Calcestruzzo contro terra: meno giunti si fanno meno debolezze si creano

Calcestruzzo contro terra. Il termine evidenzia già in partenza che si tratta di un rapporto delicato, che deve essere adeguatamente trattato da chi progetta l'opera e il calcestruzzo. Ho intervistato Michel Di Tommaso, che conosce bene la materia.

 

Calcestruzzo contro terra ? puntare a strutture monolitiche

Andrea Dari

Gran parte dei problemi che si riscontrano nelle opere in calcestruzzo oggi accadono in quelle contro terra.  Ho la sensazione che si tenda troppo spesso a sottovalutare il problema e prescrivere calcestruzzi solo sulla base della resistenza caratteristica e classe di esposizione.  Quali sono le considerazioni tecniche che un progettista dovrebbe compiere quando deve affrontare queste situazioni ?

michel-di-tommaso.jpgMichel Di Tommaso 

Per la mia esperienza professionale i temi meno considerati sono (paradossalmente…) la creazione di una struttura che si comporti in modo “monolitico” nei confronti dell’ingresso dei fluidi (qui: acqua e/o vapore).

Si può, per esempio, specificare nel migliore modo possibile (ed in vari posti del mondo usando specifiche anche molto ben fatte) le caratteristiche del “materiale calcestruzzo” per eseguire un diaframma in calcestruzzo (Inglese D-wall) ma se si resta solo a valori nominali sulla carta, senza prove prestazionali a corollario eseguite anche su prelievi eseguiti in fase di getto ed in modo casuale, non ci si deve sorprendere troppo se la qualità del materiale è scadente in opera a tal punto da non garantire sufficiente impermeabilità.

Tenuto in considerazione lo scadimento noto delle proprietà meccaniche (ma non solo) nelle strutture gettate male e curate peggio, direi che la prima cosa da fare sarebbe: prescrivere calcestruzzi e lavorabilità consone all’applicazione, testare il prodotto per prove prestazionali chiave (assorbimento capillare, permeabilità più o meno in pressione, altro a dipendenza del paese) campionandolo in modo casuale.

Se possibile sarebbe opportuno eseguire verifiche anche su quanto gettato prima che entri in esercizio, direttamente dall’opera usando metodi distruttivi o non distruttivi.

Nel mio caso, per esempio, sono stato coinvolto verso il 2016 nell’uso di georadar ad alta frequenza ed ultrasuoni pulsati (onde di taglio, Ing. Pulse Echo) per la valutazione della qualità dei diaframmi massivi (altezza superiore a 40 m e spessore di ca. 2.0 m) della metropolitana di Kuala Lumpur (Malesia) a seguito di forti filtrazioni da tergo, già durante la costruzione. Le analisi hanno dimostrato che i diaframmi erano stati gettati con miscele segreganti e povere di legante e si erano, per giunta, fessurati in modo importante per ritiro termico vincolato, creando quindi una struttura permeabile all’acqua in pressione da tergo.

Quindi, oltre ad avere una qualità del materiale specificata sulla carta ma anche testata, anche i dettagli progettuali fanno la differenza quando non si prendano in conto azioni come il ritiro termico o (ma meno) quello autogeno che possono creare, in condizioni di vincolo, fessurazione diffusa, anche capillare, ma certamente in grado di trasportare velocemente i fluidi da un punto ad elevato gradiente (barico o di umidità relativa) ad uno a basso gradiente.

La portata attraverso una fessura è proporzionale, tenute costanti la pressione ed altre variabili di stato del fluido, a circa il cubo della sua larghezza e, nel passare da valori di apertura di 0.05 mm a valori di 0.2-0.3 mm il coefficiente di permeabilità attraverso la fessura aumenta di diversi ordini di grandezza.

Per elementi orizzontali a tutto quanto sopra si aggiunge il fatto che spesso la maturazione è scarsa o nulla, il che aggiunge, senza nemmeno dover essere troppo specifici in tal senso, ulteriore disturbo alla struttura.

