Sostituire un quinto del cemento Portland con polvere di calcare (LP) in un calcestruzzo a prestazioni ultra elevate (UHPC) lascia la resistenza a compressione nella fascia tipica di questi materiali, tra circa 142 e 152 MPa tra i 28 e i 56 giorni, e riduce al tempo stesso del 18,8% la CO2 incorporata nella miscela plain, con un taglio del 15,5% per la variante fibrorinforzata. Questo bilancio, in cui durabilità e costi reggono il confronto con i riferimenti senza calcare, proviene dal lavoro di Yashovardhan Sharma, Meghana Yeluri e Srinivas Allena, pubblicato su Construction Materials.
Il confronto attraversa due regimi di maturazione: cura in ambiente umido (MC) e cura in bagno caldo a 90 °C (WB). A essere vagliati sono lavoroabilità, comportamento a compressione e flessione, ritiro, resistenza ai cicli di gelo-disgelo, trasporto di cloruri, costo dei materiali e carbonio incorporato.
Due miscele e due cure attorno a una sola variabile
Lo schema sperimentale è costruito a coppie. Per ciascuna delle due condizioni di partenza, UHPC plain e fibrorinforzato (FR-UHPC), la miscela di riferimento senza calcare affianca la variante in cui il 20% del cemento lascia il posto alla polvere di calcare. Ogni coppia viene poi seguita nei due regimi di cura. Il pacchetto di verifiche copre lo stato fresco, le resistenze meccaniche, il ritiro essiccamento, il comportamento dopo 300 cicli rapidi di gelo-disgelo e il trasporto di cloruri, stimato con la resistività superficiale e con il test RCPT. Chiudono il quadro il costo dei materiali e la CO2 incorporata.
Stato fresco: più flow, soprattutto con le fibre
Sul compato fresco l’effetto della sostituzione è immediatamente misurabile. Il flow aumenta del 14,3% nell’UHPC plain e arriva al 33% nella miscela fibrorinforzata, un margine che pesa in fase di posa, dove la presenza delle fibre rende più impegnativa la lavorazione del conglomerato.
Durabilità: gelo-disgelo, cloruri e ritiro non cedono
Dopo 300 cicli rapidi di gelo-disgelo tutte le miscele conservano un modulo dinamico relativo compreso tra il 100% e il 103%. Le perdite di modulo di rottura (MOR) restano contenute e risultano sempre inferiori a quelle dei riferimenti: nell’UHPC con calcare si fermano all’1,1% contro il 4,7% della miscela senza LP, mentre nell’FR-UHPC lo scarto è del 3,7% contro l’8,1%.
Anche la resistenza al trasporto di cloruri migliora. A 56 giorni, in cura umida, la resistività superficiale sale da 558 a 707 kΩ·cm nell’UHPC plain e da 252 a 444 kΩ·cm nell’FR-UHPC. I valori RCPT delle miscele con calcare, pari a 139 C in MC e 408 C in WB, si collocano tra il 14% e il 23% al di sotto di quelli dei rispettivi controlli. Il ritiro essiccamento si riduce a sua volta, di circa il 23% nella miscela plain e del 28% in quella con fibre.
Compressione e flessione: dove si concentrano le penalità
Le resistenze restano nel range UHPC per tutta la finestra tra 28 e 56 giorni, con valori intorno a 142 e 152 MPa per le miscele con LP; lo scarto rispetto ai controlli si muove tra il 2% e il 5% in funzione di età e cura. A 56 giorni in bagno caldo i riferimenti fermano 154 MPa per la miscela plain e 161 MPa per quella fibrorinforzata, mentre con il calcare si scende a 145,2 e 152,0 MPa.
Più sensibile il comportamento flessionale, specie nella miscela con fibre. A 28 giorni il MOR passa da 15,5 a 12,7 MPa con cura umida e da 14,3 a 10,3 MPa con cura in bagno caldo; la tenacità, in MC, cala da 74,4 a 51,1 J.
| Grandezza | Miscela e condizione | Riferimento 0% LP | Con 20% di LP |
|---|---|---|---|
| Compressione, 56 giorni, WB | UHPC plain | 154 MPa | 145,2 MPa |
| Compressione, 56 giorni, WB | FR-UHPC | 161 MPa | 152,0 MPa |
| MOR, 28 giorni, MC | FR-UHPC | 15,5 MPa | 12,7 MPa |
| MOR, 28 giorni, WB | FR-UHPC | 14,3 MPa | 10,3 MPa |
| Tenacità, 28 giorni, MC | FR-UHPC | 74,4 J | 51,1 J |
CO2 incorporata e costo di miscela
Il versante ambientale è quello che trae il maggior beneficio dalla sostituzione: la CO2 incorporata cala del 18,8% nell’UHPC plain e del 15,5% nell’FR-UHPC. L’effetto economico è più tenue, con un risparmio sui materiali di circa il 4,5% per la miscela plain e del 2,0% per quella fibrorinforzata.
Restano i punti di attenzione. Le riduzioni di resistenza a compressione e flessione e di tenacità, più marcate sotto cura in bagno caldo, vanno tradotte in limiti applicativi e coefficienti di progettazione calibrati sulla destinazione d’uso della singola struttura. Per chi opera su miscele ad altissime prestazioni con vincoli di carbonio resta comunque il fatto di fondo: un quinto del cemento può lasciare il posto al calcare, purché la verifica meccanica segua la miscela reale e il suo effettivo ciclo di cura.
Lascia un commento