L’acqua è uno dei quattro ingredienti fondamentali per la realizzazione del calcestruzzo. Senza acqua non può avvenire la reazione con il cemento ed iniziare il processo di indurimento.
Tuttavia, nel calcestruzzo fresco l’acqua gioca anche un ruolo secondario, ovvero quello di influenzare significativamente la lavorabilità del calcestruzzo.
La lavorabilità del calcestruzzo, come spiegato in un precedente articolo, viene misurata tramite il cono di Abrams e classificata in 5 classi (da S1 a S5), in funzione dell’abbassamento del materiale dopo la rimozione del cono.
Secondo la regola di Lyse (formulata nel lontano 1932) si evince che per un determinato agglomerato (alluvionale o frantumato), la lavorabilità di un impasto di calcestruzzo dipende dal contenuto di acqua indipendentemente dal rapporto acqua/cemento e pertanto dal dosaggio di cemento, dal quale invece dipende la resistenza finale del calcestruzzo, ovvero l'Rck.
La regola di Lyse può essere espressa con due equivalenti, ovvero:
- All'aumentare del diametro massimo dell'aggregato, diminuisce l'acqua di impasto necessaria a raggiungere una determinata lavorabilità del calcestruzzo fresco, indipendentemente dal dosaggio di cemento;
- Fissato il diametro massimo di un determinato aggregato è necessario aumentare l'acqua di impasto per aumentare la lavorabilità del calcestruzzo fresco.
Di conseguenza, dato uno specifico inerte (alluvionale o frantumato), l'acqua che occorre aggiungere all'impasto per ottenere una certa lavorabilità del calcestruzzo è fissa, salvo utilizzo di additivi chimici fluidificanti.
Le seguenti tabelle riportano la richiesta di acqua (in kg/m3) in funzione della classe di consistenza e del diametro massimo dell'aggregato (sulla sinistra)
Questi valori vanno diminuiti di 10 kg se gli inerti sono di origine alluvionale ed aumentati di 10 kg se gli inerti sono derivanti da frantumazione.
| Dmax (mm) | S1 | S2 | S3 | S4 | S5 |
| 8 | 195 | 210 | 230 | 250 | 255 |
| 16 | 185 | 200 | 220 | 240 | 245 |
| 20 | 180 | 195 | 215 | 225 | 230 |
| 25 | 175 | 190 | 210 | 215 | 225 |
| 32 | 165 | 180 | 200 | 210 | 220 |
| 63 | 140 | 155 | 175 | 185 | 190 |
| 125 | 125 | 140 | 155 | 165 | 170 |
| 160 | 120 | 135 | 150 | 160 | 165 |
L’acqua e le prestazioni del calcestruzzo indurito
La legge di Abrams è una delle leggi fondamentali del calcestruzzo.
Tale legge evidenziò che la resistenza meccanica del calcestruzzo ad una determinata stagionatura e ad una determinata temperatura aumenta al diminuire del rapporto acqua/cemento secondo l'equazione sperimentale:
- R è la resistenza media a compressione in N/mm2
- α1 e α2 sono costanti che dipendono dal tipo di cemento (es. cemento portland di classe 42.5), dal tempo di stagionatura (es. 28 gg) , dalla temperatura in cui questa avviene e dalla forma del provino (es. provino cubico). α2 viene elevato al rapporto acqua/cemento.
La legge di Abrams pertanto stabilisce che il dosaggio del cemento da solo non determina le prestazioni del calcestruzzo in termini di resistenza meccanica (Rck), bensì il rapporto di questo con l'acqua di impasto.
Se ne ricava che per incrementare la resistenza meccanica del calcestruzzo si deve aumentare il dosaggio di cemento, ma a parità di acqua di impasto.
Cosa succede quindi se si fanno aggiunte di acqua in cantiere?
Aggiungendo acqua in cantiere nell’autobetoniera la legge di Abrams funziona esattamente allo stesso modo.
Se, come abbiamo visto prima, aumentando il dosaggio di cemento a parità di acqua d’impasto aumentano le prestazioni…. cosa succede se a parità di cemento d’impasto aumento l’acqua?
Si, hai pensato bene: diminuiscono le prestazioni.
“vabbeh, ma diminuiscono poco…”
Vediamolo insieme.
Allora, immaginiamo di avere un calcestruzzo Rck C25/30, secondo la tabella della legge di Lyse, con un aggregato diametro massimo 25 mm ed una consistenza S3, dovremmo avere 210 litri di acqua al metro cubo. Con 300 kg/mc di cemento abbiamo un rapporto acqua/cemento (a/c) di 0,70 (linea verde)
In cantiere decidiamo di portare il calcestruzzo ad una consistenza S5.
Secondo la tabella, dobbiamo aggiungere 15 litri di acqua al metro cubo, per arrivare a 225 l/mc.
avendo sempre 300 kg/mc di cemento, il nuovo rapporto a/c è ora è di 0,75
Osservando la tabella a lato (linea rossa), riferendosi sempre alla linea relativa al cemento 42.5N, vi renderete subito conto che il nostro calcestruzzo si è letteralmente ‘depotenziato’ di una classe prestazionale, ovvero è diventato un C20/25.
Ma a questo si aggiungono altri grossi problemi…
La sola ri-aggiunta di acqua in cantiere innesca problematiche non solo legate all'aqua stessa, in quanto:
- L’autobetoniera non è un mescolatore e non è progettata per miscelare il calcestruzzo, pertanto la dispersione delle aggiunte fatte in cantiere (acqua, fibre, additivi..) è parziale e sommaria.
- Anche ammesso di riuscire a disperdere bene l’aggiunta di acqua in cantiere, l’autobetoniera dovrebbe girare alla massima velocità per 5-10 minuti… il che è impossibile da ottenere da parte di chi deve pensare a contenere i consumi di gasolio.
- In termini generici, maggiore é il quantitativo di acqua non coinvolto nella reazione chimica con il calcestruzzo, maggiore sarà il ritiro igrometrico.
Questo cosa implica?
Chi frequenta i cantieri lo sa bene: la miscelazione è parziale, i primi metri cubi di calcestruzzo saranno ricchi di acqua, con un rapporto a/c ancor peggiore di quanto ipotizzato nelle righe sopra. Con il procedere dello scarico il calcestruzzo diverrà sempre meno fluido e gli addetti al getto richiederanno una ulteriore aggiunta di acqua.
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