Calcestruzzo, aggregati, pop out e qualche fetta di coppa piacentina ... e un bicchiere di gutturnio

La qualità di un calcestruzzo dipende in modo sostanziale dagli aggregati, le loro caratteristiche, la loro pulizia, la costanza. Con Roberto Muselli abbiamo provato ad affrontare il tema, con alcune domande di attualità tecnica.

Aggregati e Marcatura CE

Andrea Dari

Quanto è davvero utile la marcatura CE degli aggregati così come regolamentata oggi ? da una garanzia reale sulla qualità dei materiali forniti ? o è diventata un semplice passaggio di carte ?

Roberto Muselli

Se fatta in maniera corretta e approfondita permette di qualificare gli inerti in base alle loro caratteristiche.

Forse la scheda di marcatura andrebbe meglio dettagliata per esprimere le reali caratteristiche dell'inerte e non solo le macro classi di appartenenza.

Andrea Dari

La marcatura CE quanto è applicata in modo corretto sia dalle cave di produzione che, ne controlli al ricevimento, dai produttori di calcestruzzo ?

Roberto Muselli

I produttori di aggregati, in genere, sono molto attenti. I calcestruzzai si preoccupano della marcatura CE quando approcciano l'acquisto di un nuovo aggregato. 

Controlli in impianto degli aggregati

Andrea Dari

Quali caratteristiche il produttore di calcestruzzo dovrebbe controllare con continuità sugli aggregati in arrivo in impianto ?

Roberto Muselli

Dipende. Se l'aggregato è di una sola natura basta controllare la distribuzione granulometrica e la forma. 

Nel caso di un aggregato composito io consiglio di controllare:

aggregato inferiore a 5mm: colore, massa volumica, pH, distribuzione granulometrica, modulo di finezza, equivalente in sabbia, blu di metilene, reattività agli alcali, espansione, assorbimento di acqua, contenuto di cloruri, solfati, solfuri, idrocarburi, ossido di zinco e sempre la percentuale di passanti a 0,125mm.

aggregato medio e grosso: colore, forma, massa volumica, pH, distribuzione granulometrica, reattività agli alcali, espansione, assorbimento di acqua, resistenza al gelo, contenuto di cloruri, solfati, idrocarburi, ossido di zinco, resistenza alla frammentazione Los Angeles e Micro Deval.

Siccome i controlli sono tanti, la sensibilità del tecnologo dell'impianto sarà fondamentale per la comprensione di eventuali anomalie. Per esempio: al variare del colore sarà molto probabile la variazione dei costituenti o di eventuali idrati. In questo caso è interessante anche la variazione cromatica degli strati del mucchio, soprattutto quando le stratigrafie sono asciutte. Dalla variazione di colore ci si accorge della presenza o meno di idrossidi o idrati. In presenza di idrossidi ci si deve comportare in maniera diversa rispetto alla presenza di ossidi. Tonalità di verde scuro sono associate a solfuri, mentre tonalità di blu a idrati del ferro, ecc. 

In presenza di carbonati ci si può comportare come in presenza di idrossidi. 

Eventuale presenza di idrocarburi o grassi tendono a schivare l'acqua e a contrastare l'opacizzazione attesa durante l'asciugatura.

In ogni caso gli aggregati compositi sono difficili da gestire per il confezionatore e per chi se ne deve occupare.

Il controllo del pH è velocissimo. Da una sua verifica potrebbe emergere la variazione dei costituenti.

Il problema della pulizia degli Inerti

Andrea Dari

Pulizia degli inerti: nel 2020 un problema risolto ?

Roberto Muselli

In questo caso la domanda prevede la valutazione di una classe specifica di aggregato: gli inerti. 

Un aggregato marcato CE secondo le norme attuali, non è sicuro che sia proprio così "inerte".....Soprattutto a dimensioni inferiori a 50micron!!!!!

L'argomento pulizia, oltre al discorso trito e ritrito delle parti leggere, riguarda i finissimi che possono essere presenti nel composito che si deve realizzare.

Nell'ipotesi di presenza di argille espansive (rilevabili con l'esame del blu) esse rappresentano un problema doppio correlato oltre che alla elevata superficie specifica (adsorbimento dell'additivo PCE e conseguente penalizzazione della sua azione sul cemento, perdita di lavorabilità) anche alla penalizzazione della resistenza a trazione della pasta influenzata negativamente dall'aumento della porosità causata dalla fase espandente. 

Fra le polveri possono trovarsi anche ossidi, idrossidi, cemento idratato (caso di calcestruzzo riciclato) oppure anche pozzolane.

Laddove possibile avere la certezza della natura e della quantità delle polveri apportate dall'aggregato non perfettamente lavato è possibile la convivenza mediante l'implementazione di sistemi progettati con leganti compatibili, con l'aggiunta di loppa d'altoforno finemente macinata, additivi performanti e additivi sacrificali avendo ben chiaro il limite prestazionale del composito così creato in riferimento SOPRATTUTTO, alla prestazione di durabilità.

