L'influsso della maturazione termica sulle caratteristiche di durabilità degli elementi prefabbricati in calcestruzzo

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L'influsso della maturazione termica sulle caratteristiche di durabilità degli elementi prefabbricati in calcestruzzo
TECNICA DEL CALCESTRUZZO

          Produzione di prefabbricati e controllo qualità

          L’influsso della maturazione termica sulle
          caratteristiche di durabilità degli elementi
          prefabbricati in calcestruzzo
          n J. R. Mackechnie, Concrete NZ, University of Canterbury, Nuova Zelanda
            H. Beushausen, University of Cape Town, Sudafrica
            A. Scott und V. Shah, University of Canterbury, Nuova Zelanda

          Negli anni passati il tipo e la durata del post-trattamento                ma ne consegue anche che i prodotti d’idratazione si dispon-
          degli elementi prefabbricati in calcestruzzo sono stati og-                gono nei pressi della superficie dei grani di cemento, ridu-
          getto di numerose discussioni tra gli ingegneri progettisti e              cendo in questo modo l’apporto di altra acqua al grano di
          produttori di prefabbricati. Per accelerare lo sviluppo della              cemento, cosa che in contropartita riduce anche l’ulteriore
          resistenza iniziale spesso il post-trattamento viene effet-                grado di idratazione [2]. Questo si ripercuote sulla distribu-
          tuato a temperature più elevate e di norma la durata ne-                   zione dimensionale dei pori all’interno della struttura del
          cessaria viene stabilita in base al metodo di maturazione.                 calcestruzzo, che con il ridotto grado di idratazione forma in
          Tuttavia, questo tipo di maturazione termica talvolta viene                proporzione più pori di medie e grandi dimensioni, cosa che
          messo in relazione ad una struttura più grossolana dei pori                potenzialmente può portare ad una durabilità inferiore [3]. Le
          del calcestruzzo e, quindi, ad una durabilità inferiore. L’ef-             temperature di partenza elevate superiori a 60 °C possono
          fetto vero e proprio del post-trattamento sulla durabilità                 anche rendere ancora più grossolana la microstruttura del
          degli elementi in calcestruzzo può essere valutato con il                  calcestruzzo, riducendo notevolmente il vantaggio previsto
          metodo della performance equivalente. Il presente studio                   di una maturazione anticipata [4].
          ha analizzato gli influssi della temperatura e della durata
          del trattamento termico sulle caratteristiche di durabilità                L’approccio di maturazione al quale si può ricorrere per va-
          del calcestruzzo. Dai risultati emerge che in numerosi casi                lutare la durata di post-trattamento necessaria si basa sull’as-
          il post-trattamento di calcestruzzi per la prefabbricazione                sunto che la resistenza alla compressione consenta di valutare
          tipici può terminare già dopo 24 ore senza alcuna ripercus-                la struttura generale dei pori [5]. Ma lo stabilire la maturazione
          sione negativa sulla durabilità.                                           non consente di valutare direttamente quelle caratteristiche
                                                                                     della struttura dei pori che influiscono anche sulla durabilità.
          La differenza che si verifica normalmente tra la resistenza                Ciò è illustrato nella figura 1, dove una maturazione equiva-
          prevista e quelle effettiva dei prefabbricati in calcestruzzo              lente di prefabbricati in calcestruzzo rispetto ad una matura-
          nonché l’influsso di un post-trattamento con calore tolgono                zione standard a umido richiederebbe un post-trattamento
          importanza alle direttive tradizionali sul post-trattamento                della durata di una notte a 60 °C (vedi anche [6]).
          quando si tratta della produzione di prefabbricati [1]. Le
          differenze estrinseche (lavorazione) e intrinseche (materiali)             Alcune norme, come ad esempio l’australiana AS 3600, con-
          tra calcestruzzo in opera e prefabbricati possono rendere                  sentono l’utilizzo del metodo di maturazione per stabilire la
          possibile, per questi ultimi, una riduzione della durata del               durata di post-trattamento necessaria che normalmente si
          post-trattamento, senza avere necessariamente ripercussioni                raggiunge quando il calcestruzzo è arrivato all’80% della sua
          negative sulla resistenza a lungo termine o sulla durabilità del           resistenza prevista (ad es. 24 MPa per un calcestruzzo con una
          calcestruzzo. Nel presente articolo si procede ad analizzare in            resistenza prevista pari a 30 MPa) [7]. Nel presente lavoro di
          che modo la durata di post-trattamento necessaria si possa                 ricerca si è ricorso al metodo della durabilità equivalente per
          valutare basandosi sul determinare la maturazione oppure                   analizzare l’influsso della maturazione termica sulle caratteri-
          stabilendo la durabilità equivalente.                                      stiche di resistenza e durabilità del calcestruzzo.

