Il Calcestruzzo nel futuro: un memorandum per gli addetti ai lavori

Roberto Marino - Consulente ed esperto di settore Calcestruzzo 01/03/2018 3206

CALCESTRUZZO DEL FUTURO

Sommario

L’articolo vuole ripercorrere alcune date storiche e le conseguenze che esse hanno avuto nel presente e che avranno nel futuro.

Lo scopo è sottolineare alcune innovazioni aziendali e normative che hanno portato una qualificazione dei materiali, purtroppo non sempre accettata e condivisa. 

Un breve riassunto ci aiuterà a comprendere e capire alcune situazioni attuali con un occhio a quello che si dovrà fare in futuro.

 

Introduzione

All’inizio degli anni ’90, un’importante azienda di settore decise di stravolgere, sia culturalmente che tecnologicamente, listini commerciali in uso. 

Il passaggio immediato a listini basati sul calcestruzzo prodotto, solo a resistenza, provocò timori, discussioni e perplessità tra gli attori principali del processo produttivo. 

A distanza di oltre vent’anni non credo ci sia persona che possa onestamente dire che fu una scelta sbagliata.

Relegando, tristemente, il calcestruzzo a dosaggio in un angolino dello stesso listino, si volle dare una spinta concreta al cambio di mentalità, non solo nei riguardi del produttore, che “entrava” di diritto nel novero delle prescrizioni progettuali, ma anche di coloro che il calcestruzzo lo ordinavano e lo collocavano in opera.

Di fatto, si collegava la resistenza caratteristica del calcestruzzo alla classe di esposizione ambientale, cosa che avvenne successivamente a livello europeo, con la UNI EN 206:2001.

Ricordo che in pochi mesi dalla introduzione dei listini prestazionali, e senza negare che fu operata una sorta di “forzatura” di sistema, un impianto di calcestruzzo, mediamente, arrivò a produrre una percentuale di calcestruzzo a resistenza di gran lunga superiore rispetto ai quantitativi del calcestruzzo a dosaggio.

Attualmente le quantità dei calcestruzzi a resistenza prodotti in un impianto di calcestruzzo dovrebbero certamente superare il 95%.

Il calcestruzzo e la classe di esposizione ambientale

Le nuove classi di esposizione, introdotte nel 2001 dalla UNI EN 206, furono uno scoglio difficile da comprendere e “superare”.

La durabilità di una struttura non era stata fino ad allora correttamente assimilata dagli attori del processo edilizio anche per carenze normative, in particolare da parte dei Decreti Ministeriali della 1086.

Del resto, un magnifico lavoro dell’ATECAP, nell’ambito del famoso Progetto Ulisse condotto in quegli anni, evidenziò come le strutture esaminate fossero da una parte progettate correttamente dal punto di vista strutturale e normativo dell’epoca, dall’altra non si potesse non evidenziare la carenza di progettazione e prescrizione corretta dei materiali nei riguardi della durabilità della struttura.

In sintesi, lo studio rilevò un’evidente carenza degli spessori dei copriferri e l’assenza di un’attenta analisi sull’interazione ambiente-calcestruzzo, principale responsabile della ridotta vita utile di servizio della struttura.

Il Decreto Ministeriale del 2008 rappresentò una sorta di spartiacque tra il passato e il futuro, anche se ci volle più di un anno per il suo passaggio a normativa cogente.

I produttori erano perfettamente consci che ci sarebbe voluto un enorme sforzo di comunicazione, nei riguardi di prescrittori ed imprese, per far comprendere l’importanza delle classificazioni di esposizione ambientali, non essendo, per altro, la “chimica” un bagaglio culturale dei progettisti.

Le aziende, però, durante gli anni che seguirono, fecero un ottimo lavoro, coadiuvati dai propri fornitori, come Seminari, Convegni, Corsi di formazione, ecc.

In particolare, però, non si deve dimenticare l’apporto decisamente fondamentale che il PROGETTO CONCRETE di ATECAP seppe dare soprattutto nei riguardi delle grandi Committenze, delle società di progettazione, di Enti Pubblici e privati.

