Slump e Viscosita'

Consistenza e lavorabilita'

SLUMP E VISCOSITA’: CONSISTENZA E LAVORABILITA’

La necessita’ di avere una corretta consistenza del cls durante la posa di un pavimento  spolverato e lisciato con frattazzatrici   nasce prevalentemente dall’analisi di due fattori: la tipologia di posa e la temperatura. Quando la posa viene realizzata a mano si parla di consistenza S5 mentre per la posa con laser screed o finitrici meccaniche  la consistenza puo’ essere anche S3 ed inferiori.  Analizzeremo piu’ in particolare la posa manuale in quanto piu’ sensibile a minime variazioni dei parametri che influenzano la lavorabilita’.

La grandezza che tiene conto di tutte le sensazioni riguardanti l’attitudine del cls fresco ad essere manipolato e’ la lavorabilita’ ed e’ composta dalle seguenti variabili:

-consistenza

-comportamento reologico

Se per le categorie riguardanti le pavimentazioni posate a mano la consistenza viene indicata in S4, S5 o raramente in S3 ed e’ esclusivamente riferita all’abbassamento al cono di Abrahms, i parametri che influenzano il comportamento reologico non sono mai considerati  se non in cantiere in fasi piu’ o meno concitate dove i posatori si lamentano in fase di getto di “strani” comportamenti del cls.

Il comportamento reologico e’ tecnicamente individuato dalla misura di tre grandezze:

-coesione

-frizione

-viscosita’ plastica

La coesione e’ strettamente legata alle forze di flocculazione e alle forze capillari che sono le uniche con effetto attrattivo: essa e’ tanto maggiore quanto piu’ i granuli sono piccoli ed e’ massima per un determinato rapporto a/c oltre il quale l’acqua favorisce la segregazione.

La frizione dipende dalle forze di attrito che agiscono fra le particelle e puo’ essere definita come la forza di taglio necessaria per rimuovere il materiale lungo un piano di  scorrimento. All’aumentare del rapporto a/c il coefficiente di frizione diminuisce in relazione all’effetto lubrificante dell’acqua.

La viscosita’ plastica  e’ l’attrito interno che si manifesta durante lo scorrimento e si determina attraverso prove sperimentali (viscosimetro rotazionale) in quanto il cls risulta essere una sospensione molto concentrata. Tale parametro dipende da molti fattori quali: la superficie specifica del cemento utilizzato, il rapporto a/c, la temperatura, l’assortimento granulometrico e la forma dell’aggregato.

Quando si parla di lavorabilita’ quindi, non e’ sufficiente relazionarla all’abbassamento al cono in quanto indice solo di un comportamento statico del cls mentre il comportamento dinamico e’ rappresentato dalla viscosita’.

In questa sede non vogliamo addentrarci in complicate disquisizioni di natura tecnico/teorica riguardo la dimostrazione delle affermazioni sopra citate, ma riportiamo le problematiche giornaliere che si manifestano durante la posa delle pavimentazioni spolverate e lisciate considerando che il 90% di esse sono realizzate con Rck 30 oppure Rck35.

Infatti in assenza di progettazione del pavimento e quindi  in assenza di una corretta analisi dei materiali da utilizzare e cioe’ nel 99% dei casi, le caratteristiche dei cls impiegati sono legate alle due classi di Rck sopra menzionate senza mai preoccuparsi di parametri fondamentali come la natura e l’assortimento degli aggregati, il tipo di cemento e, soprattutto, il tipo di additivo fluidificante o riduttore di acqua adoperato per il conseguimento della prestazione richiesta in termini di resistenza a compressione. In queste fasi vengono  quasi sempre sottovalutate eventuali reazioni  connesse all’utilizzo di un determinato additivo come  ad esempio la percentuale di aria inglobata e la modifica del bleeding rate e le considerazioni aggiuntive al momento dell’ordine del cls  riguardano solo lo slump come indice di lavorabilita’.

Con l’avvento dei nuovi superfluidificanti a base policarbossilica le capacita’ fluidificanti sono notevolmente aumentate insieme all’aumento del tempo di trasportabilita’ e all’allungamento dei tempi di perdita di slump  in relazione anche alle alte temperature e quindi, date tutte queste queste  qualita’ positive,  in presenza di Rck 30 si controlla molto bene il rapporto a/c con percentuali anche basse di additivo e contenuti anche inferiori a 300 kg/m3 di cemento. Il lavoro svolto dagli additivi PC e’ estremamente valido e offre un ampio margine di errore dato dalle riaggiunte di acqua mantenendo costante la coesione del materiale ed un’alta viscosita’ contrastando in modo efficace la segregazione.

Gli additivi a base naftalensolfonato non offrono le stesse prestazioni in termini di controllo del rapporto a/c e la loro azione decade rapidamente in occasione di lunghi tempi di trasporto e temperature calde. Sono inoltre  meno efficaci in termini di coesione e non agiscono  positivamente sulla viscosita’ come contrasto alla segregazione.

Generalmente la variazione di classe da Rck 30 a Rck 35 comporta un aumento dell’additivo impiegato in misura superiore dell’aumento di cemento per ovvi motivi di costi. Il vero dramma e’ pero’  la classe di slump s5. In questi casi i preconfezionatori  esagerano con l’utilizzo di additivo mettendo in seria difficolta’ il posatore.

