta resistenza meccanica


Calcestruzzi
speciali:
prescrizioni
per
calcestruzzi
ad
alta
resistenza
meccanica
(HSC)
Gianluca
Pagazzi,
Amministratore
Delegato
e
Direttore
Tecnico
dell'ALASKA
concrete
S.r.l.
‐
Porcia
(PN)
I
calcestruzzi
ad
alta
resistenza
meccanica
(HSC
­
High
Strength
Concrete)
fanno
parte
della
famiglia
dei
calcestruzzi
speciali;
la
resistenza
meccanica
caratteristica
cubica
a
compressione
a
28
giorni
è
generalmente
compresa
tra
60
–
105
MPa.
Tali
resistenze
possono
essere
raggiunte
grazie
all’impiego
combinato
di
fumo
di
silice
e
additivi
super­riduttori
di
acqua
al
fine
di
conseguire
rapporti
acqua/legante
così
bassi
da
poter
ambire
al
raggiungimento
di
prestazioni
meccaniche
elevate.
I
bassi
rapporti
a/c
con
cui
questi
conglomerati
vengono
confezionati
li
rende,
grazie
alla
ridotta
permeabilità,
alla
presenza
del
fumo
di
silice
e,
quindi,
alla
riduzione
della
dimensione
media
dei
pori,
praticamente
insensibili
a
qualsiasi
attacco
proveniente
dall’ambiente,
incluso
quello
legato
all’azione
dei
cicli
di
gelo‐disgelo.
Pertanto
i
calcestruzzi
di
altissima
resistenza
meccanica
sono
resistenti
e
durevoli
in
tutte
le
classi
di
esposizione
ambientale
previste
dalla
UNI
11104.
Non
va
dimenticato,
inoltre
che
il
conseguimento
della
prestazione
meccanica
desiderata
è
strettamente
dipendente
anche
dalla
qualità
dell’aggregato.
Per
questo
motivo
nel
confezionamento
dei
calcestruzzi
ad
alta
resistenza
è
necessario
utilizzare
aggregati
con
massa
volumica
elevata
(2,80
kg/l),
meglio
se
di
frantumazione
e
di
elevata
qualità
(come
basalto,
granito),
capaci
di
garantire
un’elevata
resistenza
meccanica
intrinseca
della
roccia
ed
un’ottima
adesione
all’interfaccia
tra
elemento
lapideo
e
matrice
cementizia.
È
assolutamente
da
evitare,
l’utilizzo
di
aggregati
porosi
che
collassino
prima
della
matrice
cementizia.
Inoltre,
per
il
conseguimento
di
alti
valori
della
prestazione
meccanica
è
altresì
opportuno
ridurre
la
dimensione
massima
dell’aggregato
in
modo
da
diminuire
lo
sviluppo
delle
difettosità
in
corrispondenza
dell’interfaccia
pasta‐aggregato.
Questi
calcestruzzi
hanno
inizialmente
trovato
impiego
nella
realizzazione
di
opere
di
ingegneria
che
durante
la
vita
di
servizio
sono
particolarmente
sollecitate
da
carichi
statici
e
dinamici
(travi
ed
impalcati
di
ponti
di
grande
luce,
pilastri
di
edifici
multipiano
“a
torre”)
o
da
azioni
particolarmente
aggressive
da
parte
dell’ambiente
in
cui
si
trovano
durante
la
loro
vita
di
servizio
(piattaforme
marine,
tunnel
sottomarini).
Una
nuova
tendenza
di
utilizzo
è
quella
che
li
vede
protagonisti
nelle
opere
di
architettura
ed
ingegneria
civile,
anche
meno
sollecitate
delle
precedenti,
per
sfruttarne
le
caratteristiche
di
elevata
resistenza,
attraverso
una
diversa
ed
accurata
progettazione
sia
delle
strutture,
che
delle
fasi
di
getto
e
disarmo
in
cantiere.
