La lavorabilità del calcestruzzo si riferisce alla facilità o all'efficacia con cui i costruttori possono maneggiare, posizionare e compattare il calcestruzzo durante il processo di costruzione. La qualità della lavorabilità comprende proprietà quali consistenza, scorrevolezza, capacità di compattazione e capacità del calcestruzzo di resistere alla segregazione. Il raggiungimento di una buona lavorabilità è essenziale per garantire una corretta miscelazione, trasporto e posizionamento che aiuti a garantire la costruzione di elementi in calcestruzzo sani.
Lavorabilità del calcestruzzo
L’American Society for Testing and Materials (ASTM) definisce il significato di lavorabilità nel calcestruzzo come “la proprietà che determina lo sforzo richiesto per manipolare una quantità di calcestruzzo appena miscelato con la minima perdita di omogeneità”. La lavorabilità del calcestruzzo può essere classificata in livelli di cinque gradi.
Lavorabilità molto bassa – Questo livello, chiamato anche calcestruzzo duro, si riferisce al calcestruzzo che ha livelli molto bassi di flusso e deformabilità. È rigido e difficile da maneggiare e richiede una notevole energia per la manipolazione e il posizionamento. I costruttori utilizzano calcestruzzo a bassissima lavorabilità in applicazioni specializzate in cui è richiesto un movimento minimo o una ritenzione della cassaforma. Bassa lavorabilità – Il calcestruzzo a bassa lavorabilità ha flusso e deformabilità limitati, ma può comunque essere gestito con tecniche adeguate. I costruttori utilizzano questo tipo di calcestruzzo in applicazioni con rinforzo moderato dove la facilità di compattazione è importante. Lavorabilità media – Il calcestruzzo medio ha livelli moderati di flusso e deformabilità. I costruttori possono facilmente gestirlo e compattarlo utilizzando metodi convenzionali. Questo calcestruzzo ha un'ampia applicabilità. Elevata lavorabilità – Il calcestruzzo con elevata lavorabilità presenta elevati livelli di flusso e deformazione. È fluido, autolivellante e compattante. Questo tipo di calcestruzzo è ideale per aree di rinforzo congestionate e in applicazioni che richiedono un buon flusso come il calcestruzzo pompato. Lavorabilità molto elevata – Questo tipo di calcestruzzo ha un flusso e una deformabilità eccezionali. Presenta un'eccellente autocompattazione e scorre in forme complesse e aree congestionate senza la necessaria compattazione esterna. Questo calcestruzzo è eccellente in applicazioni con geometrie complesse o dove la compattazione esterna non è possibile.
Caratteristiche primarie di lavorabilità
Sebbene la lavorabilità del calcestruzzo abbia molte caratteristiche, le caratteristiche principali della lavorabilità del calcestruzzo sono la consistenza e la coesione.
Consistenza
La consistenza caratteristica della lavorabilità del calcestruzzo descrive la fluidità o mobilità del calcestruzzo fresco. La coerenza indica la facilità con cui i costruttori possono maneggiare, trasportare, posizionare e compattare il calcestruzzo durante i loro progetti. La consistenza può variare da secca e rigida a altamente fluida. Ogni tipo di lavorabilità del calcestruzzo, compreso quello a secco, normale e fluido, è utile in tipi specifici di applicazioni.
Coesione
La coesione nel calcestruzzo si riferisce alla capacità della miscela di tenere insieme e mantenere l'omogeneità. Rappresenta il grado di interazione e legame tra la pasta cementizia (cemento e acqua) e gli aggregati, garantendo che i componenti rimangano uniformemente distribuiti nell'impasto. Mantenere una corretta coesione è vitale nel calcestruzzo poiché influisce sulla durabilità uniforme e sulla qualità complessiva delle strutture indurite. Garantisce che il calcestruzzo rimanga stabile e abbia una resistenza omogenea senza vuoti o zone deboli nel calcestruzzo.
Fattori che influiscono sulla lavorabilità del calcestruzzo
Molti fattori influenzano la lavorabilità del calcestruzzo sia dal lato della produzione che durante il processo di idratazione.
Contenuto di acqua
La quantità di acqua nel calcestruzzo è il fattore più importante che influenza la lavorabilità del calcestruzzo. Quando l'acqua viene aggiunta all'impasto del calcestruzzo, viene assorbita dalla superficie del cemento e degli aggregati presenti nella miscela. Questo riempie gli spazi e lubrifica le particelle e le aiuta a muoversi più facilmente. Le particelle più fini nella sostanza concreta richiedono più acqua per muoversi facilmente. Troppa poca acqua crea una miscela secca, ma troppa acqua si tradurrà in una miscela che sanguina o non è coerente.
Contenuto di cemento
La quantità e il tipo di cemento nella miscela di calcestruzzo sono fattori importanti per la lavorabilità. Un basso contenuto di cemento tende a creare una bassa lavorabilità, mentre un alto contenuto di cemento migliora la lavorabilità. Anche il tipo di cemento influisce sulla lavorabilità, poiché tipi come il cemento a indurimento rapido causeranno una maggiore idratazione e una ridotta lavorabilità.