          Post-trattamento con calore ed effetti sulle                               Studi sperimentali
          caratteristiche del calcestruzzo
                                                                                     Gli studi sperimentali sono stati suddivisi in due parti: prova
          Il trattamento termico del calcestruzzo favorisce l’idratazione            del calcestruzzo ad alta resistenza svolta dall’University of
          rapida del cemento aumentando così la resistenza iniziale,                 Cape Town (UCT) nel Sudafrica e prova del calcestruzzo con

   22     C&PI – Calcestruzzo & Prefabbricazione International – 4 | 2021                                                           www.cpi-worldwide.com

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L'influsso della maturazione termica sulle caratteristiche di durabilità degli elementi prefabbricati in calcestruzzo
TECNICA DEL CALCESTRUZZO

                           n Dr. James Mackechnie è Education, Training and Development                                      una resistenza da moderata ad alta svolta presso l’Univer-
                           Manager presso Concrete New Zealand e risiede a Christchurch,                                     sity of Canterbury (UC) in Nuova Zelanda. Gli esperimenti
                           Nuova Zelanda. Inoltre è Adjunct Senior Researcher alla Uni-
                                                                                                                             dell’UCT miravano ad analizzare l’influsso delle tempera-
                           versity of Canterbury ed ex presidente della Learned Society of
                           Concrete New Zealand. Vanta oltre trenta anni di esperienza nel                                   ture di maturazione sulla microstruttura del calcestruzzo. Gli
                           campo della ricerca e sviluppo dei materiali da costruzione in                                    esperimenti dell’UC miravano a comparare la performance
           calcestruzzo nel settore scientifico, della consulenza e costruzione edile, sia in                                di calcestruzzi in opera tipici con quella di prefabbricati in
           Nuova Zelanda che in Sudafrica. A livello di ricerca si interessa della durabilità                                calcestruzzo, per valutare le esigenze progettuali connesse.
           del calcestruzzo e del settore delle aggiunte per il calcestruzzo.
                                                                      james@concretenz.org.nz                                In entrambi gli studi sono stati utilizzati due diversi tipi di ce-
                                                                                                                             mento prodotti in Nuova Zelanda: un CEM I (GP) multiuso
                           n Il Prof. Dr. Hans Beushausen è professore di scienza dei ma-
                           teriali da costruzione e ingegneria strutturale nonché direttore                                  e un cemento ad alta resistenza tipico della produzione di
                           dell’istituto di ricerca dei materiali di cemento all’Università di                               prefabbricati (HE). Gli additivi per il calcestruzzo utilizzati e
                           Città del Capo (UCT), Sudafrica. Dopo essersi laureato in ingegne-                                la relativa quantità aggiunta corrispondevano alla prassi nor-
                           ria civile alla HAW di Amburgo (a fine anni Novanta), nel 2000                                    malmente in uso nella rispettiva industria di prefabbricazione
                           ha conseguito il master all’UCT, dove poi nel 2005 ha conseguito                                  [8].
                           anche il titolo di dottore di ricerca. A livello di ricerca si interessa
           di tecnologia del calcestruzzo, durabilità e previsione della vita utile delle opere
           in calcestruzzo e del risanamento del calcestruzzo. Dal 2004 è redattore di C&PI.
                                                                                                                             Calcestruzzo ad alta resistenza per la produzione
                                                                     Hans.beushausen@uct.ac.za                               di elementi prefabbricati

                                                     n Vineet Shah è post-dottorando al Department of Civil & Natural        Gli studi sperimentali svolti presso l’UCT sono stati eseguiti
                                                     Resources Engineering dell’University of Canterbury nella Nuova         con due mix design del calcestruzzo, ricorrendo alla compo-
                                                     Zelanda. Nel 2018 ha conseguito il titolo di dottore di ricerca         sizione di cui alla tabella 1. L’aggregato grosso era costituito
                                                     del dipartimento di ingegneria civile dell’IIT Delhi, India. Il suo     da grovacca e come aggregato fine è stata utilizzata una mi-
                                                     principale campo di ricerca comprende la caratterizzazione e idra-
                                                                                                                             scela tipica del posto (50/50) composta da sabbia di dune
                                                     tazione dei leganti a basso contenuto di carbonio e la compren-
                                                     sione dell’influsso del tipo di legante sulla durabilità a lungo        naturale e grovacca frantumata.
                                                     termine del calcestruzzo sotto l’azione della carbonatazione.
                                                                                          vineet.shah@canterbury.ac.nz       La prova dei calcestruzzi ha compreso la determinazione
                                                                                                                             dello sviluppo della resistenza alla compressione (misurata
                             n Allan Scott è Associate Professor of Civil Engineering in Sustai-                             su provini con lato lungo 100 mm) e la definizione delle
                             nable Materials all’University of Canterbury, Nuova Zelanda. Tra                                caratteristiche di durabilità secondo il metodo sudafricano
                             i suoi principali punti di ricerca troviamo lo sviluppo di materiali
                                                                                                                             sulla permeabilità all’ossigeno [9 – 11]. L’indice di permeabi-
                             edili sostenibili (come i sistemi di leganti di silicato di magne-
                             sio), lo stabilire le performance strutturale residua e i processi                              lità all’ossigeno (Oxygen Permeability Index, OPI) consente
                             di degradazione nelle strutture in calcestruzzo armato corrose o                                una valutazione pratica e affidabile della struttura dei pori del
                             danneggiate per effetto dell’azione sismica nonché le possibilità                               calcestruzzo e della connettività dei pori e viene utilizzato in
           di sfruttare le risorse in situ (in situ resource utilization, ISRU) per materiali da                             Sudafrica per progettare e controllare la qualità di opere in
           costruzione extraterrestre.                                allan.scott@canterbury.ac.nz                           calcestruzzo nelle classi di esposizione XC (corrosione dell’
                                                                                                                             armatura a seguito di carbonatazione). In particolare, con