Con
questi
calcestruzzi
è
infatti
possibile
avere
una
luglio
 12
1
maggiore
durabilità,
in
conseguenza
del
basso
rapporto
acqua/cemento,
e
una
maggiore
produttività
sia
in
fase
di
getto,
per
le
elevate
lavorabilità
degli
impasti,
che
in
fase
di
armo/disarmo,
per
il
veloce
sviluppo
delle
resistenze
meccaniche.
I
calcestruzzi
ad
alta
resistenza,
inoltre,
possono
essere
utilizzati
anche
per
la
realizzazione
di
contenitori
destinati
al
ospitare
scorie
di
materiale
radioattivo
o
comunque
nocivo
per
la
salute
dell’uomo.
Ultimamente
trovano
impiego
nella
realizzazione
di
elementi
per
opere
fognarie,
in
quanto
garantiscono
una
durabilità
elevatissima
e
resistenza
sia
ai
carichi
di
servizio
che
alla
movimentazione,
notevolmente
superiori
ai
normali
calcestruzzi
con
resistenze
caratteristiche
cubiche
a
compressione
35
–
45
MPa,
precedentemente
utilizzati.
Nel
nostro
paese,
l’uso
dei
calcestruzzi
ad
alta
resistenza,
ha
trovato
notevoli
resistenze
sia
nella
normativa
tecnica
sia
per
una
questione
di
mentalità
e
cioè
di
resistenze
“mentali”
da
parte
degli
attori
in
gioco
(Progettisti,
Direttori
Lavori,
Organi
di
controllo,
Imprese
di
costruzione),
i
quali
vedevano
con
molto
scetticismo
l’utilizzo
di
calcestruzzi
già
con
resistenze
caratteristiche
cubiche
a
compressione
uguali
o
superiori
ai
40
MPa.
Per
quanto
riguarda
le
resistenze
previste
dalla
normativa,
il
d.m.
09.01.1996
e
i
decreti
precedenti
impedivano
l’utilizzo,
nei
calcoli
statici,
di
resistenze
caratteristiche
cubiche
a
compressione
superiori
a
55
MPa.
Tale
“freno
normativo”
impediva
di
fatto
la
possibilità
di
sfruttare
le
caratteristiche
di
tali
calcestruzzi
nel
progetto
strutturale.
Per
completezza
di
informazione
si
riporta
la
dicitura
precisa
di
quanto
previsto
dal
d.m.
09.01.1996
da
cui
si
intuisce
benissimo
come
tale
impedimento
abbia
condizionato
lo
studio,
lo
sviluppo,
l’utilizzo
di
materiali
performanti
per
il
nostro
paese.
Figura 1. Testo tratto dal d.m. 09.01.1996
Fortunatamente,
con
il
d.m.
14.01.2008
–
Norme
Tecniche
per
le
Costruzioni,
paragrafo
4.1,
viene
data
per
la
prima
volta
la
possibilità
di
impiegare
calcestruzzi
con
resistenza
caratteristica
cubica
superiore
a
55
MPa
fino
a
85
MPa
senza
l’obbligo
di
chiedere
il
parere
preventivo
al
Servizio
Tecnico
Centrale
del
Consiglio
Superiore
dei
Lavori
Pubblici
ma,
viene
luglio
 12
2
richiesto,
solo,
prima
dell’impiego,
l’esecuzione
dello
studio
di
pre­qualifica
per
la
determinazione
di
tutte
le
grandezze
fisiche
e
meccaniche
che
hanno
influenza
su
durabilità
e
resistenza
del
materiale.
Sempre
al
paragrafo
4.1
del
d.m.
14.01.2008
viene
riportato
che
è
possibile
impiegare
calcestruzzi
con
resistenza
caratteristica
cubica
superiore
a
85
MPa
fino
a
105
MPa,
specificando
in
particolare,
che
“…
potranno
essere
utilizzati
per
la
realizzazione
di
elementi
strutturali
od
opere,
previa
autorizzazione
del
Servizio
Tecnico
Centrale
su
parere
del
Consiglio
Superiore
dei
Lavori
Pubblici,
autorizzazione
che
riguarderà
l’utilizzo
del
materiale
nelle
specifiche
tipologie
strutturali
proposte
sulla
base
di
procedure
definite
dal
Servizio
Tecnico
Centrale”.
