Calcestruzzo autocompattante: scorre all’interno. Poi inizia a trasformarsi.

Il calcestruzzo autocompattante (SCC) è progettato per scorrere all’interno di casseforme complesse o fortemente armate senza ricorrere alle vibrazioni convenzionali. Tuttavia, una volta posato, non rimane nello stesso stato fresco: sviluppa una struttura interna, indurisce e interagisce in modo diverso con ogni nuovo strato posato sopra di esso.

In altre parole, la pressione della cassaforma, la velocità di salita, la temperatura, le interruzioni, il riempimento e l’adesione tra gli strati sono tutti fattori correlati. Si tratta di diverse fasi dello stesso processo che dipende dal tempo, anche se le squadre in cantiere spesso ne parlano come se fossero questioni distinte.

La questione fondamentale non è semplicemente se il calcestruzzo SCC debba essere gettato velocemente o lentamente, bensì se le condizioni previste in fase di progettazione corrispondano ancora al calcestruzzo e al getto in cantiere. 

Tutto ciò descrive un calcestruzzo che si comporta come previsto. Si presume che il materiale che arriva alla cassaforma sia quello specificato e, nel caso del calcestruzzo autocompattante (SCC), si tratta di un presupposto più restrittivo di quanto possa sembrare.

Una buona fluidità da sola non basta a garantire un buon SCC. Il calcestruzzo deve scorrere e passare attraverso l’armatura pur rimanendo sufficientemente stabile da resistere alla segregazione, e tale equilibrio è più delicato rispetto al calcestruzzo convenzionale. Piccole variazioni nella composizione della miscela, nell’umidità degli inerti, nel dosaggio degli additivi o nel tenore d’acqua possono far sì che il calcestruzzo non rientri più nelle specifiche in entrambi i sensi: troppo denso per riempire correttamente gli spazi, oppure troppo fluido per rimanere stabile.

I test SCC consolidati rimangono quindi fondamentali. Il monitoraggio non li sostituisce.

Alla base di tutti questi fattori c’è il contenuto d’acqua, che funge da variabile determinante. Il rapporto acqua/cemento influisce sulla resistenza e sulla durabilità ed è anche uno degli elementi più soggetti a variazioni tra l’impianto di betonaggio e il punto di posa.

La velocità di salita indica la rapidità con cui il livello del calcestruzzo sale all'interno della cassaforma, solitamente espressa in metri all'ora. Il suo rapporto con la pressione è semplice:

• Posizionamento più rapido: il calcestruzzo fresco arriva prima che l’SCC sottostante abbia avuto il tempo di formare una struttura, consentendo così di mantenere una pressione elevata.

• Posizionare più lentamente: l'SCC sottostante ha più tempo per irrigidirsi, quindi la pressione potrebbe iniziare a diminuire.

La struttura è importante. La cassaforma ha una capacità di resistenza alla pressione, e la velocità di salita è uno dei parametri operativi utilizzati per rimanere entro tale limite. Non è il contrario, e non si tratta di una proprietà fissa del calcestruzzo. La velocità adeguata dipende dai materiali costituenti, dalla miscela, dalla temperatura del calcestruzzo, dalla densità dell’armatura e dalla geometria — pertanto, una velocità calcolata si riferisce a una particolare miscela e a una particolare colata, non al “SCC” in quanto materiale.

In pratica, la velocità viene concordata prima del getto tra il fornitore del calcestruzzo, il progettista delle casseforme e il team di cantiere, ciascuno dei quali formula un’ipotesi riguardo alla miscela, alla temperatura, all’altezza di getto o agli intervalli di consegna. Il getto procede quindi sulla base della combinazione di tutti e tre questi fattori.

La temperatura del calcestruzzo non è la stessa della temperatura dell'aria, e il calcestruzzo che arriva alla cassaforma potrebbe non avere la temperatura su cui si è basato il calcolo.

La temperatura è importante perché influenza la velocità di presa del calcestruzzo. In linea di massima, condizioni più fredde possono rallentare l’indurimento e il calo di pressione, mentre condizioni più calde possono accelerarli. Ma ciò non si traduce in una regola generale: le ricerche indicano che la temperatura influisce principalmente sulla rapidità con cui la pressione torna a scendere e ha un’influenza molto minore sul valore di picco; inoltre, laddove si utilizzano ritardanti per mantenere la lavorabilità con il caldo, una miscela calda può rimanere fluida più a lungo rispetto a una fredda. La SCC dipende dalla miscela, quindi l’affermazione «più caldo significa meno pressione» non è di per sé un’ipotesi attendibile.

 Velocità di salita ci indica la velocità con cui viene aggiunto l'SCC fresco. La temperatura aiuta a determinare la velocità con cui l'SCC già posato sta cambiando. Entrambe le misurazioni vengono effettuate contemporaneamente. 

Durante una colata di calcestruzzo SCC in una galleria sottoposta a monitoraggio, il calcestruzzo è stato gettato a una velocità di circa 1 metro all'ora. Il calcolo ingegneristico originario prevedeva una temperatura di posa di 18 °C e un'altezza effettiva di colata di 5,6 m. In cantiere, la temperatura del calcestruzzo era di circa 27 °C e l'altezza effettiva di colata del calcestruzzo fresco era di circa 4,95 m.

Ricalcolato sulla base di tali dati effettivi, il tasso di aumento ammissibile è risultato sostanzialmente diverso, mentre i sensori di pressione hanno indicato che la pressione si è ridotta in modo relativamente rapido dopo il posizionamento.