                                          

                                                                                                                                     
                                                                                                                                        0
                                          

                                                      !                                                                              
                                                  
                                                     !                                                     
          !"$ 

                                                                                                                           
                                          
                                                                                                                                                                      
                                                                                                                                                                                  Fig. 1: Rapporto tra
                                                                                                                                                                              indice di maturazione e
                                                                                                                                                                         
                                                                                                                                                                                    temperatura di stagio-
                                                                                                                                                                         
                                          
                                                                                                                               
                                                                                                                                  ,                                       natura del calcestruzzo
                                                                                                                                                                                   (sulla base di [6])
                                         

                                           

                                           
                                                                                                                                                    
                                                                                            

           www.cpi-worldwide.com                                                                                                                          C&PI – Calcestruzzo & Prefabbricazione International – 4 | 2021   23

03a-Technology_22-29_it.indd 23                                                                                                                                                                                        08.07.21 10:53
L'influsso della maturazione termica sulle caratteristiche di durabilità degli elementi prefabbricati in calcestruzzo
TECNICA DEL CALCESTRUZZO

          Tabella 1: Mix design di un calcestruzzo ad alta resistenza                          due miscele di riferimento e quattro miscele per prefabbricati
                                                                                               in calcestruzzo. Il calcestruzzo di riferimento è stato esposto,
            Componente/Proprietà                                                   kg/m³       in base alle condizioni comunemente usate per il calce-
                                                                                               struzzo in opera, a una temperatura di 21 °C, prima di es-
            Cemento Portland (GP oppure HE)                                        381
                                                                                               sere sottoposto a un post-trattamento a umido di tre o sette
            Acqua                                                                  160         giorni. In analogia a quanto sopra descritto, le miscele per i
            Sabbia (50/50 dune / frantumazione)                                    801         prefabbricati sono state conservate in un primo momento per
                                                                                               quattro ore a 21 °C. In seguito, è stata aumentata per due ore
            Aggregato (19 mm)                                                      1050        la temperatura, prima di esporre i provini a 21, 30, 40 o 50 °C;
            SP SikaViscoCrete -90 HE (ml)                                          1524        passate altre 18 ore sono stati sformati i provini cilindrici e la
                                                                                               superficie della prova è stata esposta ad essiccazione (21 °C
            Acc SikaRapid -2 (ml)                                                  2960
                                                                                               e 60% di umidità dell’aria).
            Rapporto A/C                                                           0,42
                                                                                               La resistenza alla carbonatazione e quella ai cloruri del cal-
          questo metodo di prova si possono determinare in modo                                cestruzzo sono state valutate dopo 28 giorni di maturazione
          molto affidabile gli influssi del mix design, della compatta-                        sulla base di prove a carbonatazione accelerata e tramite il
          zione e delle condizioni di post-trattamento sulla microstrut-                       test di migrazione del cloruro (NT Build 492) [12 - 14].
          tura del calcestruzzo.                                                               Gli studi sperimentali hanno compreso i seguenti metodi di
          I cubetti di calcestruzzo sono stati fatti maturare in presenza                      prova:
          di cinque diverse condizioni di maturazione, come sotto ri-                          • Resistenza alla compressione (1, 7 e 28 giorni).
          portato. La maturazione termica è stata eseguita nel seguente                        • I test di migrazione del cloruro sono stati svolti secondo
          modo: dopo il getto lasciare stare i provini per 4 ore e sigillarli                      NT Build 492, e dopo 24 ore di applicazione di una
          con una pellicola di plastica per evitare la perdita di acqua -                          differenza di potenziale di 30V si è provveduto a
          posizionare gli stampi in un forno a temperatura ambiente                                misurare la migrazione del cloruro risultante [13].
          e fare salire la temperatura per una durata di 2 ore al valore                       • La carbonatazione accelerata è stata determinata in
          desiderato - esporre per 18 ore i provini alla temperatura di                            base all’ISO 1920 e i provini di calcestruzzo sono stati
          maturazione con successiva sformatura - conservazione a                                  esposti per 56 giorni ad una maggiore concentrazione
          23 °C e 50% di umidità dell’aria fino al raggiungimento della                            di biossido di carbonio (2,5%) [14].
          durata della prova di 28 giorni.
          • Post-trattamento a temperatura ambiente normale                                    Risultati dell’esame
              (23 °C, 50% di umidità dell’aria)
          • Conservazione in acqua (28 giorni)                                                 L’influsso della maturazione termica sullo sviluppo della
          • Trattamento termico a 40 °C                                                        resistenza alla compressione
          • Trattamento termico a 55 °C
          • Trattamento termico a 70 °C                                                        L’influsso del trattamento termico sullo sviluppo della resi-
                                                                                               stenza alla compressione viene illustrato nelle figure 2 e 3
          Miscele con una resistenza da moderata ad alta                                       (comprese le barre degli errori per la deviazione standard)
                                                                                               sulla base dei risultati ottenuti all’UCT. Come previsto, la
          I mix design utilizzati all’University of Canterbury sono ripor-                     maturazione termica causa soprattutto all’inizio, resistenze
          tati nella tabella 2. Gli studi sperimentali sono stati svolti con                   maggiori e i valori del primo giorno dopo la produzione sono

