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Nel 2010, dopo lo scandalo degli edifici pubblici abruzzesi crollati durante il terremoto, Tecnosoft si affrettò a sviluppare un metodo per monitorare il calcestruzzo in modo da assicurarsi che la costruzione degli edifici non avvenisse utilizzando materiale scadente e quindi compromettere la loro stabilità. Il progetto fu presentato all’Expo di Shanghai nell’ambito dell’iniziativa Italia degli Innovatori. Alla base del funzionamento del dispositivo vi era una sonda che attraverso il dialogo via internet con un database confrontava i dati con i paramentri standard.
Se vuoi saperne di più leggi l’articolo che pubblicò all’epoca Il Giorno.
Oggi l’interesse torna con sonde che monitorano sia l’umidità che la temperatura. Grazie all’innovativo BlueLOG RH è infatti possibile monitorare questi due parametri in tempo reale.
Vediamo ora più in dettaglio il motivo per cui è fondamentale monitorare la maturazione del calcestruzzo.
La stagionatura del calcestruzzo
La stagionatura del calcestruzzo (detta anche maturazione) è la fase in cui il calcestruzzo acquisisce le sue definitive caratteristiche di resistenza.
Si tratta di un processo delicato, in cui è molto importante mantenere le giuste condizioni di temperatura e umidità per ottenere il massimo risultato.
Prima di entrare nel dettaglio, è bene mettere a fuoco di cosa stiamo parlando.
Che cos’è il calcestruzzo?
Il calcestruzzo è un conglomerato formato da 3 elementi:
- Materiale inerte, come ghiaie o pietrisco, che costituisce buona parte della massa del calcestruzzo.
- Cemento, con la funzione di legare tra loro i vari frammenti del materiale inerte.
- Acqua, che attiva le proprietà leganti del cemento.
Man mano che l’acqua evapora naturalmente, il calcestruzzo si indurisce diventando estremamente resistente a compressione e trazione. Ecco perché è il materiale principe dell’edilizia!
Le 3 fasi di vita del calcestruzzo
Il calcestruzzo viene prodotto miscelando manualmente o con una betoniera diverse proporzioni di ghiaie, cemento e acqua. Una volta ottenuto l’impasto, il calcestruzzo passa attraverso 3 fasi:
- La gettata (o getto). In questa fase il calcestruzzo è ancora liquido. Tipicamente viene gettato nella cassaforma, ossia in una base con sponde di legno o plastica di cui andrà ad assumere la forma una volta indurito.
- La presa. Il calcestruzzo, versato nella cassaforma, si irrigidisce passando dallo stato liquido allo stato semiliquido. Quando la presa si completa (in genere nell’arco di poche ore), il calcestruzzo assume una consistenza solida.
- La maturazione. Appena dopo la presa, il calcestruzzo solido non ha ancora raggiunto una durezza ottimale. È infatti ancora delicato e relativamente soffice. Le molecole che lo compongono infatti non si sono ancora legate a sufficienza tra di loro. Per arrivare a un accettabile grado di resistenza, è necessario attendere che il calcestruzzo maturi. Secondo le normative oggi vigenti, 28 giorni sono considerati sufficienti per la maturazione del calcestruzzo in opere edilizie “standard”. Tuttavia, questa è una visione molto semplificata della realtà: esistono infatti molte variabili da considerare.
Tempi di maturazione calcestruzzo
Quando si parla di tempi di maturazione del calcestruzzo, bisogna sapere innanzitutto che, dal punto di vista chimico, il processo può durare anni. Ma allora perché viene considerato un termine di 28 giorni per la maturazione?
Questo ha un senso perché la stagionatura del calcestruzzo non è lineare. Infatti, il materiale raggiunge un grado di durezza accettabile in relativamente poco tempo. Dagli studi condotti in laboratorio, si calcola che 28 giorni sono sufficienti per raggiungere il 90% della durezza potenziale. Nei successivi anni, il materiale continua a maturare e ad indurirsi, ma sempre più lentamente.
Nel diagramma di maturazione calcestruzzo, quindi, vedremo una curva che sale rapidamente, per poi appiattirsi man mano che ci si allontana dalla data della presa.
Stagionatura accelerata del calcestruzzo
Il tempo di maturazione di 28 giorni viene calcolato per i calcestruzzi di uso comune. Tuttavia, è possibile, tramite alcuni accorgimenti tecnici o mediante l’uso di additivi chimici, ridurre il tempo di stagionatura fino a 7 giorni e in certi casi anche meno.
Il conglomerato cementizio che si ottiene, tuttavia, è meno resistente del calcestruzzo maturato nello “standard” di 28 giorni.
Tempi di maturazione del calcestruzzo: da cosa dipendono?
La maturazione dei calcestruzzi dipende da una molteplicità di fattori:
Rapporto tra acqua e cemento
I calcestruzzi con un alto rapporto di acqua rispetto al cemento sono più facilmente lavorabili poiché le molecole del cemento, in soluzione con l’acqua, sono più libere di muoversi. Di contro, la resistenza meccanica è minore.
Idratazione
Più il cemento è uniformemente idratato più il cemento si consolida. L’acqua, infatti, favorisce i legami molecolari del cemento. Più la sua penetrazione è capillare, più il cemento tenderà a legarsi saldamente con ghiaia e pietrisco.
Di contro, un cemento scarsamente idratato tenderà a formare meno legami molecolari. Di conseguenza sarà meno resistente.
Condizioni ambientali
Si calcola che le temperature favorevoli all’indurimento del calcestruzzo oscillino tra i 18°C e i 25°C.
Una temperatura troppo alta accelera il processo di maturazione, ma riduce la durezza del conglomerato. L’acqua, infatti, ha bisogno di tempo per “attivare” le proprietà leganti del cemento.
Una temperatura troppo bassa, di contro, rallenta il processo di maturazione. In particolare, bisogna fare attenzione alle temperature inferiori allo zero. A questa temperatura l’acqua contenuta nel calcestruzzo si trasforma in ghiaccio, rendendo instabili i legami chimici del cemento.
Anche l’umidità gioca un ruolo importantissimo. In genere, una buona stagionatura si ottiene con un’umidità atmosferica moderata. L’eccesso di umidità rallenta l’evaporazione naturale dell’acqua dal calcestruzzo, ritardandone la maturazione.
Ecco perché è particolarmente importante monitorare questi parametri con data logger per l’edilizia.
Il monitoraggio della maturazione del calcestruzzo
Oggi, insieme ad un’azienda partner e ad un grande gruppo internazionale, il progetto di certificazione della maturazione dei cementi sta riprendendo piede tramite l’utilizzo del BlueLOG RH con monitoraggio in tempo reale di temperatura e umidità.
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