Calcestruzzo: i vantaggi del Nitrato di Calcio nel mitigare il fenomeno della reazione alcali-silicati (ASR)
Questo articolo dimostra la capacità del Nitrato di calcio di mitigare in modo efficace la reazione alcali-silicati (ASR) mediante la passivazione superficiale degli aggregati reattivi. Lo studio, per la prima volta, mostra che il Nitrato di Calcio (CN) combinato con gli SCM comuni, fornisce un effetto sinergico e mitiga sostanzialmente l'ASR in funzione del dosaggio dell'additivo a base di NC.
Reazione Alcali-Silicati (ASR): che cos'è e quali sono le sue conseguenze
La reazione alcali-silicati (ASR) è una reazione chimica che avviene nel calcestruzzo tra gli idrossidi alcalini (principalmente del cemento) e alcune forme reattive di silicati presenti in alcuni aggregati. Questa reazione determina la formazione di un gel espansivo, che assorbe l'umidità e si gonfia.
La pressione esercitata da questo gel rigonfiante provoca sollecitazioni interne nel calcestruzzo, spesso causando crepe e una riduzione dell'integrità strutturale riducendo pertanto la durabilità del materiale.
Il calcestruzzo interessato dal fenomeno dell'ASR spesso mostra un caratteristico schema di "cracking a forma di mappa" sulla superficie.
Il ruolo del Nitrato di Calcio
È stato dimostrato che il Nitrato di Calcio (CN: Ca(NO3)2) attenua la reazione alcali-silicati (ASR) nel calcestruzzo. Si è ipotizzato che tale attenuazione dell'ASR sia dovuta all'inibizione della dissoluzione indotta dalla formazione di precipitati (ad es. strato di barriera o passivazione) delle superfici degli aggregati reattivi/in dissoluzione.
In questo articolo, esaminiamo la capacità del Nitrato di Calcio (CN) di attenuare l'ASR in due cementi (cemento di tipo I/II e cemento calcareo Portland), per aggregati di diversa reattività e in diversi tipi e dosaggi di SCM (materiali cementizi supplementari/supplementary cementitious materials, ad es. scorie di acciaio amorfe/loppa altoforno e ceneri volanti di classe C e classe F).
Risultati e discussioni
Sulla base delle misurazioni di espansione effettuate secondo il metodo ASTM C1260/C1567, si osserva che il Nitrato di Calcio (CN), in funzione del dosaggio, attenua sostanzialmente l'ASR nelle formulazioni di malte con qualsiasi tipo di aggregati.
Esami microstrutturali accurati, studi di dissoluzione e calcoli termodinamici indicano che il Nitrato di Calcio induce la formazione di miscele di precipitati di C–S–H, portlandite (Ca(OH)2) e calcite (CaCO3), che si formano sulle superfici degli aggregati a spese dei tipici gel ASR. Tali precipitati creano una barriera di dissoluzione e inibiscono l'ASR sia nelle formulazioni prive di SCM che in quelle contenenti SCM.
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Additivi a base di Nitrato di Calcio contribuiscono alla mitigazione dell'ASR
Utilizzando un vetro frantumato altamente reattivo e due aggregati naturali reattivi all'ASR, questo studio ha esaminato l'effetto di mitigazione dell'ASR con additivi a base di Nitrato di Calcio in formulazioni di malta tecnica e diversi tipi di cemento (ad es., OPC e PLC di tipo I/II) e con vari tipi e dosaggi di SCM (ad es., SG amorfo e ceneri volanti di classe C e classe F). Questo lavoro, per la prima volta, mostra che il Nitrato di Calcio (CN) combinato con gli SCM comuni, fornisce un effetto sinergico e mitiga sostanzialmente l'ASR in funzione del dosaggio dell'additivo a base di CN.
Il meccanismo di funzionamento è attribuito alle elevate concentrazioni di calcio fornite dall'aggiunta di additivi a base Nitrato di Calcio, una condizione che, quando gli aggregati si dissolvono, favorisce termodinamicamente la formazione di C–S–H, portlandite e calcite a spese dei gel ASR.
Questi prodotti di precipitazione passivano i siti di dissoluzione reattiva sulle superfici degli aggregati, ostacolando così la dissoluzione. Pertanto, la dissoluzione è significativamente inibita a un livello tale per cui la crescente concentrazione di Si (silicati) non agevola la precipitazione dei gel ASR.
I risultati indicano che il Nitrato di Calcio (CN) è un promettente e conveniente additivo di soppressione dell’ASR, in particolare relativamente alla minore disponibilità di ceneri volanti ed al prezzo inaccessibile del litio.
Di seguito, è disponibile il testo completo dell'articolo che dimostra quanto qui riportato. L'articolo è in lingua inglese.
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