Altra fonte di polveri da non sottovalutare è quella che l'aggregato crea durante la sua manipolazione e durante la miscelazione. La tendenza  a burattare degli aggregati è valutabile mediante la determinazione della Micro Deval e della Los Angeles. Aggregati teneri tendono a consumarsi e produrre polveri che, nell'impasto, determinano una perdita di lavorabilità e di prestazioni meccaniche. Non a caso uno dei vantaggi dei "kit" di additivi per l'uso di aggregati provenienti da riciclo è il mantenimento della lavorabilità conseguente gli effetti della bassa prestazione meccanica ed elastica dell'aggregato.

Un'altra fonte di polveri "occulta" deriva dall'impiego dell'acqua di riciclo, ma forse non è pertinente con la domanda.......

Vale la pena, però, consigliare ai reparti tecnologici degli impianti di saper distinguere e gestire bene la natura ed il contenuto di finissimi coi quali si vuole progettare il sistema. L'impiego indiscriminato di acqua riciclata senza un approccio scientifico ha causato seri problemi. 

Preoccuparsi della pulizia dell'aggregato e fregarsene dell'acqua di riciclo è un pò come mangiare con le mani sporche......

Il problema del Pop Out

Andrea

Oggi purtroppo è riesploso il problema del «pop out»in molte zone d’Italia. Quale la soluzione da adottare ?

Roberto Muselli

Il pop out è un fenomeno espansivo corticale. 

Esso può manifestarsi a seguito di formazione di ettringite secondaria nel caso di solfati apportati dall'aggregato che reagiscono in acqua con gli idrati del C3A. In questo caso, generalmente, vi è anche presenza di fessurazioni.

Il pop out causato da solfuri contenuti nell'aggregato contatto con acqua e ossigeno generano solfato di ferro la cui decomposizione può generare acido solforico con conseguenti degradi sotto forma di macchie e piccoli coni.

Ma quando si parla di pop out il riferimento è quasi esclusivamente rivolto agli effetti della reazione alcali-silice (ASR) che, come brevemente sopra spiegato,  è una variante specifica della reazione alcali-aggregato.

La reazione alcali-silice è la forma più grave non solo per l'intensità del degrado, ma anche per l'estensione del fenomeno, soprattutto in relazione alla recente tecnologia produttiva dei cementi fin qui prodotti oggi in drastica variazione di tendenza.

Alcuni aggregati, in particolare quelli contenenti forme di silice reattiva quali l'opale, il quarzo criptocristallino, la tridimite, l'ossidiana, la cristobalite, il calcedonio ed in certi casi minerali fillitici o calcari dolomitici, sono capaci di reagire con gli alcali (sodio e potassio) comunemente presenti nel cemento provocando fenomeni espansivi, soprattutto in strutture non protette ed esposte all'umidità dell'ambiente.

Nonostante il nome, la reazione alcali-aggregato non avviene tra gli alcali e l'aggregato siliceo, ma piuttosto fra quest'ultimo e gli ioni ossidrilici OH-. Naturalmente, anche se non direttamente responsabili, gli alcali del cemento provocano una elevata concentrazione di ioni OH-. Tuttavia sono state sperimentate forme di reattività in malta contenente l'opale e cemento privo di alcali.

Per avvenire è necessaria la presenza di acqua (saturazione), la presenza di alcali e la presenza di silice reattiva.

Un'altra variante di reazione espansiva che si verifica nella reazione alcali-aggregati non legata alla presenza di silice reattiva è legata alla presenza di carbonato nelle rocce dolomitiche. Secondo il processo di "dedolomitizzazione" (French e Poole) la dolomite dell'aggregato ed il silicato idrato di calcio della pasta cementizia si trasformano in idrossido di magnesio, carbonato di calcio e gel di silice. La reazione è favorita dalla presenza di gesso, dalla porosità dell'inerte e dalla presenza di argilla.

Da qui la distinzione fra reazione alcali-silice e alcali-carbonato.

Per cui la soluzione è quella di non realizzare più opere in calcestruzzo esterne o esposte all'umidità anche di risalita......!!!!!

La soluzione consiste nell'impiego di inerti non reattivi ed abbassare le soglie delle forme reattive apportate dagli aggregati.

In questi tempi dove tutti si riempiono la bocca con temi ecologici, Green, eco-sostenibilità, eco-friendly, ecc. la risposta al problema viene esattamente dal mondo dell'aggregato artificiale proveniente dalla lavorazione delle scorie da arco elettrico (EAF-slag).

Questi aggregati, oltre a contribuire notevolmente per la riduzione dell'impatto ambientale del calcestruzzo, sono generalmente molto prestazionali e  privi di forme reattive espansive. 