          Tabella 2: Mix design, calcestruzzo per prefabbricazione e calcestruzzo in opera (riferimento) (kg/m³)

            Componente/Proprietà                         GP30               GP35        GP40                HE40          GP45                   HE45
                                                         Riferimento        Riferimento Prefabbricato       Prefabbricato Prefabbricato          Prefabbricato
            Cemento Portland                             265 GP             300 GP         360 GP           360 HE            380 GP             380 HE
            Acqua                                        162                165            165              158               165                158
            Sabbia                                       885                875            875              885               860                870
            Aggregato grosso                             1100               1050           1050             1050              1050               1050
            Riduttore dell’acqua (ml)                    1080               1500           1800             0                 1900               0
            Additivi aeranti (ml)                        100                0              0                0                 0                  0
            Superfluidificante (ml)                      0                  0              0                1900              0                  2000
            Rapporto A/C                                 0,61               0,55           0,46             0,43              0,43               0,41
            fc, 28 giorni (MPa)                          33,4               42,3           50,9             58,5              56,2               72,6

   24     C&PI – Calcestruzzo & Prefabbricazione International – 4 | 2021                                                                     www.cpi-worldwide.com

03a-Technology_22-29_it.indd 24                                                                                                                                  09.07.21 10:16
L'influsso della maturazione termica sulle caratteristiche di durabilità degli elementi prefabbricati in calcestruzzo
TECNICA DEL CALCESTRUZZO

                                                                                              notevolmente superiori rispetto al calcestruzzo che viene
                                                                                              fatto maturare in acqua o a condizioni ambientali. Dopo 28
                                                                                              giorni la resistenza alla compressione dei provini sottoposti a
                                                                                              maturazione termica continuava ad essere superiore a quella
                                                                                              dei provini maturali a condizioni ambientali, in particolare
                                                                                              per il calcestruzzo prodotto con il cemento multiuso (GP).
                                                                                              Nel complesso, in questo studio non è stato osservato alcun
                                                                                              effetto negativo importante della maturazione termica sulla
                                                                                              resistenza alla compressione più avanti.                                                                                                                  CENTRALI DI
                                                                                                                                                                                                                                                     BETONAGGIO PER
                                                                                                                                                                                                                                                    READY MIX
                                                                                              Coefficiente di permeabilità

                                                                                              I risultati delle prove per la permeabilità all’ossigeno sono
                                                                                              riportati in tabella 4. Un valore inferiore indica un calcestruzzo                                                                                        Soluzioni Chiavi in Mano
                                                                                              con durabilità superiore. Nel complesso la maturazione ter-
                                                                                                                                                                                                                                                 Centrali di Betonaggio Personalizzate
                                                                                              mica non ha avuto alcun influsso negativo sulle caratteristi-
                                                                                              che di durabilità dei mix design studiati, indipendentemente                                                                                         Software di Controllo CompuNet®
                                                                                              dal tipo di cemento. In tutte le temperature di stagionatura il                                                                                    Assistenza Globale e Rete Post Vendita
                                                                                              coefficiente di permeabilità era conforme ai valori misurati su
                                                                                              provini completamente sottoposti a maturazione in acqua ed
                                                                                              è risultato notevolmente inferiore a quello del calcestruzzo
                                                                                              che è stato stagionato a condizioni ambientali simulate.

