Caratteristiche e applicazioni del calcestruzzo autocompattante

Cos'è il calcestruzzo autocompattante

Il calcestruzzo autocompattante o autolivellante (noto in inglese come Self compacting o Self-levelling concrete, in sigla rispettivamente SCC o SLC) è un conglomerato cementizio che, quando è ancora fresco, si caratterizza per l'altissima fluidità e un'elevata resistenza alla cosiddetta segregazione.

Getto del calcestruzzo autocompattante, by Facchin Calcestruzzi

Questo fenomeno è un grave difetto per qualsiasi calcestruzzo, soprattutto per uso strutturale. Consiste nella separazione dei diversi componenti del conglomerato (legante, sabbia, inerti grossolani ed eventuali additivi) a causa del diverso peso specifico: i clasti della ghiaia o le scaglie di pietrame più grosse tendono infatti a ricadere verso il basso per gravità.

Si verifica soprattutto negli impasti molto fluidi non vibrati e costipati a sufficienza, oppure con un errato dosaggio tra i diversi componenti, alterando sensibilmente le caratteristiche fondamentali del calcestruzzo come la resistenza meccanica, il modulo elastico e l'entità del ritiro.

Il cls autocompattante aderisce anche alle armature dense - Getty Images

Nel calcestruzzo autolivellante invece questo problema non si verifica, perché l'impasto si compatta in casseri di qualunque forma e dimensione, oppure in getti molto voluminosi e con armature molto dense e ravvicinate.

Inoltre la grande fluidità del materiale riempie completamente le piccole cavità dell'armatura o delle casseforme per effetto del peso proprio, evitando la formazione di macrovuoti e sacche d'aria.

Pregi e difetti del calcestruzzo autolivellante

Uno dei pregi del calcestruzzo autolivellante è senz'altro quello di ridurre la vibratura del getto di cls, con conseguente risparmio su tempi e costi di esecuzione, una maggiore resistenza meccanica, durabilità nel tempo e aderenza all'armatura metallica, mentre i difetti vengono identificati in un aumento dei costi del conglomerato, oltre quello delle strutture in cantiere.

Il primo tra i pregi è la diminuzione dell'importanza della vibratura e compattazione del getto del calcestruzzo, con ovvio risparmio sui tempi e costi di esecuzione. La riduzione di queste lavorazioni abbassa anche i fabbisogni energetici e soprattutto la rumorosità del cantiere, creando un ambiente di lavoro più salubre e sostenibile.

Il calcestruzzo autocompattante aderisce alle casseforme - Getty Images

L'SCC ha inoltre una maggior resistenza meccanica, durabilità e aderenza all'armatura metallica rispetto al calcestruzzo comune, mentre la superficie esterna risulta più liscia e uniforme, con pochi difetti, pori o cavità.
É un pregio non trascurabile soprattutto nel caso di pavimenti con massetti monolitici o strutture in cemento armato a vista, che si traduce anche in una maggior resistenza alle intemperie e agli agenti aggressivi come la salsedine.

Il cls autocompattante è idoneo per strutture con armatura densa. Foto Getty Images

I difetti del materiale sono invece costituiti da un maggior costo del conglomerato a parità di resistenza meccanica (R_ck) e una maggiore spinta sulle pareti esterne delle casseforme, fatto che a sua volta comporta la necessità di predisporre carpenterie più robuste, con conseguente aumento di spesa.

Anche l'entità del ritiro plastico è maggiore nell'SCC rispetto al calcestruzzo ordinario, ma l'inconveniente è superabile con corretto dimensionamento preliminare delle strutture.

Preparazione del calcestruzzo autocompattante

L'SCC si ottiene con un mix-design ottimale del calcestruzzo, ovvero studiando accuratamente le proporzioni tra i suoi componenti: aziende come Facchin Calcestruzzi possono formulare conglomerati per qualunque esigenza.

Getto del calcestruzzo autolivellante, by ATEF Italia

In ogni caso, l'obiettivo da conseguire è il giusto equilibrio tra la fluidità dell'impasto e la sua coesione.

La prima garantisce infatti la mobilità del calcestruzzo, ma, se eccessiva, può causarne la segregazione; mentre un impasto troppo denso e coeso risulta poco lavorabile e non aderisce correttamente all'armatura o alle pareti delle casserature.