Proporzioni della miscela aggregata
La quantità di aggregato rispetto agli altri ingredienti del calcestruzzo come cemento e acqua influisce sulla lavorabilità. In generale, maggiore è l'aggregato rispetto agli altri ingredienti della miscela, meno lavorabile sarà la miscela.
Qualità aggregate
Gli aggregati sono disponibili in diverse qualità e queste influiscono sulla lavorabilità. Gli aggregati di dimensioni e forme diverse richiedono diversi livelli di idratazione per ottenere la lavorabilità. Una dimensione dell'aggregato più piccola richiede più acqua per la lavorabilità rispetto a una dimensione più grande. Inoltre, gli aggregati con forma sferica anziché angolare richiedono meno cemento per la lavorabilità.
Aggiunta di additivi e materiale cementizio
I produttori di calcestruzzo aggiungono al calcestruzzo determinati additivi chimici o materiali cementizi aggiuntivi per migliorarne particolari qualità. Alcuni di questi includono agenti aeranti, additivi che riducono l'acqua e prodotti chimici ritardanti la presa. In generale, queste sostanze chimiche migliorano la lavorabilità del calcestruzzo. Ulteriori materiali cementizi come i fumi di silice e le ceneri volanti migliorano la reattività del calcestruzzo e la sua lavorabilità.
Temperatura e tempo
Il calcestruzzo appena miscelato comincia rapidamente ad irrigidirsi per effetto dell'evaporazione dell'acqua contenuta. Gli esperti chiamano questa proprietà perdita di flessione poiché il calcestruzzo diventa meno lavorabile nel tempo. Questo varia in base alla ricchezza della miscela, al tipo di cemento, alla temperatura del calcestruzzo e alla lavorabilità iniziale.
La temperatura esterna è un altro fattore importante che influisce sulla lavorabilità del calcestruzzo. Le temperature esterne calde o i climi ventosi causano una più rapida evaporazione dell’acqua, diminuendo la lavorabilità più rapidamente rispetto ai climi temperati.
Test per misurare la lavorabilità
I produttori misurano la lavorabilità di diversi tipi di calcestruzzo per descriverne le caratteristiche, ma i costruttori possono anche eseguire test in loco per determinare in che modo il tempo e le condizioni ambientali presenti possono influenzare la lavorabilità del calcestruzzo.
Test di slump: questo test prevede il posizionamento del calcestruzzo appena miscelato in un cono, la sua compattazione e la rimozione del cono. I tester misurano la differenza tra l'altezza del cono e l'altezza del crollo del calcestruzzo che indica il grado di lavorabilità e scorrevolezza della miscela di calcestruzzo. Test soggettivo: questo test prevede la valutazione del calcestruzzo in loco e coinvolge l'esperienza e la competenza di un costruttore o ingegnere. Come suggerisce il nome, questo test è soggettivo, quindi è difficile che le persone non siano d’accordo con la valutazione. Test di flusso – Questo test misura la capacità del calcestruzzo di fluire sotto vibrazione e la sua tendenza a segregarsi. Test del fattore di compattazione: questo test prevedeva il lancio del calcestruzzo da una tramoggia all'altra e la misurazione del livello di compattazione.
Migliorare la lavorabilità
È possibile implementare diversi passaggi nella produzione del calcestruzzo o in loco per migliorare la lavorabilità del calcestruzzo.
Rapporto acqua
La regolazione del contenuto di acqua nelle miscele cementizie è un modo semplice per migliorare la lavorabilità del calcestruzzo. Tuttavia, la regolazione dell’acqua deve essere utilizzata con giudizio poiché troppa acqua può avere un impatto negativo sulla resistenza e sulla durabilità del calcestruzzo.
Valutazione aggregata
Una classificazione ottimale degli aggregati può migliorare la lavorabilità del calcestruzzo poiché un mix di dimensioni degli aggregati può riempire i vuoti e migliorare l'impaccamento degli aggregati. Ciò riduce la necessità di ulteriore pasta di cemento per legare e migliora la scorrevolezza.
Miscele
L'aggiunta di additivi chimici o minerali migliorerà la lavorabilità del calcestruzzo. I plastificanti migliorano la lavorabilità così come gli additivi minerali come le ceneri volanti e i fumi di silice.
Mescola proporzioni e design
La corretta miscela di aggregati, cemento e acqua è la condizione più importante per garantire che il calcestruzzo sia lavorabile. Ciò significa scegliere un mix di calcestruzzo di cui ti fidi, nonché l'esperienza e la competenza del costruttore.
Tempi e tecniche di miscelazione
Un tempo di miscelazione sufficiente e una tecnica adeguata sono fondamentali per garantire una lavorabilità ottimale. Adeguati impianti di miscelazione garantiranno una buona lubrificazione per tutti gli elementi all'interno della miscela di calcestruzzo.
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