Un tetto di 4,4 km/s. È qui che si arrestano le velocità di impulso ultrasonico misurate sulle malte di lattiera d’altoforno alcalino-attivata nel lavoro pubblicato su Construction Materials da Victor M. E. Lima, Igor V. Fernandes, Diego H. Alves, Tiago M. S. Agra, Danilo J. da C. Barbosa, Eudes A. Rocha e Antonio A. Melo Neto (doi: 10.3390/constrmater5040084). E con la velocità si arresta anche la capacità dello strumento di risalire a resistenze a compressione oltre i 50 MPa.
Perché estendere l’UPV alla lattiera alcalino-attivata
Sui leganti a base di cemento Portland, la tecnica della velocità di impulso ultrasonico (UPV, Ultrasound Pulse Velocity) è da tempo ampiamente impiegata per prevedere le proprietà delle miscele indurite. La ricerca verifica la trasferibilità di questo approccio alle malte di lattiera d’altoforno alcalino-attivata, legante alternativo con prodotti di idratazione e dinamiche di indurimento propri. Il percorso adottato è quello del confronto diretto: le misure di UPV sono valutate insieme alla resistenza a compressione e alla densità secca delle malte, e dalle velocità viene ricavato il modulo di elasticità dinamico.
Due attivatori e quattro dosaggi di \( Na_2O \)
Il piano sperimentale ruota attorno a tre parametri di composizione.
| Parametro variato | Livelli esaminati |
|---|---|
| Tipo di attivatore | metasilicato di sodio, silicato di sodio |
| Contenuto di \( Na_2O \) negli attivatori | 3,0%, 4,5%, 6,0%, 7,5% |
| Rapporto acqua/materiale legante | variato nel piano sperimentale |
L’impostazione consente di leggere gli effetti della formulazione dell’attivatore sulle proprietà indurite attraverso il segnale ultrasonico: il confronto tra metasilicato e silicato di sodio fotografa l’influenza della natura dell’attivatore, mentre i livelli di \( Na_2O \) e il rapporto acqua/materiale legante definiscono l’ampiezza del piano di miscelazione.
Correlazioni esponenziali e coefficienti di determinazione
Il legame tra velocità di impulso e proprietà indurite viene descritto con modelli esponenziali, che restituiscono coefficienti di determinazione \( R^2 \) di livello medio e alto. In termini operativi, questo consente di stimare resistenza a compressione e densità secca a partire dalla velocità misurata sul provino.
Il limite superiore: 4,4 km/s e 50 MPa
La campagna sperimentale delimita anche il perimetro d’uso della tecnica:
Le velocità di impulso non hanno superato 4,4 km/s, un limite che rende difficile prevedere valori di resistenza a compressione superiori a 50 MPa.
Nella fascia esplorata le correlazioni mantengono la loro capacità esplicativa; oltre quella soglia di resistenza, la previsione mediante UPV diventa difficile.
Modulo dinamico e sensibilità al coefficiente di Poisson
Il modulo di elasticità dinamico calcolato a partire dall’UPV ha fornito risultati attendibili. Un dettaglio rilevante per chi impiega questi valori: il passaggio dalla velocità di propagazione al modulo richiede l’assunzione di un coefficiente di Poisson, e nell’esperienza l’attendibilità dei risultati resta confermata anche variando tale coefficiente tra 0,15 e 0,25.
Il segnale ultrasonico e i prodotti di idratazione
Un’ulteriore correlazione lega il contenuto di C-S-H alle velocità di impulso misurate. È questa relazione a suggerire un impiego aggiuntivo della tecnica: seguire l’evoluzione dei prodotti di idratazione nelle miscele di lattiera alcalino-attivata, oltre che stimarne le proprietà meccaniche indurite.
Per chi dosa e verifica leganti alcalino-attivati, i numeri del lavoro offrono un quadro d’impiego immediato: correlazioni esponenziali quantificate, un tetto di velocità noto, una finestra di coefficiente di Poisson testata. Le condizioni affinché l’UPV resti uno strumento di stima affidabile anche su un legante che non è Portland.
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