A tale scopo si riduce ad esempio la quantità di aggregato più grossolano fino a circa 280÷350 litri per metro cubo, riducendo contemporaneamente il diametro dei clasti più grossi fino a 16-20 mm.

Getto del calcestruzzo autolivellante, by ATEF Italia

Si deve inoltre:

• aumentare il dosaggio dei materiali fini (costituiti dal legante cementizio, dagli aggregati a granulometria finissima e dalle aggiunte minerali) fino a 500-600 kg per metro cubo;
  
  
• garantire un rapporto volumetrico tra acqua e polveri 0,80÷1,20;
  
  
• adottare un rapporto in peso acqua/cemento di circa 0,5.
  
  

Fondamentali risultano anche gli additivi, suddivisibili in due categorie: i superfluidificanti e i modificatori della viscosità.

I test sul calcestruzzo autocompattante

Per valutare le proprietà dell'SCC si ricorre ad alcuni test, come lo SlumFlow test, regolato dalla norma UNI EN 12350-8, che valuta la consistenza del calcestruzzo fresco.

SlumpFlow test sul calcestruzzo autocompattante, by ATEF Italia

Per eseguirlo si usano il cono di Abrams, uno strumento cavo di forma tronco-conica che misura la consistenza del calcestruzzo, e una piastrella quadrata di acciaio con una croce, entrambi bagnati per evitare la formazione di un velo di acqua superficiale.

Sulla piastrella, perfettamente orizzontale, si sistema il cono di Abrams che viene riempito di calcestruzzo. A questo punto si solleva il cono, cronometrando il tempo necessario a formare un cerchio di calcestruzzo con diametro di 50 cm, detto T50.
Dopo la stabilizzazione di questo conglomerato, se ne misura lo spandimento (o slum flow) in corrispondenza dei due bracci della croce sulla piastrella.

Lo spandimento finale (SF) si ottiene dalla media di questi valori misurata in mm: per un calcestruzzo autocompattante si richiede un valore di SF maggiore o uguale di 600 mm, e di T50 inferiore o uguale a 12 secondi.

Test con il J-Ring per valutare lo scorrimento del calcestruzzo, by ATEF Italia

Il secondo test è il cosiddetto Japanese Ring o J-Ring, descritto dalla norma UNI EN 12350-12: per eseguirlo si usa un anello forato attraversato da barre di acciaio per simulare l'armatura.

Si posa il cono di Abrams su una piastra di acciaio e lo si riempie di calcestruzzo, ponendovi intorno l'anello. Si rimuove quindi il cono e, dopo il completamento dello spandimento del cls, si misura la differenza di altezza tra il conglomerato contenuto nel cono e quello al di fuori di esso. Per il calcestruzzo autocompattante il valore accettabile è compreso tra 0 e 10 mm.

Imbuto metallico per misurare la viscosità del calcestruzzo, by ATEF Italia

L'ultimo test è il V-Funnel, descritto nella Norma UNI EN 12350-9.
Misura il tempo necessario a un volume noto di calcestruzzo per attraversare un imbuto metallico: la viscosità del conglomerato è infatti inversamente proporzionale al tempo di attraversamento.

Le applicazioni del calcestruzzo autocompattante

Gli usi del calcestruzzo autocompattante sono gli stessi del calcestruzzo ordinario.

A tale riguardo, l'azienda Heidelberg Materials ha ideato una gamma completa di miscele per SCC adatte per qualsiasi applicazione.

Getto del calcestruzzo autocompattante i.flow Horinzontal di Heidelberg Materials

I.flow HORIZONTAL è indicato ad esempio per i solai a piastra e le strutture a sviluppo orizzontale con armatura tradizionale; mentre i.flow PALI e VERTICAL sono viceversa progettate per l'esecuzione rispettivamente di pali di fondazione con armatura elicoidale ed elementi molto armati a geometria complessa.

I.flow vista è invece perfetta per le strutture di calcestruzzo a vista.

Un'altra applicazione ottimale per il calcestruzzo autolivellante sono i pavimenti costituiti da massetti monolitici, eseguiti da aziende specializzate come ATEF Italia.


Si tratta di soluzioni durevoli, appositamente progettate per gli edifici industriali e gli spazi ad alta frequentazione, caratterizzate da un'ottima resistenza meccanica, alle intemperie, ai graffi, agli urti, alle abrasioni e agli agenti chimici, acidi o basici.