                                                                                                                                         
                                                                                               

                                                                                               

                                                                                               
                                            

                                                                                                                                                                                                                     #
                                             

                                                                                                                                                                                                                      $ 
                                                                                                                                                                                                                      #
                                                                                                                                                                                                                      $ 
                                                                                              

                                                                                              

                                                                                              

                                                                                              
                                                                                                        $$%"       !%           %"$  &   %"$    &   %"$  &

                                                                                                                                                  

                                                                                                                     Druckfestigkeit (28 Tage)
                        90
                                                                                              Fig. 2: Influsso della temperatura del post-trattamento
                        80                                                                    di partenza sulla resistenza a compressione a 24 ore
                        70

                                                                                                                                                     
Druckfestigkeit (MPa)

                        60
                                                                                                   
                        50                                                                                                                                                                               HE Cement Mix
                                                                                                    
                                                                                                                                                                                                         GP Cement Mix
                        40
                                                                                                    
                        30
                                                              

                                                                                                    
                        20
                                                               

                                                                                                                                                                                                                                  #
                                                                                                                                                                                                                                   $ 
                        10
                                                                                                                                                                                                                                   #
                                                                                                                                                                                                                                  $ 
                        0
                             Natürl iche Umgebung                                                        Wasser                40-Grad C               55-Grad C               70-Grad C
                                                                                                   

                                                                                                                          Nachbehandlungsart

                                                                                                   

                                                                                                   
                                                                                                           $$%"            !%            %"$  &       %"$    &      %"$  &

                                                                                                                                                           
                                                                                                                                                                                                                                                           MCT ITALY SRL
                                                                                              Fig. 3: Influsso della temperatura del post-trattamento                                                                                           Via Perugia, 105 - 06084 Bettona (PG) Italy
                                                                                              di partenza sulla resistenza a compressione a 28 giorni                                                                                                     Tel.: +39 075 988.551
                                                                                                                                                                                                                                                       Mail: mail@marcantonini.com
                                                                                                                                   C&PI – Calcestruzzo & Prefabbricazione International – 4 | 2021                                                  www.marcantonini.com

                                   03a-Technology_22-29_it.indd 25                                                                                                                                                                                                                    08.07.21 10:54
L'influsso della maturazione termica sulle caratteristiche di durabilità degli elementi prefabbricati in calcestruzzo
TECNICA DEL CALCESTRUZZO

                                                                    Resistenza ai cloruri                                                                                      Carbonatazione accelerata

                                                                    La prova svolta presso l’University of Canterbury sulla resi-                                              La carbonatazione accelerata è stata determinata secondo
                                                                    stenza ai cloruri da parte dei calcestruzzi delle classi di resi-                                          ISO 1920 e i provini di calcestruzzo di 28 giorni sono stati
                                                                    stenza 30 e 35 MPa, anche dopo la conservazione a umido                                                    esposti al 2,5% di biossido di carbonio. La profondità di
                                                                    di tre o sette giorni, presentava valori relativamente negativi                                            carbonatazione è stata determinata dopo 56 giorni di espo-
                                                                    (fig. 5). I coefficienti di migrazione del cloruro determinati dai                                         sizione nella camera di carbonatazione (fig. 6). Dai risultati
                                                                    valori della prova anche in questo caso sono risultati superiori                                           emerge che rispetto al calcestruzzo di riferimento i mix de-
                                                                    a 18x10-12 m²/s, mentre il calcestruzzo per prefabbricazione                                               sign per la fabbricazione hanno anche senza maturazione
                                                                    aveva una resistenza ai cloruri da moderata a buona, con co-                                               a umido attiva una profondità di carbonatazione simile o
                                                                    efficienti di diffusione da 6-15x10-12 m²/s. La temperatura otti-                                          inferiore, quindi una migliore durabilità. Le profondità di
                                                                    male di post-trattamento di partenza è risultata essere di circa                                           carbonatazione si riducevano anche con una maturazione
                                                                    40 °C e sono stati misurati coefficienti di diffusione superiori                                           maggiore indotta riscaldando il calcestruzzo (temperature di
                                                                    quando la temperatura veniva aumentata portandola a 50 °C.                                                 maturazione di partenza superiori miglioravano la resistenza
                                                                    Un effetto simile del trattamento termico è già stato descritto                                            alla carbonatazione).
                                                                    da altri ricercatori [15, 16]. In generale, il calcestruzzo conte-
                                                                    nente cemento HE presentava coefficienti di migrazione infe-                                               Discussione
                                                                    riori a quelli di calcestruzzo simile con cemento GP.
                                                                                                                                                                               Per determinare la durata di post-trattamento necessaria, la
                                                                                                                                                                               semplice osservazione della maturazione del calcestruzzo a
                                                                                                                                                                               temperature di maturazione elevate offre un quadro insuffi-
                                                                                                                                                                               ciente e di regola si può applicare soltanto a temperature
                                                                                                 !
                                                                                                                                                                               sotto i 50 °C. Inoltre, la stima della durabilità del calcestruzzo
                                 
