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Mix design del Calcestruzzo Rullato Compattato (RCC)

Il Calcestruzzo Rullato Compattato 1 è un calcestruzzo che, nel suo stato non indurito, ha una consistenza tale (definita a slump nullo) da consentirne il trasporto, la posa in opera e la compattazione mediante l`utilizzo delle attrezzature comunemente impiegate per le normali costruzioni in terra (per esempio, i rilevati stradali).

Il Calcestruzzo Rullato Compattato1 è un calcestruzzo che, nel suo stato non indurito, ha una consistenza tale (definita a slump nullo) da consentirne il trasporto, la posa in opera e la compattazione mediante l`utilizzo delle attrezzature comunemente impiegate per le normali costruzioni in terra (per esempio, i rilevati stradali).

Immagini

  • La confezione in laboratorio di calcestruzzi sperimentali (gli impasti)
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    La confezione in laboratorio di calcestruzzi sperimentali (gli impasti)
  • La confezione in laboratorio di calcestruzzi sperimentali (prova Vebè)
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    La confezione in laboratorio di calcestruzzi sperimentali (prova Vebè)
  • La confezione in laboratorio di calcestruzzi sperimentali: la determinazione dei tempi di presa
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    La confezione in laboratorio di calcestruzzi sperimentali: la determinazione dei tempi di presa
  • La compattazione mediante rulli
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    La compattazione mediante rulli
  • Le verifiche effettuate presso il campo prova e il controllo di qualità durante la costruzione (fase della misura della densità in sito)
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    Le verifiche effettuate presso il campo prova e il controllo di qualità durante la costruzione (fase della misura della densità in sito)

A fronte delle diverse tecnologie costruttive esistenti, la sperimentazione dimostra che relativamente all’impiego di questo materiale per la costruzione di dighe a gravità occorre, prima di avviare le prove di laboratorio, definire il tipo di miscela necessaria per la particolare applicazione, ossia occorre stabilire una possibile gamma di composizioni2 entro cui sarà sviluppato il programma di prove (sono infatti possibili miscele a basso, medio e alto contenuto di materiali cementizi, miscele con diversa distribuzione granulometrica, miscele a basso, medio e alto contenuto di additivo ritardante, ecc.).

Definito a priori il campo di variabilità per ognuno dei principali parametri, è possibile intervenire (mediante la procedura di Mix Design) sui vari componenti della miscela in modo da verificare su alcuni impasti sperimentali (mediante le opportune prove di laboratorio e per un certo numero di miscele di diversa composizione) le proprietà del calcestruzzo sia allo stato fresco che indurito e la rispondenza con i requisiti previsti.

Lavorabilità e coesività degli impasti, densità, tempi di presa, modulo elastico, aderenza tra strati successivi, calore di idratazione, ecc. sono alcune tra le principali proprietà che devono essere verificate durante l’iter di qualifica delle miscele.

Lavorabilità e compattabilità delle miscele

In considerazione delle particolari proprietà di questo materiale, la procedura adottata per il proporzionamento delle miscele prende in considerazione sia aspetti provenienti dalla meccanica delle terre che dalla teoria del calcestruzzo.

La sostanziale differenza tra questi due approcci consiste nella metodologia impiegata per determinare il contenuto d’acqua (mediante prove di compattazione, dai metodi di compattazione dei suoli, oppure mediante prove di consistenza, dalla teoria del calcestruzzo). Il contenuto d’acqua nella miscela deve essere tale da consentire una completa compattazione senza, tuttavia, causare un eccessivo cedimento del materiale sotto il peso dei rulli vibranti (la procedura proposta e di seguito illustrata prende in considerazione sia le prove di compattazione che le prove di consistenza).

La presenza di un adeguato contenuto di fini (in particolare di finissimi, ossia quelli di dimensione inferiore a 0,075 mm) determina un miglioramento sia in termini di lavorabilità dell’impasto (il maggiore quantitativo di pasta cementizia rende l’impasto più coesivo e quindi meno tendente alla segregazione e conseguentemente più semplice da gestire durante le fasi di trasporto e posa in opera) che di compattabilità (il maggiore quantitativo di pasta cementizia favorisce il completo riempimento dei vuoti esistenti tra gli aggregati e quindi la massima densità del calcestruzzo: in altri termini si ottiene, a parità di numero di passaggi dei rulli, un maggiore grado di compattazione). La presenza di finissimi di natura non cementizia (in parziale sostituzione al cemento) è altresì indispensabile (e di fondamentale importanza) ai fini della riduzione del calore di idratazione.

La procedura di Mix Design

Di seguito si riportano, in forma semplificata, i vari passaggi della procedura proposta:

verifica dei requisiti stabiliti (componenti) ed elencazione delle prestazioni richieste (miscela/e);

proporzionamento aggregati e determinazione (per una miscela di calcestruzzo ritenuta mediamente rappresentativa in termini di contenuto di materiali cementizi e acqua d’impasto) del dosaggio di additivo ritardante da impiegare nelle fasi successive;

proporzionamento di varie miscele (a diverso contenuto di cemento e cenere volante) e determinazione (mediante prove di compattazione) del contenuto d`acqua corrispondente al valore massimo di densità umida; successiva correzione dei contenuti d`acqua ottenuti in funzione della consistenza ricercata (mediante prove di consistenza Vebè secondo ASTM C 1170); eventuale successiva modifica del dosaggio di additivo ritardante;

ripetizione degli impasti e determinazione (per le sole miscele ritenute idonee in termini di consistenza e tempi di presa, ad esempio 15 secondi per la prova Vebè e 18 ore per il tempo di inizio presa) di tutte le proprieta` allo stato fresco ed indurito;

le prove di cui ai punti precedenti vanno ripetute (con modalità da stabilire di volta in volta) ogniqualvolta si desideri sostituire un componente (o più componenti) con un componente alternativo (o più componenti alternativi)3.

Conclusioni

L’analisi e la rappresentazione grafica dei risultati ottenuti seguendo la procedura descritta al precedente paragrafo (requisiti di lavorabilità, resistenza alla compressione, modulo elastico, ecc.) consente, dunque, di procedere alla definizione della composizione finale della miscela di calcestruzzo (o più composizioni qualora siano richieste più miscele).

Successivamente, la miscela (o le miscele) viene in genere sottoposta ad ulteriori prove di laboratorio a carattere più specialistico (prove molto importanti dal punto di vista sia progettuale che costruttivo, come ad esempio le prove volte alla determinazione delle proprietà termiche, la prova di taglio lungo i giunti, ecc.).

Allo scopo di verificare l’idoneità delle tecniche operative e delle attrezzature disponibili in cantiere (con particolare riferimento al rendimento dei mezzi di costipamento) è infine previsto che sia realizzato, prima dell’inizio dei lavori, un tratto di prova (campo prova) in modo da apportare, se necessario, minime modifiche alla miscela proposta (eventuali modifiche nel contenuto d`acqua, nel contenuto di materiali cementizi, ecc.).

Note

  1. ACI Committee 207.5R, 1999.
  2. Queste possono essere definite contrattualmente (la distribuzione granulometrica, ad esempio, è sempre specificata a livello di capitolato) o ricercate (sulla base dei requisiti prestazionali previsti per la miscela) su documenti guida come l’Engineer Manual (EM) 1110-2-2006 (U.S. Army Corps of Engineers) Roller-Compacted Concrete.
  3. Il tipo di prove da eseguire dipende (ovviamente) dal tipo di sostituzione (se, ad esempio, si sostituisce l’additivo ritardante) le prove saranno incentrate soprattutto sulla ridefinizione del dosaggio in relazione ai tempi di presa richiesti).