A distanza di anni debbo necessariamente dire che questa “forchetta” (produttori da una parte e PROGETTO CONCRETE, dall’altra) ha portato a risultati molto soddisfacenti.

Nella mia ormai lunga attività di consulenza, posso concludere che, sotto l’aspetto prescrittivo della classe di esposizione ambientale, il traguardo sia stato raggiunto in termini più che soddisfacenti.

Il Diametro Nominale Massimo dell'Aggregato

La mia esperienza mi porta a fare alcuni commenti a riguardo, ricordando che nell’EC 2 vi sono riferimenti chiari alla definizione di dg (paragrafo 8.2 pag. 119).

Il Diametro massimo viene definito dalla UNI EN 12620 che prevede una classificazione sulla base di un’analisi granulometrica con i diversi setacci.

Il primo commento riguarda il setaccio 25 mm: da anni non dovremmo più impiegarlo, non essendo compreso nella serie prevista dalla 12620, eppure, molto spesso, si è costretti ad utilizzarlo per dare un valore al Dmax, dal momento che si vede un palese ritardo nell’adeguamento degli impianti di frantumazione e selezione unitamente a prescrizioni che insistono sul Dmax 25.

Con la pubblicazione della UNI EN 206:20014, gli esperti normatori europei hanno introdotto nelle specifiche un requisito per il calcestruzzo a resistenza decisamente importante nei riguardi del Dmax:

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In sintesi, il progettista dovrà prescrive un Diametro nominale inferiore e un Diametro nominale superiore e il produttore dichiarerà nelle qualifiche dei propri materiali, e sulla base dei dati stampati nel DDT, quale Diametro massimo ha utilizzato nel calcestruzzo che si sta consegnando.

Con questa prescrizione la tecnologia del calcestruzzo incomincia a prendere atto del fatto che l’innovazione apportata dai calcestruzzi autocompattanti, fondamentalmente rivolta alla riduzione sia del Dmax dell’aggregato sia delle relative quantità in termini di proporzionamento, ha e avrà delle conseguenze reali anche nei conglomerati cementizi tradizionali.

In sintesi, la riduzione del Diametro massimo dell’aggregato comporta una riformulazione del progetto della miscela, orientando il tecnologo verso indicatori o parametri dei mix diversi da quelli della tecnologia ordinaria.

Ciò che caratterizza, o che caratterizzerà, un mix design di un calcestruzzo moderno con un Dmax ridotto non è più la curva granulometrica ottenuta seguendo più o meno le curve ideali che conosciamo, ma, più precisamente, il rapporto tra fase fluida e fase solida del calcestruzzo, il calcolo del Volume della matrice che dovrà avvolgere bene le superfici specifiche dei materiali, fibre comprese, per raggiungere quella classe di consistenza.

Pertanto, è bene che i produttori prendano atto di questa evoluzione assolutamente positiva della tecnologia del calcestruzzo che ha, indirettamente, lo scopo di ottenere miscele più “robuste” e più conformi alla destinazione d’uso (riprenderemo più avanti questa definizione).

La Classe di Consistenza del Calcestruzzo

La Classe di Consistenza è prescrizione delicatissima. È la vera sfida del futuro. Investe professionalità, conoscenze specifiche in rapporto alla qualità del lavoro e, è bene dirlo, costi superiori inevitabili.

Se nelle Classi di esposizione ambientali si sono fatti passi concreti, pur avendo richiesto tempi piuttosto lunghi, nella definizione e prescrizione corretta delle Classi di Consistenza i produttori dovranno svolgere lo stesso lavoro di impegno e comunicazione che hanno svolto per far conoscere le classificazioni di esposizione ambientali delle strutture.

Ancor oggi si leggono prescrizioni di lavorabilità non sempre coerenti con la destinazione d’uso del calcestruzzo che possono mettere in serio pericolo la qualità dell’opera.

