La valutazione della Resistenza all'Usura dei Pavimenti in Calcestruzzo

La resistenza all’usura è una prestazione spesso importante, soprattutto in alcuni ambiti industriali e della logistica, e in base alla quale si può classificare la pavimentazione. Tuttavia la determinazione di tale prestazione è confusa con la prestazione di resistenza all’abrasione dei materiali proposti all’uso. 

Che cosa è la resistenza all'usura di una pavimentazione

Le linee guida CNR DT-211 “Istruzioni per la progettazione, l’esecuzione ed il controllo delle pavimentazioni di calcestruzzo”, recitano quanto segue:

“10.3.2.1 Resistenza all'usura: I requisiti di resistenza all'usura da verificare sull’opera finita sono di difficile definizione, data la forte dipendenza dal tipo di materiale, dal calcestruzzo e dalle modalità di posa e dalle condizioni generali e ambientali di realizzazione e stagionatura. Nel caso che contrattualmente sia prevista una verifica in opera è opportuno stabilire preventivamente il metodo di prova e le modalità di valutazione. Per le prove sui singoli materiali possono essere utilizzati in laboratorio il metodo Bohme (UNI EN 13813) e la prova BCA (EN 13892-1 e EN 13892-4). “

Tutto perfetto.

Rileggiamo l’ultima frase: “ Per le prove sui singoli materiali possono essere utilizzati in laboratorio il metodo Bohme e la BCA”.

Cosa significa “in laboratorio”? Sicuramente significa che la prova è realizzata su un campione e non in situ.

La differenza più significativa fra le due metodologie è rappresentata dal fatto che mentre la prova BCA si può fare in situ sulla superficie del pavimento, la prova Bohme si fa solo in laboratorio. Nella realtà le due prove sono molto diverse e rappresentative di due sollecitazioni molto differenti fra loro:

  • la BCA fornisce la risposta ad una sollecitazione provocata da sforzo misto compressione-taglio,
  • la Bohme fornisce risposte in base a sollecitazioni di abrasione forzata.

LA PROVA BCA

usura-pavimenti-industriali-macchina-bca-700.jpg

  Foto della macchina per la prova BCA. La foto ritrae una procedura di valutazione della resistenza all’abrasione per la caratterizzazione della prestazione AR secondo CNR DT-211. 

usura-pavimenti-industriali-macchin-macchina-bca-bca-700.jpg

Figura: Dettaglio di una delle tre ruote metalliche 

pavimenti-industriali-misurazione-della-profondita-del-solco.jpg

Immagine: Misurazione della profondità del solco

 

esempio-report-prova-usura-700.jpg

Esempio di report 

Come si può vedere, la macchina per la prova si trasporta in situ, viene fissata al pavimento ed esegue la prova di resistenza all’abrasione della superficie dell’opera in base alla misurazione della profondità del solco risultante dalla sollecitazione provocata dalla rotazione delle tre ruote metalliche caricate con un peso gravante sull’asse rotazionale.

La norma che regolamenta la prova BCA è la UNI EN 13892-4:2005 Metodi di prova dei materiali per massetti - Parte 4: Determinazione della resistenza all'usura BCA. Nella norma si stabiliscono le caratteristiche delle ruote metalliche, del peso sull’asse , il numero di giri/min ed il tempo di sollecitazione.

Di seguito un estratto sulle caratteristiche dei provini da analizzare.


“6 PREPARAZIONE DEI PROVINI 

La resistenza all’usura BCA deve essere misurata su 3 provini ottenuti in conformità alla EN 13892-1. 

Come provini devono essere utilizzate delle solette quadrate con un bordo di almeno 500 mm di lunghezza e 50 mm di spessore. 

Qualora il materiale per massetti non sia destinato all’applicazione ad un tale spessore, dovrebbe essere applicato ad un supporto di calcestruzzo come da EN 13892-1. 

La faccia di contatto e la faccia opposta del provino devono essere parallele e piane. 

Assicurarsi che il provino abbia la superficie asciutta e priva di contaminazioni. L’eventuale presenza di polvere, sporcizia o detriti deve essere rimossa con una spazzola o aspirapolvere. “


In base alle indicazioni della norma un pavimento soddisfa (in modo generoso) i requisiti dimensionali del provino da analizzare a patto che la faccia da analizzare sia ortogonale all’asse della macchina.

I risultati della prova possono essere poi impiegati per la verifica della prestazione effettiva nei confronti della prestazione progettuale espressa in tal senso oppure per verificare che la pavimentazione rientri nella classe di abrasione AR prevista contrattualmente.

 

LA PROVA BOHME

macchina-bohme-prova-usura-700.jpg Macchina per prova Bohme

 

macchina-bohme-prova-usura-particolari-700.jpg 

Dettagli della macchina Bohme

 

macchina-bohme-prova-usura-campioni-700.jpg 

Campioni  sottoposti a prova Bohme

 

Come si può notare la prova Bohme viene realizzata su campioni di forma e dimensione ben definita.

La macchina è composta da un disco rotante e da un braccio che vincola il provino trattenendo una delle sue facce sul disco. Questo braccio oltre a trattenere il provino, imprime un carico determinato dal contrappeso presente all’estremità del braccio stesso. La prova consiste nella misurazione della variazione di massa e di volume del campione provocate da 16 cicli di 22 rotazioni del disco. L’abrasione è provocata e favorita dal cospargimento di 20gr di uno speciale abrasivo (corundum) sul disco durante la prova.

