Riassunto analitico
L’utilizzo di nuovi additivi con attività pozzolanica, quali Fly ash e Silica fume, in sostituzione parziale dei cementi classici sta diventando sempre più di comune impiego; benché l’incremento delle proprietà meccaniche e la sostenibilità ambientale di tali materiali siano caratteristiche già risapute, il reale comportamento in fase di presa e indurimento non risulta ancora del tutto definito. In particolar modo l’utilizzo in ambienti con temperature differenti da quella di riferimento di 20°C influisce sensibilmente sulla velocità del processo di idratazione; ma il se, quanto e come la funzione di maturazione di questi diversi calcestruzzi differisce dalla curva generalmente accettata dei cementi classici in funzione della temperatura è tuttora un’incognita. Il presente studio propone una trattazione completa del problema attraverso una comparazione di tre miscele: una con cemento Portland classico, una con sostituzione del 33% del cemento con fly ash e una con sostituzione dell’11% del cemento con silica fume; in ambienti a temperatura controllata di 20°, 35° e 50°C. La prima parte del lavoro inquadra la caratterizzazione del calcestruzzo e dei materiali additivati, Fly ash e Silica fume, nel contesto normativo europeo di riferimento. Nella successiva parte sperimentale, vengono dapprima mostrate le caratterizzazioni degli aggregati utilizzati; successivamente vengono svolti i mix design delle tre diverse miscele; infine vengono prodotti i provini di diametro 100mm e altezza 200mm in un numero pari a due per ogni caso di rottura. Quindi vengono calcolate le resistenze attese per ogni singola miscela in funzione dei giorni nei quali vengono effettuati i test a compressione, rispettivamente a 3, 7, 14 e 28 giorni. Viene inoltre riportato il calcolo dei giorni effettivi nei quali effettuare i test, in funzione della temperatura alla quale sono stati sottoposti i provini. Infine si passa quindi ad effettuare i test sulla resistenza a compressione e sulla deformazione; di ogni singolo provino sono riportate le curve di forza-allungamento e sforzo-deformazione. Mediando il risultato dei due provini testati per ogni miscela, per ogni temperatura e per ogni periodo di interesse, è stato possibile ottenere le curve che rappresentano lo sviluppo della resistenza a compressione in funzione del tempo di maturazione e della temperatura. Concludendo, dai risultati si può facilmente evincere come, per quanto riguarda il calcestruzzo con Fly ash, la resistenza a compressione dopo 3 giorni risulta dell’85,54% a 20°C, 84% a 35°C e 74,51% a 50°C rispetto a quella del calcestruzzo con solo Portland; ciò è dovuto al fatto che la reazione di idratazione nella fase iniziale è ritardata dal fly ash, il quale, reagendo con l’idrossido di calcio prodotto dal Portland, in tempi maggiori riesce a raggiungere e superare, in termini di resistenza, il calcestruzzo classico (a 28 giorni si hanno rispettivamente 103,55% a 20°C, 93,7% a 35°C e 88,82% a 50°C). D’altra parte si può constatare come il fly ash influisca sensibilmente nel processo esotermico di idratazione del Portland, riducendo il calore sviluppato e risentendo degli effetti della temperatura esterna. Considerando invece il calcestruzzo prodotto con il silica fume, la resistenza a compressione dopo 3 giorni risulta del 100% a 20°C, 120,01% a 35°C e 117,38% a 50°C sempre riferendosi alla resistenza del calcestruzzo con solo Portland. Analizzando le curve di maturazione in funzione della temperatura si può affermare che le formulazioni classiche, sebbene non rappresentino perfettamente l’andamento della resistenza iniziale (con il valore massimo del 33,33% di errore per il silica fume), la resistenza a 28 gironi rientra, in tutti i casi studiati, in margini di errore accettabili. Si rimandano a studi successivi le formulazione delle funzioni di maturazione in funzione della temperatura.
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