La
possibilità
di
utilizzare
dei
calcestruzzi
con
resistenza
caratteristica
cubica
fino
a
85
MPa,
senza
dover
chiedere
l’autorizzazione
al
Servizio
Tecnico
Centrale,
ha
stimolato
alcuni
studi
di
ingegneria
a
prescrivere
tali
prodotti
per
edifici
a
torre,
di
elevata
complessità
e
di
difficile
realizzazione.
Per
quanto
riguarda
il
loro
comportamento
sotto
sforzo,
i
calcestruzzi
ad
alta
resistenza,
rispetto
a
quelli
tradizionali,
presentano
un
comportamento
lineare
del
ramo
ascendente
sforzo‐deformazione
che
si
protrae
per
valori
dello
sforzo
prossimi
alla
resistenza
a
compressione
del
materiale
ed
un
ramo
discendente
ripido
che
denota
una
tendenza
del
materiale
alla
rottura
di
tipo
fragile.
Inoltre,
è
da
tener
presente
che
molte
caratteristiche
del
calcestruzzo,
quali
la
resistenza
a
trazione
ed
il
modulo
di
elasticità,
crescono
poco
all’aumentare
della
resistenza
a
compressione
del
materiale.
Come
conseguenza
di
questo
le
correlazioni
tra
queste
grandezze
e
la
resistenza
a
compressione,
valide
per
i
calcestruzzi
tradizionali,
non
possono
essere
estese
ai
calcestruzzi
ad
alta
resistenza.
Visto
quanto
sopra
menzionato,
la
progettazione
e
il
dimensionamento
delle
strutture
con
calcestruzzi
ad
alta
resistenza
deve
avvenire
ricorrendo
a
codici
di
calcolo
specifici
per
questi
materiali
in
quanto
quelli
disponibili
per
i
calcestruzzi
a
normale
resistenza
non
sono
utilizzabili.
A
tale
scopo
si
suggerisce
di
consultare
l’Estensione
al
Codice
Modello
CEB­FIP
90
specifico
per
i
calcestruzzi
ad
alta
resistenza.
Alcune
correlazioni
tra
diverse
caratteristiche
elasto‐meccaniche
del
calcestruzzo
e
resistenza
meccanica
a
compressione
sono
anche
riportate
nelle
Linee
Guida
sui
Calcestruzzi
Strutturali
emesse
nel
1996
a
cura
del
Servizio
tecnico
Centrale
del
Ministero
dei
Lavori
Pubblici.
Per
questi
calcestruzzi,
causa
il
basso
rapporto
acqua/cemento
(<
0,40),
va
posta
particolare
attenzione
alle
problematiche
dovute
al
ritiro
autogeno,
occorre
quindi,
prescrivere
ed
adottare
le
dovute
precauzioni
per
limitare
gli
effetti
di
tale
ritiro
e
cioè,
per
evitare
la
nascita
di
fessurazioni.
Quindi,
rispetto
ai
tradizionali
conglomerati
di
normale
resistenza
i
calcestruzzi
ad
alta
resistenza
richiedono
una
modalità
di
stagionatura
particolare
nelle
prime
ore
successive
al
getto.
Per
questi
calcestruzzi,
infatti,
non
è
sufficiente
evitare
l’evaporazione
di
acqua
verso
l’ambiente
esterno
per
prevenire
il
fenomeno
fessurativo
nei
primissimi
giorni
successivi
al
getto
ma,
è
necessario
bagnare
entro
le
prime
24
ore
le
superfici
del
getto
e
protrarre
questa
stagionatura
umida
per
almeno
7
giorni.
luglio
 12
3
Nel
seguente
articolo,
a
titolo
di
esempio,
vengono
riportate
le
prescrizioni
di
capitolato
per
un
conglomerato
ad
alta
resistenza
C60/75
destinato
a
qualsiasi
tipologia
strutturale
dove
il
requisito
di
resistenza
è
primario
o
indirettamente
si
richiede
al
calcestruzzo
una
elevata
resistenza
all’urto
o
alle
perforazioni
come
avviene
anche
per
le
pareti
dei
caveaux
delle
banche.