                                                                                                                                                                               sulla base della resistenza alla compressione è fuorviante,
                                                                                                                                                                               soprattutto per quei calcestruzzi che vengono prodotti
                                 

                                                                                                                                                                        con legante a reattività più lenta, come per esempio il cal-
                                                                                                                                             #$       cestruzzo con cenere volante. Risulta evidente in figura 7,
                                                  
                                                                                                                                                                               dove la resistenza alla compressione una volta concluso il
    

                                                                                                                                                                               rispettivo post-trattamento viene comparato con il coeffi-
                                                                                                                                                    #$ 

                                                  
                                                                                                                                                                               ciente di migrazione del cloruro a 28 giorni. Mentre il calce-
                                                  
                                                                                                                                                                               struzzo per prefabbricazione post-trattato per 24 ore eviden-
                                                                                                                                                                       ziava un riferimento adeguato alla maturazione (ad es. una
                                                                                                                                                                       resistenza da moderata a buona ai cloruri con una resistenza
                                 
                                                                                                                                                                               di oltre 24 MPa), i calcestruzzi di riferimento in alcuni casi, pur
                                                                                                                                                                               avendo resistenze superiori a 24 MPa, presentavano ugual-
                                                                                                                                                                               mente valori inferiori per quanto riguarda la resistenza ai
                          
                                                                           $$%"   !%         %"$  &    %"$    &    %"$  &

                                                                                                                                                        cloruri. Analogamente l’utilizzo dell’approccio dell’indice di
                                                                                                                                                                               maturazione non offre una base affidabile per prevedere la
                                                                    Fig. 4: Influsso della temperatura di post-trattamento                                                     resistenza alla carbonatazione, osservata soprattutto per i cal-
                                                                    di partenza sul coefficiente di permeabilità                                                               cestruzzi di riferimento con una resistenza moderata di circa

                                                                    

                                                                    
                                                                                                                                                                                            %
                                                                                                                                                                                       &
              !$"#   

                                                                    

                                                                                                                                                                                                       

                                                                    
                                                                                                                                                                                                          Fig. 5: Coefficienti di migrazione
                                                                                                                                                                                                      
                                                                                                                                                                                                      
                                                                                                                                                                                                               del cloruro, misurato dopo
                                                                                                                                                                                                           28 giorni di maturazione
                                                                                                                                                                                                        
                                                                    

                                                                     
                                                                                                                                                                   
                                                                                                                 !           !$!

   26                                                               C&PI – Calcestruzzo & Prefabbricazione International – 4 | 2021                                                                                               www.cpi-worldwide.com

03a-Technology_22-29_it.indd 26                                                                                                                                                                                                                      09.07.21 10:16
L'influsso della maturazione termica sulle caratteristiche di durabilità degli elementi prefabbricati in calcestruzzo
TECNICA DEL CALCESTRUZZO

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                                                                                                                                Temp. e durata
                                                                                                                              del post-trattamento
                                             12

                                             10                                                                                        21-7d   21-3d
         Profondità di carbonatazione (mm)

                                                                                                                                                         Fig. 6: Risultati delle
                                             8
                                                                                                                                                         prove della carbo-
                                                                                                                                       21-1d   30-1d
                                                                                                                                                         natazione accelerata
                                             6
                                                                                                                                                         dopo 56 giorni di
                                                                                                                                                         esposizione
                                             4                                                                                         40-1d   50-1d

                                             2

                                             0
                                                  GP30   GP35           GP40             HE40             GP45         HE45

                                                            Tipo di cemento e classe di resistenza alla compressione

                     30 MPa. Quanto sopra è illustrato in figura 8, il calcestruzzo                          Raccomandazioni
                     di riferimento con resistenza inferiore ha presentato, rispetto
                     al calcestruzzo per prefabbricazione, profondità di carbona-                            Se i produttori di prefabbricati in calcestruzzo a causa delle
                     tazione costantemente superiori durante la prova secondo                                resistenze iniziali necessarie utilizzano un calcestruzzo che
                     ISO 1920.                                                                               ha una resistenza superiore a quella richiesta nel progetto
                                                                                                             strutturale, ciò non soltanto consente una manipolazione in

                     www.cpi-worldwide.com                                                                                    C&PI – Calcestruzzo & Prefabbricazione International – 4 | 2021   27