 

In presenza di solfati ... la presenza di acqua è la “pistola fumante”

Andrea Dari

Parlando con voi tecnici mi accorgo che non di rado accada che i problemi nascano dal fatto che non si è considerato gli effetti che le infiltrazioni di acqua possano portare al calcestruzzo, e che quindi non si sia previsto calcestruzzi o soluzioni ad hoc. Di recente mi hanno parlato di casi in cui, le carote su una struttura esistente, davano  risultati più bassi proprio dove vi era un materiale più umido. Cosa ne pensi ?

Michel Di Tommaso 

Penso che i valori bassi indichino, fino a prova contraria, una carota porosa e/o con un alto rapporto acqua/cemento e quindi indichino una struttura interna del materiale non idonea a rallentare la saturazione da parte di acqua.

Quindi trovare una carota a bassa resistenza ed umida indica che il materiale è di bassa qualità, tanto da saturarsi velocemente ed abbondantemente. In casi di dubbio la norma Svizzera SIA 272 prescrive prove di assorbimento capillare o prove di permeabilità alla Darcy su carote prelevate dall’opera.

Per poter sostenere invece la tesi che è l’umidità ad indebolire la carota, va detto che solo se si trovano evidenze di attacco chimico (solfatico oppure da reazione alkali-silice per esempio), allora la presenza di acqua è la “pistola fumante” per giustificare il calo di resistenza. Infatti se esiste un potenziale di reazione (solfati, alkali, …) e se è presente il catalizzatore della reazione (acqua), sia l’attacco solfatico che la reazione alkali-aggregato indeboliscono, fino a distruggerla, la pasta e l’interfaccia pasta/aggregato.

 

Le prove di aggressività dei terreni sono fondamentali 

Andrea Dari

Un problema analogo riguarda i getti in cui vi sono contatti con terreni contenente solfati o clururi. Cosa si dovrebbe prevedere a livello progettuale ? Si dovrebbero fare prove sui terreni ? Il capitolato dovrebbe indicare anche quali cementi utilizzare e quali altri componenti ?

Michel Di Tommaso 

In caso di potenziale attacco solfatico è necessario lavorare con cementi che resistano all’attacco (cementi compositi alla loppa o cenere).

Questo è quanto prevedono tutti i codici di tutti i paesi (tecnicamente avanzati) del mondo.

Le prove di aggressività dei terreni sono fondamentali se esiste il possibile rischio di attacco solfatico. In generale miscele a rapporto acqua/cemento molto basso (< 0.40) con un volume di pasta controllato (il volume di pasta è l’elemento attivo nella reazione) e che usino aggiunte minerali separate oppure in miscela con il cemento sono a basso rischio. La norma Svizzera, SIA 262, prevede, dopo l’esperienza costruttiva del tunnel ferroviario del San Gottardo, una prova di resistenza ai solfati accelerata di 90 giorni di durata. E’ un po’ lunga, ma certamente meno della prova ASTM che dura 12 mesi!

Per resistere all’attacco dei cloruri occorre abbattere il coefficiente di diffusione dei cloruri, che in Europa si misura, a livello di controllo di qualità di routine, di solito con il Rapid Migration Test e che dura solo una settimana a partire, di solito, dal 28° giorno di maturazione. In Svizzera la resistenza ai cloruri in classe XD3 è garantita per valori misurati del coefficiente inferiore a 10*10-12 m2/s.

In ambiente marino tuttavia (classi XS) la scuola Nordica (Norvegia in primis) insegna che i calcestruzzi resistenti ai cloruri in contatto con acqua di mare sono quelli con valori del coefficiente inferiori a 5.0 per vite di servizio che possano essere di almeno 50 anni,

La resistenza alla penetrazione dei cloruri si migliora abbattendo prima di tutto il rapporto acqua/cemento ed usando cementi compositi (la loppa è molto efficiente come inibitore dei cloruri).

Una cattiva maturazione in opera porta ad uno scadimento, osservato personalmente dal sottoscritto, anche del 200% del valore ottenuto su campioni maturati in laboratorio e campioni estratti dall’opera per quanto attiene il coefficiente di diffusione dei cloruri. La norma Svizzera permette, infine, uno scadimento di max. 20% del valore di diffusione tra prelievo su calcestruzzo fresco e prelievo in opera.