CALCESTRUZZO AD ALTA RESISTENZA MECCANICA PER LA REALIZZAZIONE DI OPERE
RICADENTI IN TUTTE LE CLASSI DI ESPOSIZIONE AMBIENTALE SECONDO UNI 11104 E PER
APPLICAZIONI SPECIALI1
Voce sintetica di capitolato per elenco prezzi
Calcestruzzo ad alta resistenza a prestazione garantita, in accordo alla Norma UNI
EN 206-1, per la realizzazione di opere ricadenti in tutte le classi di esposizione*
ambientale secondo la Norma UNI 11104, e per applicazioni speciali, classe di
resistenza C(60/75), autocompattante (SCC), con autocompattabilità con uno Slump
Flow (spandimento) > 650 mm, Dmax 16 mm, Cl 0.2.
Campo di validità
Queste prescrizioni di capitolato, sono rivolte ai calcestruzzi ad alta resistenza meccanica
a compressione destinati alla realizzazione di qualsiasi opera ricadente in una delle classi
di esposizione previste dalla norma UNI 11104. Tali calcestruzzi inoltre, possono essere
utilizzati nella realizzazione di elementi inflessi per la realizzazione di impalcati da ponte o
di coperture di grande luce e possono anche essere utilizzati per la realizzazione di opere
speciali quali i caveaux delle banche o anche i contenitori per lo smaltimento di materiali
nocivi o radioattivi. Queste prescrizioni di capitolato, sono in linea di massima
sovradimensionate per quegli elementi che appartengono a strutture con Vita Nominale 50
anni in accordo alle Norme Tecniche per le Costruzioni (d.m. 14.01.08). Pertanto, esse
con opportune integrazioni per le barre d’armatura (per esempio in acciaio inossidabile),
potrebbero essere estese alla realizzazione di opere con Vita Nominale 100 anni,
soprattutto in contesti particolarmente aggressivi quali quelli individuati dalle classi di
esposizione ambientale XD3, XS3.
*A favore di sicurezza, per le classi di esposizione XF2, XF3, XF4, dove è previsto l’utilizzo calcestruzzi con
aria inglobata, verificare la resistenza ai ciclo gelo/disgelo con la “UNI 7087 - Determinazione della
resistenza alla degradazione per cicli di gelo e disgelo”. Così, con tale prova, si è perfettamente in linea con
quanto richiesto al prospetto 4 della UNI 11104.
1
Quali travi da ponte e di copertura di grande luce, pilastri di edifici multipiano e di grattacieli, contenitori per
materiali radioattivi o nocivi.
luglio
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PRESCRIZIONI DI CAPITOLATO
Prescrizioni per gli ingredienti utilizzati per il confezionamento del conglomerato
A1) Acqua di impasto: acqua potabile conforme alla UNI EN 1008 (sono escluse le acque di
riciclo).
A2) Additivo superfluidificante conforme ai prospetti 3.1 e 3.2 o superfluidificante ritardante
conforme ai prospetti 11.1 e 11.2 della norma UNI EN 934-2.
A3) Additivo ritardante (eventuale solo per getti in climi molto caldi) conforme al prospetto 2 della
UNI EN 934-2.
A4) Aggregati provvisti di marcatura CE conformi alle norme UNI EN 12620 e UNI 8520-2. In
particolare:
 Aggregati con massa volumica media del granulo non inferiore a 2.80 kg/l;
 Assenza di minerali nocivi o potenzialmente reattivi agli alcali (UNI EN 932-3 e UNI 8520-2) o
in alternativa aggregati con espansioni su prismi di malta, valutate con la prova accelerata e/o
con la prova a lungo termine in accordo alla metodologia prevista dalla UNI 8520-22, inferiori ai
valori massimi riportati nel prospetto 6 della UNI 8520-2.