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L'influsso della maturazione termica sulle caratteristiche di durabilità degli elementi prefabbricati in calcestruzzo
TECNICA DEL CALCESTRUZZO

                                                                 

                                                                                                                     

                                                                                               
           !$"#   

                                                                 

                                                                                                                                                                                                            

                                                                                                                                                                                                            
                                                                                                                                                                                                             
                                                                                                                                                                                                                            Fig. 7: Confronto della resistenza a
                                                                                                                                                                                                                            compressione terminato il rispettivo
                                                                 
                                                                                                                                                                                                             

                                                                                                                                                                                                            
                                                                                                                                                                                                                            post-trattamento con il coefficiente
                                                                                                                                                                                                            
                                                                                                                                                                                                                     di migrazione del cloruro a 28 giorni

                                                                  
                                                                                                                                                                                  

                                                                                          !$       "  !!!!!                          

                                                                                                                                                                               
                                                                                                                                                                                                                            

                                                                                                                                                                               

                                                                                                                                                                               
                                                                                                                                                                                                                            
                                                                                                                                            !%!$

                                                                                                                                                                               
                                                                                                                                                                                                                                                                                         

                                                                          Fig. 8: Confronto della resistenza                                                                                                                                                                             

                                                                               a compressione (terminato il
                                                                                                                                                                                                                                                                                          
                                                                                                                                                                                                                                                                                          

                                                                            rispettivo post-trattamento) con                                                                                                                                                                             

                                                                            la profondità di carbonatazione
                                                                                                                                                                                                                                                                                         
                                                                                                                                                                                                                                                                                         
                                                                                                                                                                                                                                                                                         

                                                                                                                                                                                

                                                                                                                                                                                
                                                                                                                                                                                                                                                                   

                                                                                                                                                                                                    !$    "  !!!!!   

          anticipo, bensì di regola genera anche un potenziale di du-                                                                                                                              sistenza superiore prevista e di conseguenza di una migliore
          rabilità superiore. Il miglioramento della qualità della micro-                                                                                                                          durabilità rispetto ad un calcestruzzo in opera per quanto
          struttura del calcestruzzo si manifesta anche nel caso in cui la                                                                                                                         riguarda la realizzazione strutturale e concettuale degli ele-
          maturazione iniziale abbia luogo senza trattamento a umido                                                                                                                               menti.
          attivo. Per sfruttare i vantaggi a ciò connessi nella produzione,
          andrebbe messo a punto un metodo per il controllo qualità                                                                                                                                Conclusioni
          sulla cui base si possono ottimizzare i mix design e i metodi
          di produzione. Una possibilità pratica è quella di utilizzare                                                                                                                            Dai risultati del presente studio emerge che l’approccio
          metodi di prova basati sulla prestazione in relazione agli in-                                                                                                                           dell’indice di maturazione nella stima della durata di post-trat-
          dicatori di durabilità.                                                                                                                                                                  tamento necessaria del calcestruzzo con una resistenza mo-
                                                                                                                                                                                                   derata ha scarsa utilità. È risultato evidente dal confronto
          L’esperienza fatta con la fornitura di prefabbricati in calce-                                                                                                                           della prestazione del cemento HE con il cemento GP e anche
          struzzo lascia supporre che i prefabbricati vengano prodotti                                                                                                                             dall’analisi dei cambiamenti microstrutturali che si verificano
          spesso con un calcestruzzo che ha una resistenza da uno a                                                                                                                                con temperature di maturazione elevate. Spesso i semplici
          due gradi superiore a quanto indicato (ad es. classe 40 MPa                                                                                                                              calcoli della maturazione non offrono una base affidabile per
          per 30 MPa oppure 45 MPa per 35 MPa). Il presente studio                                                                                                                                 valutare le caratteristiche di durabilità in presenza di tempe-
          ha dimostrato che di regola questo approccio concede una                                                                                                                                 rature di maturazione elevate, normalmente oltre i 50-60 °C,
          durabilità sufficiente, anche se i prefabbricati in calcestruzzo                                                                                                                         e di tipi di calcestruzzo diversi.
          non vengono esposti ad un post-trattamento attivo con                                                                                                                                    La qualità del copriferro può essere influenzata dalla tem-
          l’umidità.                                                                                                                                                                               peratura e dalla durata del post-trattamento fissato nello
          In generale, gli ingegneri progettisti e i produttori di elementi                                                                                                                        stabilimento di prefabbricazione. Questo effetto può essere
          prefabbricati in calcestruzzo dovrebbero tener conto della re-                                                                                                                           gestito e valutato con l’attuazione di un idoneo programma

