Miscele cementizie a presa ultrarapida: il ruolo degli acceleranti e dei ritardanti nella progettazione di malte per riparazioni urgenti
Quando si interviene su infrastrutture critiche o su elementi strutturali danneggiati, la finestra temporale per il ripristino è spesso misurata in ore, non in giorni. La ricerca presentata nel volume 11 della rivista Infrastructures (pagina 185) affronta proprio questo nodo progettuale: come ottenere un materiale da iniezione in grado di sviluppare resistenze meccaniche elevate in tempi brevissimi, senza compromettere la lavorabilità in cantiere.
Il gruppo di ricerca guidato da Xing-Ze Duan ha messo a punto un sistema di malta cementizia a resistenza ultrarapida, regolando tre parametri fondamentali: il dosaggio di un agente accelerante (denominato CF), la quantità di ritardante e il rapporto acqua/legante (w/b). L’obiettivo dichiarato è bilanciare due esigenze opposte: la necessità di una presa immediata e lo sviluppo di resistenza nell’arco di 60 minuti, da un lato, e la possibilità di mantenere la miscela lavorabile per un tempo sufficiente alla posa in opera, dall’altro.
Parametri di dosaggio e comportamento reologico
La sperimentazione ha analizzato l’effetto delle tre variabili su tempi di presa, lavorabilità, proprietà meccaniche, stabilità volumetrica e durabilità. I risultati indicano che l’accelerante CF promuove la rapida formazione di etringite (AFt), il composto che genera la prima struttura resistente. L’aggiunta del ritardante, invece, ha consentito di estendere il tempo utile di lavorabilità, migliorando la fluidità della miscela senza penalizzare la resistenza finale.
Il rapporto acqua/legante si è rivelato un fattore di bilanciamento critico: un incremento del w/b migliora la scorrevolezza e la tenacità della malta indurita, ma un valore eccessivo riduce la resistenza a compressione. La composizione considerata ottimale prevede il 30% di CF, lo 0,02% di ritardante e un rapporto w/b pari a 0,19.
Prestazioni meccaniche e durabilità della miscela ottimizzata
Con questa formulazione, la malta ha raggiunto una fluidità di 312 mm e valori di resistenza a compressione pari a 81,4 MPa dopo solo un’ora dal confezionamento, con un incremento fino a 121,3 MPa a 28 giorni di maturazione. La stabilità dimensionale è stata confermata da un ritiro per aria limitato allo 0,027% a 28 giorni, mentre la resistenza alla penetrazione dei cloruri è risultata molto bassa (12 C a 28 giorni), indicando una buona protezione nei confronti della corrosione delle armature metalliche eventualmente presenti.
Microstruttura e correlazione con le prestazioni macroscopiche
Le analisi condotte con diffrazione a raggi X (XRD) e microscopia elettronica a scansione accoppiata a spettroscopia a dispersione di energia (SEM/EDS) hanno permesso di correlare le prestazioni meccaniche alla microstruttura del materiale. La matrice densa generata dalla combinazione di etringite e gel C-S-H è stata individuata come il fattore responsabile delle elevate resistenze e della bassa permeabilità.
Per i tecnici chiamati a progettare interventi di ripristino su manufatti in calcestruzzo armato, ponti, gallerie o pavimentazioni industriali, questo studio fornisce un riferimento ingegneristico per la definizione del mix design. La possibilità di ottenere una malta da iniezione con resistenza superiore a 80 MPa in un’ora, unita a una lavorabilità controllata, apre la strada a procedure di riparazione che riducono drasticamente i tempi di fermo impianto o di chiusura al traffico, senza sacrificare la durabilità strutturale nel medio e lungo termine.
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