SIMULAZIONE DEL FENOMENO
Una volta ipotizzato il modello di fessurazione dei pannelli prefabbricati, e cercata la conferma nei dati sperimentali di laboratorio, il passo finale dell’analisi del fenomeno è consistito nel trasferimento dei risultati in un modello sperimentale atto a simulare le medesime condizioni che potrebbero aver agito nell’estate del 2005, ovvero al tempo della prefabbricazione degli elementi oggetto del contenzioso. Ciò ha comportato la realizzazione di pannelli di piccole dimensioni (25 ¸25 cm con spessore di alcuni millimetri), utilizzando casseformi con diminuzione di spessore gettabile sui bordi in maniera tale da localizzare la genesi e lo sviluppo di eventuali fessurazioni; quindi, tali pannelli sono stati gettati all’inizio del luglio 2009, con un differente rapporto Acqua/Cemento e sono stati monitorati durante i successivi trenta giorni.
Una volta ipotizzato il modello di fessurazione dei pannelli prefabbricati, e cercata la conferma nei dati sperimentali di laboratorio, il passo finale dell’analisi del fenomeno è consistito nel trasferimento dei risultati in un modello sperimentale atto a simulare le medesime condizioni che potrebbero aver agito nell’estate del 2005, ovvero al tempo della prefabbricazione degli elementi oggetto del contenzioso. Ciò ha comportato la realizzazione di pannelli di piccole dimensioni (25 ¸25 cm con spessore di alcuni millimetri), utilizzando casseformi con diminuzione di spessore gettabile sui bordi in maniera tale da localizzare la genesi e lo sviluppo di eventuali fessurazioni; quindi, tali pannelli sono stati gettati all’inizio del luglio 2009, con un differente rapporto Acqua/Cemento e sono stati monitorati durante i successivi trenta giorni.
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Utilizzando come riferimento la figura 5, occorre premettere che i pannelli sono stati identificati con le lettere A e B denotanti rispettivamente un Alto (pannello di destra) ed un Basso rapporto Acqua/Cemento; nel contempo, se la foto “A” identifica l’istante zero relativo alla fase di getto, le foto “B” e “C” tempi successivi fino a “D” corrispondente a t = 30 giorni.
I risultati hanno mostrato che in entrambi i campioni sono comparse fessurazioni da ritiro sui bordi, con un incremento per apertura e sviluppo lineare nel caso di maggiore rapporto Acqua/Cemento; d’altra parte, occorre anche evidenziare che fessurazioni da ritiro sono state rilevate anche sui plinti di fondazione del capannone, eseguiti da ditta esterna al prefabbricatore, a dimostrazione dell’ampia diffusione di tale fenomeno per getti eseguiti in periodi caldi ed in assenza di adeguata cura della stagionatura del calcestruzzo.
CONCLUSIONI
Riunendo tutti gli elementi ottenuti dalle prove di laboratorio, dai calcoli secondo la norma e dal modello sperimentale, risulta che le microfessurazioni sono attribuibili ad un fenomeno di ritiro plastico, il quale si esplica durante le prime ore successive all’esecuzione del getto; nel contempo allo stesso si è sovrapposto un fenomeno di ritiro termoigrometrico, il quale a sua volta si esplica per tutta la vita delle strutture anche se gli effetti maggiori si manifestano nei primi mesi corrispondenti alla fase di maturazione del calcestruzzo.
Occorre a tal proposito evidenziare che entrambi i fenomeni di ritiro, plastico e termoigrometrico, rappresentano la principale causa di fessurazione dei calcestruzzi e delle malte; nel contempo, se il ritiro plastico è imputabile ad una scarsa cura della stagionatura delle superfici gettate, per quanto concerne il ritiro termoigrometrico il fenomeno è stato accentuato dalla presenza di vincoli perimetrali lungo i pannelli tali da instaurare sollecitazioni a trazione capace di produrre la comparsa e lo sviluppo delle microfessurazioni subverticali.
Nel caso del ritiro plastico il fenomeno può essere impedito solo rimuovendo la causa, ovvero limitando l’evaporazione dell’acqua di impasto mediante adozione di apposite protezioni; d’altra parte il fenomeno si è sviluppato durante un’estate particolarmente siccitosa e con elevate temperature. Relativamente, invece, al ritiro termoigrometrico lo stesso non può essere impedito, risultando di fatto fisiologico per tutti i calcestruzzi, anche se i suoi effetti visivi dipendono dalle dimensioni dell’elemento strutturale.
In effetti, se i plinti di fondazione del capannone hanno manifestato fessurazioni di dimensioni limitate, i pannelli hanno sviluppato microfessurazioni diffuse in relazione all’elevato rapporto Superficie/Volume (prossimo a 10 nei pannelli ed a 2 nell’esperimento), con valori normativi del ritiro variabile da un minimo di 2 ad un massimo di 4 millimetri.