La lezione da trarre non è che un SCC più caldo significhi “versare più velocemente”, né che il team in cantiere debba modificare una velocità concordata solo perché una lettura sembra favorevole. La lezione è che le condizioni utilizzate per pianificare il getto potrebbero non corrispondere a quelle effettivamente presenti. Le misurazioni evidenziano la differenza.

Se un getto più rapido può aumentare la pressione sulla cassaforma, si è tentati di supporre che il getto più lento sia necessariamente il più sicuro. Il concreto autocompattante (SCC) rende questa conclusione troppo semplicistica, poiché trascura ciò che accade al calcestruzzo mentre è in attesa.

L’SCC viene solitamente posato in strati successivi. Mentre uno strato è in attesa, si continua a costruire la struttura. Con il calcestruzzo convenzionale, l’interfaccia può essere sottoposta a una nuova vibrazione per ricomporla; con l’SCC, invece, la vibrazione non fa parte del concetto, quindi l’adesione deve formarsi esclusivamente attraverso il flusso. La ricerca sulla colata multistrato di SCC ha collegato tempi di attesa più lunghi e un maggiore accumulo strutturale alla comparsa di linee di sollevamento visibili, a una ridotta adesione interstrato e a una minore tenuta dell’interfaccia.

Qui si crea una vera e propria tensione: una miscela che si indurisce rapidamente a riposo è utile per la pressione sulla cassaforma, ma non favorisce l’adesione se si verifica un ritardo. I giunti a freddo non sono una caratteristica esclusiva del calcestruzzo autocompattante (SCC). Ciò che lo contraddistingue è che l’SCC è progettato per compattarsi grazie al proprio scorrimento, senza ricorrere alle vibrazioni per rielaborare l’interfaccia.

Ciò comporta una conseguenza pratica: la continuità tra gli strati è in gran parte una questione logistica: gli intervalli tra i camion, la capacità delle pompe, l’accessibilità e cosa succede quando una consegna è in ritardo. Concordare un ritardo massimo accettabile prima dell’inizio del getto è più utile che reagire quando l’interfaccia si è già indurita.

Quindi né “il più velocemente possibile” né “più lento è sempre più sicuro” sono la regola giusta. L’obiettivo è comprendere l’intervallo operativo dell’SCC che si sta installando e gestire sia la pressione che la continuità tra gli strati. Sono proprio i dati continui di pressione e temperatura a rendere visibili i confini di tale intervallo.

Il calcestruzzo SCC viene spesso scelto perché è in grado di riempire geometrie complesse e di penetrare attraverso armature fitte. Queste sono anche le aree in cui la verifica visiva risulta più difficile. Le forme dei tunnel, le pareti affollate e le zone intorno agli elementi incassati possono nascondere il calcestruzzo agli addetti alla posa, e i controlli convenzionali, come l’ispezione visiva sulla superficie della cassaforma o le prove sui cubetti, forniscono poche informazioni sull’interno. Un vuoto, in genere, si nota solo quando la cassaforma viene rimossa.

Nel caso del calcestruzzo vibrato, la sonda costituisce di per sé una forma rudimentale di feedback. L’operatore avverte il cambiamento di resistenza, sente variare il suono e osserva la superficie chiudersi. Nulla di tutto ciò avviene con l’SCC. Il calcestruzzo è destinato a scorrere autonomamente e la squadra non ha alcun contatto fisico con le zone che deve raggiungere.

Ciò che rimane sono segni indiretti: il volume effettivo rispetto a quello calcolato, il livello nella parte superiore della forma, l’aspetto sulle facce accessibili. Questi indizi funzionano finché la geometria non si complica. Dietro una gabbia congestionata o sopra un componente incassato, una sacca d’aria intrappolata sposta un volume molto ridotto e non modifica nulla di visibile in superficie.

Il costo raramente è il vuoto in sé. È il momento in cui si scopre il vuoto. La riparazione dopo la scoperta comporta l’accesso, l’approvazione e la rielaborazione di un elemento che sta già sostenendo il proprio peso.

Le prove sul calcestruzzo fresco indicano come si è comportato il calcestruzzo autocompattante (SCC) al momento del prelievo del campione; i calcoli relativi alla cassaforma indicano su quali parametri si è basato il progetto di getto. Nessuno dei due, da solo, è in grado di mostrare tutto ciò che accade all’interno della cassaforma una volta avviato il getto.

Le misurazioni di pressione, temperatura, riempimento e maturazione forniscono informazioni dirette durante il getto, mentre questo è in corso. Non sostituiscono le specifiche del calcestruzzo, la progettazione delle casseforme, i collaudi di accettazione né il giudizio ingegneristico. Contribuiscono a colmare il divario tra quanto previsto in progetto e quanto effettivamente presente in cantiere. Tale divario è solitamente minimo. Talvolta non lo è, e l’unico modo per individuarlo è osservare attentamente.

C'è un secondo vantaggio che emerge solo in un secondo momento. Ogni misurazione lascia traccia e quella traccia è ciò a cui si fa riferimento quando il cliente, l'ingegnere strutturale, l'assicuratore o il proprio team chiedono perché il getto sia stato eseguito in quel modo. È molto più facile disporre di questo tipo di documentazione come risultato indiretto del getto piuttosto che ricostruirla a posteriori.

Noi di Vemaventuri crediamo che questo sia il cambiamento fondamentale: dal chiederci solo «Cosa ci aspettavamo che facesse il calcestruzzo?» al riuscire a chiederci anche «Cosa sta facendo il calcestruzzo adesso?»