   28     C&PI – Calcestruzzo & Prefabbricazione International – 4 | 2021                                                                                                                                                                                                    www.cpi-worldwide.com

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03a-Technology_22-29_it.indd 28                                                                                                                                                                                                                                                                      08.07.21 10:54
L'influsso della maturazione termica sulle caratteristiche di durabilità degli elementi prefabbricati in calcestruzzo
TECNICA DEL CALCESTRUZZO

          sperimentale di controllo qualità sulla base della misurazione                    [8]    Mackechnie, J., Scott, A., Beushausen, H., Shah, V. (2021), ‘Time
                                                                                                   to Cessation of Curing for Precast Concrete Based on Equivalent
          di semplici indicatori di durabilità.                                                    Durability Performance’, SESOC Journal - Structural Engineering
                                                                                                   Society of New Zealand, Vol. 34, April 2021, pp. 66 – 73.
          Ringraziamento                                                                    [9]    Nganga, G., Alexander, M.G., Beushausen, H., ‘Practical Implemen-
                                                                                                   tation of the Durability Index performance-based design appro-
                                                                                                   ach’, Construction and Building Materials, Vol 45, August 2013, pp.
          L’University of Canterbury apprezza il finanziamento da parte                            251-261, 2013.
          del Precast Sector of Concrete New Zealand, che ha consen-                        [10]   South African Bureau of Standards (SABS). South African National
          tito l’acquisto della camera di carbonatazione.            n                             Standard (SANS): Civil engineering test methods Part CO3-1: Con-
                                                                                                   crete durability index testing – Preparation of test specimens (SANS
                                                                                                   3001-CO3:2015). Pretoria. SABS Standards Division, 2015.
          Bibliografia                                                                      [11]   South African Bureau of Standards (SABS). South African National
                                                                                                   Standard (SANS): Civil engineering test methods Part CO3-2: Con-
          [1]       American Society for Testing and Materials, ASTM C1074 – Stan-                 crete durability index testing – Oxygen permeability test (SANS
                    dard practice for estimating concrete strength by the maturity                 3001-CO3-2:2015). Pretoria. SABS Standards Division, 2015.
                    method, ASTM, 2017.                                                     [12]   Alexander, M.G. and Beushausen, H. (2019), ‘Durability, service life
          [2]       Verbeck, J.G. and Helmuth, R.H., ‘Structures and physical pro-                 and modelling for reinforced concrete structures – review and criti-
                    perties of cement paste’, Proc. 5th Int. Cong. Chem. Cem. Tokyo,               que’, Cement and Concrete Research, 122, 17-29.
                    (1968).                                                                 [13]   Nordtest Method, NT Build 492 – Chloride migration coefficients
          [3]       Reinhardt, R.-W. and Stegmaier, M., ‘Influence of heat curing on               from non-steady-state migration experiments, 1999, Finnland.
                    the pore structure and compressive strength of SCC’, Cement and         [14]   International Standards Organization, ISO 1920-12: Determination
                    Concrete Research, 36 (2006) 879-885.                                          of the carbonation resistance of concrete – accelerated carbona-
          [4]       Detwiler, R.J., Fapohunda, C.A. and Natale, J., ‚Use of supplemen-             tion method, Geneva, 2015.
                    tary cementing materials to increase the resistance to chloride         [15]   Wang, Q., Shi, M., Wang, D., ‘Influence of elevated curing tempe-
                    ion penetration of concretes cured at elevated temperatures’, ACI              rature on the properties of cement paste and concrete at the same
                    Mater. J. 91 (1994), 63-66.                                                    hydration degree’, Wuhan Univ. of Tech. (2017) 1344-1351.
          [5]       Ballim, Y. and Graham, P.C., ‘A maturity approach to the rate of heat   [16]   Garcia Calvo, J.L., Alonso, M.C., Fernandez Luco, L., Robles Velasco,
                    evolution in     concretes’, Mag. Conc. Res., 55 (2003) 249-256.               M., ‘Durability performance of sustainable self-compacting con-
          [6]       Mackechnie, J., Scott, A. (2019), ‘Time to cessitation of curing of            cretes in precast products due to heat curing’, Constr. Build. Mater.
                    concrete using the maturity method or by equivalent durability te-             111, (2016) 379-385.
                    sting’, Concrete NZ Conference, 2019.
          [7]       Standards Australia, AS 3600:2018 – Concrete structures standard,
                    2018, Canberra, Australia.

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L'influsso della maturazione termica sulle caratteristiche di durabilità degli elementi prefabbricati in calcestruzzo L'influsso della maturazione termica sulle caratteristiche di durabilità degli elementi prefabbricati in calcestruzzo
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