A5) Cemento conforme alla norma UNI EN 197-1.
A6) Fumo di silice conforme alla UNI EN 13263.
Prescrizioni per il calcestruzzo
B0) In accordo alle Norme Tecniche sulle Costruzioni (d.m. 14.01.2008) il calcestruzzo dovrà
essere prodotto in impianto dotato di un Sistema di Controllo della Produzione (FPC) effettuato
in accordo a quanto contenuto nelle Linee Guida sul Calcestruzzo Preconfezionato (2003)
certificato da un organismo terzo indipendente autorizzato.
B1) Calcestruzzo ad alta resistenza a prestazione garantita secondo la UNI EN 206-1.
B2) Classi di esposizione ambientale: resistente a tutte le classi di esposizione ambientale previste
dalla UNI 11104. (A favore di sicurezza, per le classi di esposizione XF2, XF3, XF4, dove è
previsto l’utilizzo calcestruzzi con aria inglobata, verificare la resistenza ai ciclo gelo/disgelo con la
“UNI 7087 - Determinazione della resistenza alla degradazione per cicli di gelo e disgelo”. Così,
con tale prova, si è perfettamente in linea con quanto richiesto al prospetto 4 della UNI 11104.)
B3) Classe di resistenza a compressione minima: C(60/75).
B4) Controllo di accettazione: tipo A o tipo B per volumi complessivi di calcestruzzo superiori a
1500 m3.
B5) Contenuto minimo di cemento: 450 kg/m3.
B6) Contenuto minimo/massimo di fumo di silice: 25-35 kg/m3.
B7) Aria intrappolata: max 3,0%.
B8) Diametro massimo dell’aggregato: 16 mm.
B9) Classe di contenuto di cloruri del calcestruzzo: Cl 0.2.
B10) Spandimento (slump flow) ≥ 650 mm.
B10.a) Tempo di svuotamento al V-funnel: 4÷12 secondi.
B10.b) Capacità di scorrimento confinato alla scatola ad L: h2/h1 > 0,80.
B11) Volume di acqua di bleeding (UNI 7122): < 0.1%.
luglio
 12
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Prescrizioni per la struttura
C1) Copriferro minimo: 50 mm.
C2) Scasserare gli elementi gettati entro le 24 ore dalla realizzazione del getto e garantire
immediatamente la protezione umida delle superfici, da effettuarsi mediante geotessile tenuto
costantemente bagnato per almeno 7 giorni.
C3) Acciaio B450C conforme al d.m. 14.01.2008:
Proprietà
Requisito
Limite di snervamento fy
≥450 MPa
Limite di rottura ft
≥540 MPa
Allungamento totale al carico massimo Agt
Rapporto ft/fy
Rapporto fy misurato/ fy nom
Resistenza a fatica assiale*
Resistenza a carico ciclico*
Idoneità al raddrizzamento dopo piega*
Controllo radiometrico**
≥7,5%
1,15 ≤ Rm/Re ≤ 1,35
≤ 1,25
2 milioni di cicli
3 cicli/sec (deformazione 1,5÷4 %)
Mantenimento delle proprietà meccaniche
superato, ai sensi del D.Lgs. 230/1995
D.Lgs. 241/2000
* = prove periodiche annuali
** = controllo per colata
C4) Preparazione e posa delle armature secondo la norma EN 13670, Cap. 6 ed Allegato D.
Bibliografia
•
•
•
•
•
•
D.M. 14.01.2008 – Norme Tecniche per le Costruzioni.
Prof. Luigi Coppola, “Concretum”, McGraw-Hill, Milano, Italia (2007), ISBN 978-88-386-6465-6.
Linee guida per la prescrizione delle opere in c.a.”, Progetto Concrete (Febbraio 2008).
Prof. Mario Collepardi, “DEC - Dizionario Enciclopedico del Calcestruzzo” - Grafiche Tintoretto.
UNI EN 206-1 e UNI 11104.
UNI 7087.
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