Molti anni fa, recandomi presso un produttore tedesco di calcestruzzo preconfezionato, rimasi sorpreso dall’impiego così frequente della Tavola a Scosse per la determinazione del valore dello spandimento invece del cedimento al cono di Abrams, e non solo per calcestruzzi fluidi e superfluidi.

Molti colleghi e amici mi attribuiscono la “responsabilità” di aver introdotto alcuni anni fa, forse per la prima volta, in alcuni importanti lavori l’impiego della Tavola a Scosse per la determinazione della lavorabilità per le qualifiche di calcestruzzi in Classe di Consistenza F5, in sostituzione di una prescrizione in di S5 (≥ 220 mm) che non veniva accettata dalla Committenza.

In verità, non ho mai dato torto ai progettisti che non prescrivevano in Classe di Consistenza S5 quei calcestruzzi la cui destinazione d’uso, invece, avrebbe richiesto caratteristiche reologiche tipiche dei calcestruzzi superfluidi.

La ragione è ben nota: la Classe di Consistenza S5 non ha valori limiti di controllo, contrariamente alle altre Classi, e l’esito positivo non indica che il calcestruzzo sia idoneo o conforme alla destinazione d’uso.

In sintesi, una risposta, quella al cono di Abrams, nettamente soggettiva, imprecisa e non affidabile come del resto cita la UNI EN 206:2014 nell’Appendice L:

Nel caso della Tavola a Scosse la vibrazione indotta al materiale mediante i 15 colpi della piastra superiore conferisce al calcestruzzo la sollecitazione a “muoversi” interagendo con il Volume della Matrice e ad osservarne il comportamento reologico dopo 15 colpi.

La valutazione della prova da soggettiva passa a oggettiva con un deciso miglioramento delle proprietà reologiche del calcestruzzo.

Di seguito, due esempi di calcestruzzo, avente resistenza caratteristica ordinaria, alla qualifica F5 mediante l’impiego della Tavola a Scosse.

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Ricordo che nella UNI EN 206:2014 i valori di spandimento alla Tavola a Scosse sono i seguenti:

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in occasioni di Conferenze e Convegni, Corsi di Formazione inclusi, consiglio la prescrizione della Classe di Consistenza per strutture idonee a calcestruzzi superfluidi in questi termini: S5/F5.

Naturalmente, molte verifiche tecnologiche eseguite su materiali anche di natura diversa testimoniano che l’impiego della Tavola a Scosse richiede un Volume di Matrice del calcestruzzo superiore rispetto al Volume di matrice che si ottiene con una progettazione della miscela in S5.

Il costo della miscela, pertanto, è superiore, stante la necessità di considerare costituenti aggiuntivi di Tipo I e di Tipo II (Filler calcareo e aggiunte pozzolaniche); è superfluo aggiungere che tale aumento rappresenta una barriera che ci impedirà un salto qualitativo significativo.

In sintesi, alla fine di questi ultimi paragrafi, si può concludere che la tecnologia del calcestruzzo moderno si baserà sulla constatazione che gli studi di progettazione delle miscele avranno come scopo di definire il calcestruzzo come materiale bifasico: una fase fluida che fa “muovere” il conglomerato cementizio e una fase solida uniformemente dispersa nella prima.

Calcestruzzi fibrosi

Le fibre polimeriche, nelle loro varie caratteristiche fisico meccaniche e in termini di destinazione d’uso (indice di duttilità o fuoco), così come le fibre metalliche, rappresentano una realtà estremamente positiva.

Non entrerò nel merito della questione, per motivi non solo di spazio ma anche di complessità tecnica.

Desidero ricordare che entrai nel merito dei mix design dei calcestruzzi fibrosi sulla rivista IN CONCRETO n. 97, Filler e Mix Design.

Nel corso degli ultimi anni è stato fatto un lavoro estremamente positivo in termini di documentazione normativa, Raccomandazioni di settore, Linee Guida ministeriali, pubblicazioni da parte di strutturisti atte a qualificare il materiale in tutti i suoi aspetti. 