La difficolta’ dei posatori non e’ solo legata alla stesura e livellamento del calcestruzzo, ma anche alla frattazzatura e lisciatura. I calcestruzzi molto additivati presentano tutti il fenomeno del “materasso” al momento della prima frattazzatura e tale fenomeno e’ direttamente correlato alla quantita’ di additivo utilizzato. In questo contesto un posatore attento sa che frattazzare quando la superficie e’ detta “pronta” potrebbe essere un disastro in quanto la macchina per effetto della vibrazione tenderebbe a sprofondare causando la formazione di buche e mucchi e quindi di fatto andrebbe a perdere le caratteristiche di planarita’ e a mettere a repentaglio eventuali pendenze o profili creati durante la fase gia’ complicata della stesura. Per ovviare a tale inconveniente rimane solo la possibilita’ peraltro condivisa da vari illustri analisti di frattazzare la superficie quando e’ dura al punto di non sprofondare. In questa fase i calcestruzzi molto additivati presentano una superficie anidra che non forma boiacca di nessun tipo per cui il posatore e’ costretto a “rompere” con acqua. Cosi’ facendo riesce ad alterare il rapporto a/c dei 2-3 mm superficiali al punto di favorire la perdita di coesione e viscosita’ a favore di una maggiore scorrevolezza della maltina cosi’ creata. Il ripristino del rapporto a/c della parte corticale e’ affidato allo spolvero che viene applicato il quale, soprattutto in climi caldi, viene ulteriormente bagnato per non interrompere la scorrevolezza delle fasi successive alla frattazzatura. La maltina superficiale prodotta dal cls ha, nella migliore delle ipotesi, un rapporto a/c uguale a quello del cls posato e quindi assumiamo per simulare un rapido calcolo a/c=0,55. La lavorazione interessa circa 3mm di superficie che pesano  circa 7 kg/mq compresa l’acqua d’impasto. Durante le fasi di frattazzatura vengono utilizzati normali secchi da muratore riempiti con 10 litri d’acqua. Ogni secchio aiuta a frattazzare circa 10mq con l’incorporo di circa 1kg/mq di spolvero contenente il 40% di cemento. Quando i pavimenti sono colorati lo spolvero deve essere di almeno 3kg/mq e necessitano almeno due secchi di acqua per ogni 10mq o addirittura vengono utilizzate canne direttamente collegate al rubinetto. Se ogni secchio contiene 10 litri di acqua, fatti due rapidi calcoli succede che il rapporto a/c della parte corticale sale a 1,15 e nel secondo caso a 1,18 che sono enormemente superiori al rapporto a/c di partenza con relative conseguenze negative in termini di permeabilita’ e durabilita’. La stessa cosa succede per pavimentazioni posate con finitrice laser in cui i cls vengono posati senza aggiunte di acqua per poi martirizzare lo strato corticale con l’utilizzo di spropositate quantita’ di acqua. In questi casi il problema non si elimina riducendo la produzione giornaliera o aumentando il personale in cantiere e , a mio avviso, resta un problema enorme in quanto non ho mai visto specificato nemmeno su progetti realizzati da bravi analisti il limite di utilizzo di acqua sulla parte corticale durante le lavorazioni di lisciatura, ma solo lo screanzato obbligo di applicare un determinato quantitativo minimo di spolvero generalmente non inferiore a 3 kg/mq.

Un ulteriore problema causato da calcestruzzi in cui gli additivi hanno un forte impatto sulla viscosita’ plastica e’ rappresentato dalla difficolta’ di posa. Questi calcestruzzi risultano collosi ed appiccicosi anche per valori di slump di 22-24cm e presentano un irritante comportamento ad elastico in cui si ha la sensazione che la parte appena livellata ritorni nella posizione in cui era in precedenza costringendo il posatore a ripassare continuamente per assicurarsi della cura della posa. Quando pero’ e’ necessario creare dei profili in pendenza questa azione di ripasso comporta una ulteriore vibrazione del calcestruzzo il quale si adagia impedendo una precisa formazione dei profili.

I calcestruzzi ad alta resistenza cubica sono evidentemente confezionati con molto additivo. In fase preliminare pero’, alla luce di quanto sopra descritto, non mi sentirei di assicurare che la durabilta’ della pavimentazione e’ direttamente proporzionale alla Rck in quanto all’aumentare della Rck aumenta la viscosita’ del calcestruzzo e con essa l’introduzione di problematiche di posa  che influenzano negativamente le aspettative di vita della superficie della pavimentazione stessa.  Se ipotizziamo che oltre un determinato valore di rck (e quindi di rapporto a/c) non e’ possibile avere un calcestruzzo a bassa viscosita’ risulta piu’ indicato non realizzare lisciature meccaniche superficiali ne’  tantomeno l’applicazione piu’ o meno marcata di spolveri asciutti.

I pavimenti sono giudicati dall’aspetto della parte superficiale.  La consistenza, la planarita’, la permeabilita’ e la finitura degli ultimi millimetri superficiali sono fattori che determinano a torto o a ragione il giudizio di chi deve accettare l’opera, ma  al diminuire del rapporto a/c aumenta la probabilita’ che tali parametri non siano compatibili o che il raggiungimento di uno comprometta la riuscita dell’altro.

L’evoluzione dei materiali coincide con una necessaria accurata analisi preventiva delle caratteristiche delle pavimentazioni da realizzare cercando di operare scelte giudiziose volte al migliore compromesso realizzativo con la consapevolezza dei limiti rappresentati dalle tecniche di posa manuale.

Testi citati: Ing.Michele  De Bonis “Automazione nella produzione di calcestruzzo:mescolazione,trasporto e scarico” Tesi di Laurea Politecnico di Torino.