In passato sono stati effettuati parecchi errori nella produzione di questi aggregati principalmente per effetto della mancanza di competenza del produttore di acciaio nel settore dei cementi e calcestruzzi. Da quanto è iniziata la sinergia fra Cementerie e Acciaierie, queste ultime hanno iniziato un percorso di produzione e lavorazione della scoria molto differente rispetto al passato a cominciare dalla nettissima distinzione nella produzione delle scorie con l'ottenimento di calce da recupero de-carbonatata utile per la produzione di cemento Green (scoria bianca), e con la produzione di inerti ottimi per la produzione di calcestruzzo (scoria nera).

Fra queste realtà produttive vorrei citare l'aggregato Inertex prodotto dall'acciaieria Arvedi di Cremona da diversi anni fornito a numerosi impianti di betonaggio con consumi sempre più crescenti. 

Questo tipo di aggregato consente di eliminare il problema della silice reattiva, di ridurre l'impatto ambientale, di produrre  calcestruzzi ecco-sostenibili e, cosa non da poco, di ridurre il ritiro e gli effetti conseguenti soprattutto in strutture snelle come i muri ed i pavimenti.

L'uso degli aggregati di Riciclo

Andrea Dari

Sei favorevole all’uso di aggregati di riciclo - provenienti da demolizione - nel calcestruzzo ? per tutti i calcestruzzi ?

Roberto Muselli

Gli aggregati provenienti da riciclo possono essere una enorme risorsa a patto di valutarli in maniera serena in relazione ai problemi che inevitabilmente apportano nei compositi. 

Un pò come riaccendere una sigaretta....o riscaldare la minestra.....

Il loro impiego nei calcestruzzi è proporzionale alle prestazioni di durabilità e stabilità dimensionale che il calcestruzzo "ospitante" deve garantire. 

Più sale la prestazione e meno è possibile il loro impiego.

Il loro impiego comporta la riorganizzazione degli impianti ed il compromesso di impiegare frazioni miste (per "far fuori" anche le parti sotto i 5mm) per non occupare troppe tramogge. Inoltre serve implementare l'impiego di miscele leganti ottenute con aggiunta di loppa macinata e additivi specifici. Un altro aspetto è l'inevitabile incremento di cemento necessario per l'ottenimento delle prestazioni attese.

Cioè, in poche parole, per il riutilizzo di aggregati da riciclo bisogna essere organizzati con impianti praticamente dedicati e le miscele costano....

Inoltre il mercato non è ancora pronto. Cioè quando il produttore arriverà a proporre un calcestruzzo Green realizzato con materiali provenienti da riciclo, il cliente gli chiederà: "quanto mi dai per usarlo????  Tanto a te ti danno dei soldi per ritirare il materiale......ecc.ecc."

Tornando alla parte tecnica riallacciandomi alla risposta precedente, gli aggregati artificiali sono molto meno problematici rispetto a quelli eco-sostenibili provenienti da riciclo.

Principalmente per effetto della loro unica natura e costanza di prestazione, cosa non sempre vera nel caso di aggregati riciclati.

Le prestazioni dei materiali da riciclo dipendono dalle prestazioni dei materiali che li compongono e dalla prestazione dei compositi "genitori" conseguente la frantumazione e la conseguente carbonatazione. Nel caso, ad esempio, di calcestruzzo riciclato, una buona parte di aggregato è composto da granuli a loro volta composti da inerti intrappolati nella malta o ricoperti da pasta cementizia. La zona di transizione fra pasta (o malta) e aggregato viene a sua volta penalizzata dalle operazioni di frantumazione. Per cui diventa importante la determinazione del contenuto di malta e pasta che avvolge l'inerte secondo metodi probabilistici.

Non dimentichiamoci, inoltre, che un calcestruzzo esausto è una fonte di ulteriori alcali. 

L'aggregato riciclato possiede una massa volumica ridotta rispetto al naturale.

Questo incide negativamente nel rapporto I/C con l'aumento del ritiro.

Il creep da essiccamento aumenta con l'impiego di aggregati riciclati.

La stabilità dimensionale diminuisce per effetto della diminuzione del modulo elastico dell'aggregato. Questo è facilmente verificabile con la Prova Los Angeles e Micro Deval.

Una cosa interessante nella produzione di aggregati provenienti da riciclo è il re-impiego delle frazioni fini sotto ai 5mm in cottura nella produzione di cemento come già appurato dal gruppo Vicat noto produttore di cemento francese.

Gutturnio e fette di coppa piacentina

Andrea Dari

Domanda aperta: cosa vuoi aggiungere sul tema degli aggregati del calcestruzzo che non ho toccato con le domande precedenti ?

Roberto Muselli

Niente. Basta così.

Oggi è domenica e mi devo preparare a tagliare qualche fetta di coppa piacentina per pranzo.

Ciao e grazie della chiacchierata!!!!!!!

... eh sì, ma bagnata con del buon Gutturnio della tua zona ... grazie a te, Roberto.