Tali valori da soli, in assenza di temperature elevate e/o di rapporti Acqua/Cemento elevati, possono spiegare l’evoluzione del fenomeno osservato, considerato che l’apertura delle singole lesioni è decisamente inferiore al millimetro come dimostrato dai dettagli illustrati in figura 6. Ciò comporta, nel caso di un’apertura media di 0.5 millimetri, la comparsa di 4 - 8 fessure sui pannelli, in relazione al valore normativo del ritiro, come chiaramente percepibile dalla figura 1 di cui alla prima parte dell’articolo; nel contempo tali fessure hanno assunto un andamento subverticale in relazione alla direzione orizzontale di azione degli sforzi di trazione guidati dalla dimensione maggiore del pannello.
Concludendo, le due problematiche rilevate, ritiro plastico e ritiro termoigrometrico, spiegano perfettamente quanto emerso dalle analisi strumentali svolte dall’Università di Pisa, con il distacco degli inerti dalla matrice di cemento dipendente dal primo fenomeno e la rottura di alcuni di loro attribuibili al secondo processo chimico – fisico.
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I risultati hanno mostrato che in entrambi i campioni sono comparse fessurazioni da ritiro sui bordi, con un incremento per apertura e sviluppo lineare nel caso di maggiore rapporto Acqua/Cemento; d’altra parte, occorre anche evidenziare che fessurazioni da ritiro sono state rilevate anche sui plinti di fondazione del capannone, eseguiti da ditta esterna al prefabbricatore, a dimostrazione dell’ampia diffusione di tale fenomeno per getti eseguiti in periodi caldi ed in assenza di adeguata cura della stagionatura del calcestruzzo.
CONCLUSIONI
Riunendo tutti gli elementi ottenuti dalle prove di laboratorio, dai calcoli secondo la norma e dal modello sperimentale, risulta che le microfessurazioni sono attribuibili ad un fenomeno di ritiro plastico, il quale si esplica durante le prime ore successive all’esecuzione del getto; nel contempo allo stesso si è sovrapposto un fenomeno di ritiro termoigrometrico, il quale a sua volta si esplica per tutta la vita delle strutture anche se gli effetti maggiori si manifestano nei primi mesi corrispondenti alla fase di maturazione del calcestruzzo.
Occorre a tal proposito evidenziare che entrambi i fenomeni di ritiro, plastico e termoigrometrico, rappresentano la principale causa di fessurazione dei calcestruzzi e delle malte; nel contempo, se il ritiro plastico è imputabile ad una scarsa cura della stagionatura delle superfici gettate, per quanto concerne il ritiro termoigrometrico il fenomeno è stato accentuato dalla presenza di vincoli perimetrali lungo i pannelli tali da instaurare sollecitazioni a trazione capace di produrre la comparsa e lo sviluppo delle microfessurazioni subverticali.
Nel caso del ritiro plastico il fenomeno può essere impedito solo rimuovendo la causa, ovvero limitando l’evaporazione dell’acqua di impasto mediante adozione di apposite protezioni; d’altra parte il fenomeno si è sviluppato durante un’estate particolarmente siccitosa e con elevate temperature. Relativamente, invece, al ritiro termoigrometrico lo stesso non può essere impedito, risultando di fatto fisiologico per tutti i calcestruzzi, anche se i suoi effetti visivi dipendono dalle dimensioni dell’elemento strutturale.
In effetti, se i plinti di fondazione del capannone hanno manifestato fessurazioni di dimensioni limitate, i pannelli hanno sviluppato microfessurazioni diffuse in relazione all’elevato rapporto Superficie/Volume (prossimo a 10 nei pannelli ed a 2 nell’esperimento), con valori normativi del ritiro variabile da un minimo di 2 ad un massimo di 4 millimetri.
Figura 6. Dettaglio di una lesione da ritiro plastico.
Tali valori da soli, in assenza di temperature elevate e/o di rapporti Acqua/Cemento elevati, possono spiegare l’evoluzione del fenomeno osservato, considerato che l’apertura delle singole lesioni è decisamente inferiore al millimetro come dimostrato dai dettagli illustrati in figura 6. Ciò comporta, nel caso di un’apertura media di 0.5 millimetri, la comparsa di 4 - 8 fessure sui pannelli, in relazione al valore normativo del ritiro, come chiaramente percepibile dalla figura 1 di cui alla prima parte dell’articolo; nel contempo tali fessure hanno assunto un andamento subverticale in relazione alla direzione orizzontale di azione degli sforzi di trazione guidati dalla dimensione maggiore del pannello.
Concludendo, le due problematiche rilevate, ritiro plastico e ritiro termoigrometrico, spiegano perfettamente quanto emerso dalle analisi strumentali svolte dall’Università di Pisa, con il distacco degli inerti dalla matrice di cemento dipendente dal primo fenomeno e la rottura di alcuni di loro attribuibili al secondo processo chimico – fisico.
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