Anche per la prova Bohme il campione deve possedere precise misure e forma secondo quanto disposto in tal senso dalla norma UNI EN 13892-3:2015 Metodi di prova per materiali per massetti - Parte 3: Determinazione della resistenza all'usura con il metodo Böhme


“7 Preparazione dei campioni 

La resistenza all'usura Böhme è misurata sulla superficie superiore come getto di 3 campioni realizzati in conformità con EN 13892-1 o tagliati da massetto. Come provini devono essere utilizzati cubi con una lunghezza del bordo di (71 ± 1,5) mm. In alternativa possono essere utilizzati blocchi quadrati, della stessa lunghezza del bordo, ma uno spessore minimo di 30 mm compresa l'eventuale lastra di supporto. La faccia di contatto, cioè la faccia da provare e la faccia inferiore del provino, devono essere parallele e piatte. Per determinare la riduzione di spessore, la superficie inferiore deve essere, se del caso, rettificata parallelamente o altrimenti lavorata in modo da essere parallela.”


La prova Bohme può essere effettuata su campioni realizzati in conformità alla UNI EN 13892-1:2004 Metodi di prova dei materiali per massetti - Parte 1: Campionamento, confezionamento e maturazione dei provini che recita quanto segue:


. “1  SCOPO E CAMPO DI APPLICAZIONE 


. La presente norma europea specifica un metodo per il campionamento dei materiali per massetti, per il confezionamento e la maturazione di provini per le successive prove. 
Il presente metodo si applica a materiali a secco (in sacchi o sfusi) o materiali per massetti appena miscelati (premiscelati o miscelati in sito) o prodotti preconfezionati o forniti in pacchi pronti da miscelare. 
…….omissis……..”


Se l’obiettivo è la determinazione della prestazione di resistenza all’abrasione della superficie dell’opera, la prestazione dei compositi da impiegare è fondamentale, ma ancora piu’ importante è il modo con cui tali materiali vengono messi in opera. Di conseguenza l’impiego di premiscelati con elevate resistenze non sempre determina il risultato richiesto e, ai fini della prestazione del pavimento, ciò che conta è la prestazione finale dell’opera.

Per quanto sopra esposto la Bohme sembrerebbe maggiormente identificativa del comportamento delle malte premiscelate da mettere in opera piu’ che del pavimento. Tuttavia è possibile valutare la prestazione del pavimento stesso passando per l’estrazione di campioni identificativi del pavimento.

Secondo quanto indicato dalla norma, infatti, la prova Bohme è identificativa della prestazione della superficie del massetto se dal massetto stesso si riescono ad estrarre almeno 3 campioni di dimensioni (71 ± 1,5) mm x 30mm di spessore minimo.

 

FINITURE E TRATTAMENTI SUPERFICIALI

Il grado di finitura superficiale influisce notevolmente sui risultati delle prove di abrasione BCA e Bohme. Il motivo è facilmente condivisibile se si tiene conto dello sforzo cioè della forza applicata alla superficie:

  • Se la superficie è perfettamente liscia la superficie di contatto è totale.
  • Se la superficie è rugosa la superficie di contatto diminuisce e, quindi, a parità di forza applicata aumenta l’effetto della pressione risultante dalla sollecitazione.

Di conseguenza più è liscia una superficie e maggiore è la resistenza all’abrasione risultante dalle prove BCA e Bohme. Una finitura levigata con appositi utensili diamantati, ad esempio, aumenta la resistenza all’abrasione. Una finitura scopata diminuisce la resistenza all’abrasione.

"In ogni caso le prestazioni di resistenza all’abrasione aumentano con l’aumentare della qualità degli idrati e, quindi, con la diminuzione della porosità della malta cementizia superficiale. "

La porosità delle paste cementizie può essere ottimizzata riducendo il rapporto a/c, ottimizzando la maturazione umida evitando sbalzi termici ed impegnando l’idrossido di calcio in presenza di acqua con pozzolane, super-pozzolane o cristallizzanti.

E’ da notare che questi ultimi accorgimenti aumentando la prestazione meccanica aumentano anche la rigidezza  a scapito della resilienza. Di conseguenza ai fini della resistenza agli urti violenti è bene verificare se la fragilità conseguente la rigidezza di fatto non costituisca un limite alla durabilità.

 

CONCLUSIONI

La prestazione Bohme delle malte o dei prodotti cementizi non è indicativa della prestazione finale del pavimento.

La prova Bohme è indicativa della prestazione del pavimento solo se in laboratorio vengono analizzati campioni estratti dal pavimento secondo quanto disposto dalla norma EN 13892-3.

La prova BCA realizzata in situ fornisce le prestazioni effettive dell’opera secondo il medesimo sistema di valutazione.

Attualmente la classificazione AR del CNR DT-211 avviene solo in base alla prova BCA. 

La mancata definizione nel documento della corretta implementazione della prova Bohme sulle effettive prestazioni del pavimento, contribuisce a generare situazioni di confusione sulla prestazione delle malte in relazione alla prestazione del pavimento.