Posso semplicemente aggiungere una serie di considerazioni che rappresentano una sintesi e una base di riflessione su cui impostare un lavoro futuro:

• Il calcestruzzo fibroso non è un “normale” calcestruzzo al quale si aggiungono qualche kilogrammo di fibre per metro cubo

• Il calcestruzzo fibroso è un prodotto diversamente studiato e, di conseguenza, deve avere il suo prezzo

• La qualifica deve essere fatta dal produttore di calcestruzzo e solo da lui!!

• I calcestruzzi fibrosi vanno sempre qualificati con l’impiego della Tavola a Scosse

• La Tavola a Scosse è l’unico strumento che permette al produttore di osservare se il Volume della Matrice è in grado di avvolgere l’enorme superficie specifica delle fibre e assicurare il raggiungimento della Classe di Consistenza prescritta

• La quantità di fibre, metalliche o polimeriche strutturali, deve essere impiegata sulla base di specifiche da parte del progettista

• Non penso che l’aggiunta di 1,5 kilogrammi di fibre al metro cubo di calcestruzzo possa realmente apportare contributi fisico meccanici apprezzabili: se vogliamo “metterci l’anima in pace” lo si faccia pure, ma una cosa è la scienza un’altra è un alibi di tipo pseudo-filosofico

Calcestruzzi innovativi

Come molti lettori sanno, ho avuto sempre estrema simpatia per i prodotti innovativi.

Molti produttori di calcestruzzo propongono calcestruzzi tipo drenanti, colorati, per pavimenti stampati, autocompattanti, ad alta resistenza chimica, ecc.

Naturalmente, sono del tutto d’accordo su tali scelte da proporre alla clientela tecnica e commerciale.

Vi sono, comunque, alcune considerazioni da tenere presente che possono rappresentare degli utili suggerimenti:

• Nella maggioranza dei casi, i prodotti citati non sono semplici prodotti di “vendita”, ma richiedono una conoscenza che va anche al di là di una semplice fornitura di calcestruzzo

• In pratica, le conoscenze devono estendersi a imprese e prescrittori senza dimenticare le Committenze

• Il settore del calcestruzzo non mai avuto particolari risorse che si potessero dedicare allo sviluppo tecnico e comunicativo

• Inoltre, tali prodotti rientrano in quello che si definisce sistema: e per un prodotto di sistema si deve avere a disposizione una documentazione idonea, completa e.. “accattivante”: non semplici depliant come generalmente si è soliti leggere, ma documentazioni mirate e complete su ogni specifico calcestruzzo

Avendo avuto rapporti istituzionali con alcuni colleghi di altre Associazioni Europee di produttori di calcestruzzo (Francia e Inghilterra), debbo dire che tali Associazioni si sono fatte carico di fornire ai propri associati documentazioni tecnico scientifiche di altissimo pregio.

La proposta non partiva, quindi, dal produttore bensì da un’istituzione nazionale riconosciuta e apprezzata.

Resistenza caratteristica

Ho già parlato dell’importanza delle Classi di esposizione e ho detto che è stato sicuramente un traguardo raggiunto.

Non ho ancora scritto nulla sulla Resistenza caratteristica, per la semplice ragione che la resistenza meccanica non è e non deve essere motivo di ricerca ma di verifica dal momento che la resistenza meccanica dipende dal rapporto a/c.

Quello che intendo dire è che il DM del 2008 ha già chiarito l’equazione che lega la resistenza media e la resistenza caratteristica.

Il margine deve essere di 10 MPa e questo vale per tutti i calcestruzzi.

Conclusioni

La specializzazione, i calcestruzzi a destinazione d’uso, la proposta dei requisiti prescrittivi conformi e coerenti con la struttura sono da considerarsi ancora materia per il futuro dei nostri produttori. 

Se questo è il percorso, listini e documentazioni devono essere studiati bene e ciò che un cliente legge nel listino deve successivamente essere ritrovato in una documentazione esaustiva dell’argomento.