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Calcestruzzo, gli additivi nelle miscele: tipologie e vantaggi

Spesso, per esempio per contrastare le condizioni atmosferiche, è necessario un calcestruzzo con particolari caratteristiche, come la maggiore lavorabilità. E la resistenza ultima deve rimanere inalterata. Vediamo come.

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Diviene pertanto importante l’utilizzo di particolari prodotti che consentano di facilitare il lavoro in cantiere e allo stesso tempo avere un calcestruzzo di qualità. In commercio esistono diversi tipi di additivi per migliorare le caratteristiche del calcestruzzo quali ad esempio il contenuto d’aria, la fluidità, il ritiro, i tempi di presa e la finitura superficiale. Gli additivi non sempre sono necessari come non sempre è opportuno il loro utilizzo. Spesso però favoriscono il raggiungimento di particolari prestazioni richieste in fase progettuale. Diviene pertanto importante conoscerli e saperli utilizzare.

Gli additivi vanno scelti in funzione di diversi aspetti quali la compatibilità con il cemento utilizzato, il tipo di inerti utilizzati e la relativa curva granulometrica. Altri aspetti molto importanti sono anche il clima, la temperatura di getta e l’umidità ambientale. Pertanto è bene che a monte vi sia un test effettuato in laboratorio sulla compatibilità tra additivo e cemento utilizzato, al fine di garantire una corretta modalità di utilizzo dell’additivo nell’impasto e del relativo tempo di miscelamento affinché l’additivo svolga efficacemente il suo lavoro.

Un aiuto ci viene dato dalla norma UNI EN 934-2, “Additivi per calcestruzzo, malta e malta per iniezione – Parte 2: Additivi per calcestruzzo – Definizioni, requisiti, conformità, marcatura ed etichettatura”. Essa definisce additivo per calcestruzzo un materiale aggiunto all’impasto, durante il procedimento di miscelazione, in quantità non maggiore del 5% in massa rispetto al cemento, allo scopo di modificare le proprietà della miscela allo stato fresco e/o indurito.

Le principali tipologie di additivi più frequentemente utilizzati sono:

  • superfluidificanti;
  • aeranti;
  • acceleranti ritardanti;
  • agenti espansivi.

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Gli additivi nelle miscele di calcestruzzo

I superfluidificanti

Gli additivi superfluidificanti sono prodotti che sono aggiunti agli impasti cementizi in misura del 2% sul peso del cemento. Tali additivi mantengono bassi rapporti di acqua/cemento e quindi consentono una migliore lavorabilità del calcestruzzo; Inoltre consentono un innalzamento dei valori di resistenza a compressione ed una progressiva riduzione dei fenomeni di ritiro idraulico. In commercio solitamente tali additivi si trovano in forma liquida e sono a base di naftalen-solfonati oppure a base acrilica di nuova generazione.

Gli additivi a base di naftalen-solfonati agiscono con un meccanismo di repulsione elettrostatica. Fisicamente l’additivo genera delle cariche negative nella miscela di cemento facilitando la deflocculazione del cemento.

Gli additivi nelle miscele di calcestruzzo

Gli aeranti

Gli additivi aeranti sono utilizzati per generare all’interno dell’impasto del calcestruzzo bolle piccolissime di diametro tra 0 e 200 micron incorporate nel calcestruzzo durante la mescolazione. Nella fase di impasto è importante misurare il contenuto d’aria, la distribuzione delle microbolle (spacing factor) e la loro dimensione.

Infatti durante tale fase si formano due tipologie di bolle quelle generate dagli additivi aeranti e quelli generate del fenomeno di inglobamento dell’aria cioè la formazione di bolle di diametro di circa un millimetro dannose e dovute a insufficiente compattazione. Tali additivi vanno aggiunti all’impasto in quantità molto basse che oscillano tra 0,05 e 0,1% sul peso del legante.

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Gli additivi nelle miscele di calcestruzzo

Gli acceleranti e ritardanti

Gli additivi acceleranti e i ritardanti influenzano i tempi di presa e di primo indurimento, in quanto agiscono sulla cinetica di idratazione dei vari componenti mineralogici del cemento.

Gli acceleranti più efficaci e al tempo stesso più dannosi, sono rappresentati dai cloruri. Ad oggi tali additivi a base di cloruri sono stati eliminati in quanto intaccherebbero irrimediabilmente la patina di ossido protettiva presente sui ferri di armatura.

I prodotti più comuni utilizzati negli additivi presenti in commercio sono: nitrati, nitriti, formiati e tiocianati usati spesso sotto forma di sali di calcio.

L’aggiunta di acceleranti non ha effetti significativi sulla richiesta d’acqua, d’aria occlusa e sulla lavorabilità, e inoltre riduce leggermente il bleeding con conseguente maggiore velocità di presa.

L’impiego più comune degli additivi acceleranti si ha nella stagione invernale in quanto sono ottenibili incrementi di resistenza alle brevi stagionature soprattutto alle basse temperature e con miscele più “grasse”.

Per quanto attiene gli additivi ritardanti, i prodotti più comuni sono a base di zuccheri, di sali, di acidi idrossicarbossilici, polisaccaridi, e fosfati inorganici.

I tempi di presa variano proporzionalmente al dosaggio ed il calcestruzzo, additivato con prodotti ritardanti, deve ricevere maggior cura in fase di maturazione, prolungando i tempi di stagionatura umida o di protezione con antievaporanti.

Le resistenze alle brevi stagionature sono leggermente più basse di quelle normalmente attese, e quelle a 28 giorni saranno verosimilmente più elevate. L’uso di additivi ritardanti, inoltre, rallenta nella fase iniziale lo sviluppo del calore di idratazione, limitando le conseguenze negative di tale fenomeno.

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Gli additivi nelle miscele di calcestruzzo

Gli agenti espansivi

Gli agenti espansivi sono utilizzati con lo scopo di ridurre i fenomeni di ritiro plastico e idraulico. Solitamente in polvere, sono mescolati intimamente al calcestruzzo fresco, generano un aumento di volume controllato, sia in fase plastica che indurita.

Il ritiro si verifica sia quando il calcestruzzo è in fase plastica che in fase indurita in quanto la fase di idratazione del cemento comporta una concentrazione di volume. I fenomeni di ritiro sono influenzati molto dalle condizioni atmosferiche come il vento, il sole o la pioggia. Il vento e il sole facilitano l’evaporazione dell’acqua mentre la pioggia limita il fenomeno di ritiro del calcestruzzo.

Un altro fattore che influenza il ritiro, e quindi la fessurazione del calcestruzzo indurito, è il rapporto acqua/cemento e il sovradosaggio di sabbia.

Gli agenti espansivi pertanto limitano tali problematiche grazie ad un’azione espansiva che contrasta il ritiro e conseguente fessurazione. Gli effetti maggiori degli agenti espansivi sono visibili molto su getti armati di limitato sviluppo. Gli additivi che provocano espansione in fase plastica sono a base di alluminio metallico in polvere finissima mentre se l’effetto espansivo si vuole avere in fase indurita i prodotti utilizzati sono costituiti generalmente da solfato di calcio, miscele di ossido di calcio e solfalluminato di calcio.

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