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Il Single Shell: la tecnologia è in evoluzione

Dalla Meyco Basf C.C. Italia, un nuovo concetto di rivestimento definitivo per galleria con impermeabilizzazione a spruzzo

Il calcestruzzo proiettato è sistematicamente utilizzato in galleria quale rivestimento di prima fase. L’uso del calcestruzzo proiettato come rivestimento definitivo, che completa o sostituisce le funzioni strutturali del sostegno di prima fase, è invece una tecnologia in evoluzione. Questo sviluppo si scontra con il problema dell’impermeabilizzazione con la tradizionale guaina in pvc che crea una discontinuità fisica tra i due strati di calcestruzzo proiettato.

Immagini

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  • Un particolare di un rivestimento in galleria con due strati di calcestruzzo proiettato separati da Masterseal 345
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    Un particolare di un rivestimento in galleria con due strati di calcestruzzo proiettato separati da Masterseal 345
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Per questo motivo, oggi vengono proposte tecnologie per la messa in opera di membrane impermeabili a spruzzo che consentono la creazione di un rivestimento composito in cui i due strati di calcestruzzo proiettato strutturale (prima fase e definitivo) operano in modo congiunto, giacché la membrana consente la trasmissione di fratture e sforzi normali e di taglio.

L’uso di membrane impermeabili spruzzabili

Le membrane impermeabilizzanti sono di facile utilizzo in strutture sotterranee con un profilo e una geometria ostica, quali nicchie, cunicoli, by-pass e pozzi di fondazione.

Il Masterseal 345, della Basf C.C. Italia SpA, è una membrana polimerica a spruzzo, che aderisce al supporto in calcestruzzo e può essere applicata per via umida o secca.

Tale membrana presenta un’ottima adesione al substrato e una resistenza al taglio che le permette di allungarsi dall’80 al 140% del suo spessore, a temperature comprese tra –20°C e 20°C. Essa è in grado di sviluppare un indurimento chimico tra le 4 e le 6 ore dall’applicazione a seconda delle condizioni ambientali (a temperatura variabile da 5°C a 40°C), tale da consentire il getto del rivestimento finale in tempi molto rapidi.

In genere sul calcestruzzo a 28 giorni si riscontrano valori di adesione compresi tra 1 e 1,4 MPa, su entrambi i lati, essa inoltre agisce elasticamente: questo significa che non esistono spazi vuoti fra calcestruzzo proiettato e membrana.

La modellazione e il comportamento dei rivestimenti con calcestruzzo proiettato e guaina impermeabile

Si è studiato il comportamento di un rivestimento in calcestruzzo proiettato, impermeabilizzato con membrana applicata a spruzzo, tramite il codice agli elementi finiti PHASE2D. Per il dettaglio della procedura utilizzata per il calcolo si rimanda all’articolo di pagina 88 del fascicolo n° 92 Marzo/Aprile 2012.

Il rivestimento analizzato è composto da un primo strato di calcestruzzo proiettato di 20 cm, da uno strato di circa 3 mm di membrana impermeabile a spruzzo e da un ultimo strato di 10 cm di calcestruzzo proiettato.

I risultati della modellazione numerica

Dai risultati ottenuti dall’ipotesi di modellazione numerica effettuata, è emerso che quando il rivestimento della galleria in esame è in compressione la membrana è totalmente impermeabile e in presenza di carichi bilanciati essa non si stacca dal calcestruzzo e non si rompe, ma semplicemente si allunga.

Si è considerata una copertura variabile da 40 m a 100 m e si sono registrati gli spostamenti a taglio della membrana al variare della copertura, nei punti definiti in Figura 4, come si può vedere dal seguente grafico.

Lo spostamento a taglio nella membrana, sempre nullo in calotta, aumenta all’aumentare della copertura; ciò vuol dire che è necessario valutare caso per caso, in funzione dello stato tensionale dell’ammasso incassante, la scelta di uno spessore di calcestruzzo tale da non portare la membrana impermeabilizzante, nella sua funzione strutturale, in condizioni limite.

Conclusioni

I vantaggi che scaturiscono dalla semplicità e comodità apportate in galleria da un’impermeabilizzazione a spruzzo risiedono essenzialmente nel risparmio di tempo e nella facilità di uso in condizioni di geometrie complesse, ma soprattutto nella certezza che impermeabilizzazione e rivestimento siano perfettamente aderenti.

L’aderenza è il fattore chiave per un immediato intervento di ripristino strutturale e dell’impermeabilità dell’opera, con l’iniezione di una resina acrilica o poliuretanica, a differenza di ciò che accade con l’impiego di membrane in pvc che permettono la migrazione dell’acqua all’interfaccia pvc-calcestruzzo.

In un’analisi a largo spettro, si può affermare che l’uso del calcestruzzo proiettato fibrorinforzato o meno, con alte resistenze, è una soluzione per un rivestimento definitivo in galleria da non sottovalutare. Grazie alla presenza di una membrana impermeabile a spruzzo, il primo strato di calcestruzzo proiettato, generalmente considerato provvisorio, entra in funzione come rivestimento definitivo, il che vorrebbe dire ridurre gli spessori complessivi di calcestruzzo per il rivestimento e ridurre i volumi di terreno scavato.