 

Meno giunti si fanno meno debolezze si creano

Andrea Dari

Sempre affrontando il tema delle infiltrazioni di acqua occorre considerare anche altri due aspetti: come gestire i giunti di costruzione e come prevenire le infiltrazioni attraverso le fessure che spesso poi si formano in corso di maturazione o di esercizio. Quali sono le istruzioni per l’uso ? 

Michel Di Tommaso 

fessure e giunti costruzione.

Per prima cosa bisogna centrare a livello progettuale i valori attesi per le deformazioni vincolate a cui il calcestruzzo sarà soggetto. Altrimenti si fessurerà più del previsto e quindi la struttura avrà una permeabilità aumentata in modo esponenziale Per mia esperienza alcuni valori da Eurocodice sono dei best case scenario (sono ottimistici, per quanto riguarda il ritiro idraulico soprattutto).

Meno giunti si fanno meno debolezze si creano, ma per lavorare con un numero di giunti controllato il materiale, la progettazione e la cura devono essere ottimali. Con solette e muri massivi (da 0.5 m in su) il contributo della fessurazione da ritiro termico vincolato non è da trascurare in certi climi, anche mediterranei.

Poi bisogna affidarsi a professionisti che mettono in opera il materiale senza compromettere tutti i presupposti progettuali, ed infine bisogna far sapere ai professionisti coinvolti nella costruzione che quanto da loro posato sarà testato sia in corso d’opera che al termine dei lavori. Tutto quanto sopra però ha un costo e spesso questo costo non si vuole sostenerlo, creando strutture scadenti che poi,  ovviamente, costa molto di più e con interessi, riparare in esercizio.

 

Vasche Bianche: progetti accurati

Andrea Dari

Uno dei casi applicativi dei getti contro terra è quello delle cosiddette "vasche bianche», una soluzione ingegneristicamente molto valida ma anche critica. Oltre a quanto detto nei precedenti punti cosa si dovrebbe prevedere e quali considerazioni è giusto fare ?

Michel Di Tommaso 

Il sistema vasca bianca non scopre nulla di nuovo ma usa il buon senso. Esso lavora esattamente sul concetto di fornire un “materiale calcestruzzo” impermeabile associato ad una struttura altrettanto impermeabile.

Quindi le specifiche per vasca bianca sono tali da posare materiali che si comportino in modo prevedibile e che quindi permettano di controllare dove si manifestano le fessure (indotte) e dove quindi procedere all’iniezione di chiusura ed impermeabilizzazione finale. Richiede però’ qualità dei materiali e della posa, quindi richiede progetti accurati, imprese serie e controllo qualità serrato.

 

Pavimenti industriali gettati contro terra

Andrea Dari

Infine parliamo di pavimenti industriali controterra, un argomento di grande criticità. Cosa aggiungiamo di informazioni tecniche per questo tipo di realizzazione ? e’ sufficiente mettere un telo contro terra ? e se sì questo poi porta ad ulteriori problemi ? insomma cosa si dovrebbe fare

Michel Di Tommaso 

I getti contro terra possono essere protetti con una barriera vapore fisica sintetica o polimerica (Ing. tanking), oppure possono essere trattati con un concetto “vasca bianca” di fessurazione controllata e quindi sigillata.

Si possono anche adottare, in aggiunta o come sostitutivi, soluzioni di impermeabilizzazione del calcestruzzo con additivi idrofobici o idrofillici. I primi repellono l’acqua ma se il calcestruzzo fessura la permeabilità aumenta comunque. I secondi invece formano prodotti secondari di reazione in presenza di acqua che progressivamente sigillano le fessure che si formassero (efficienti non oltre gli 0.4 mm per esperienza personale). In genere questi additivi hanno un po’ di entrambe le proprietà, riducendo la permeabilità in generale rispetto a calcestruzzi che non li contengano e promovendo self-healing (capacità autorigenerante).