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Il calcestruzzo in opera - Corso Int. di Progettaz. Tecn. e Impianti Prof. - M. Masera- 1/26

Il calcestruzzo in opera

1. GENERALITÀ - Il soddisfacimento delle specifiche progettuali richiede uno studio accurato del ciclo di produzione, posa, cura e mantenimento del calcestruzzo. Il mix design fornisce i principali riferimenti prestazionali a cui la pianificazione dei processi si deve riferire In particolare durante l’avvio del cantiere è richiesto uno studio attento del ciclo di produzione, al fine di assicurare due requisiti generali che riguardano la durabilità e la manutenibilità del calcestruzzo in opera. La conformità e la correttezza della messa in opera influenza significativamente la durabilità dei calcestruzzi per i quali ad esempio risultano essere determinanti l’omogeneità e la compattezza dell’impasto posato in opera. Una vibrazione errata o una distribuzione non omogenea all’interno del cassero influenza la durabilità del materiale in opera e la vita utile delle strutture. Alle prestazioni finali del prodotto maturo contribuiscono il betonaggio ed il trasporto del materiale fresco che devono rispettare le prescrizioni delle ricette di laboratorio e mantenere le caratteristiche per la durata richiesta. Il dosaggio e il controllo della consistenza del carico, devono essere effettuate tenendo conto della durata, variabile, del viaggio e prevenire manipolazioni e/o alterazioni quali aggiunte di acqua in cantiere. La corretta pianificazione delle operazioni di getto e stagionatura del calcestruzzo in relazione alle condizioni ambientali, tecniche e organizzative è quindi necessaria per il soddisfacimento delle prestazioni finali del prodotto. In relazione all’importanza del cantiere, è necessario che l’esecutore integri le prescrizioni progettuali fornendo all’avvio del cantiere un documento di studio dei calcestruzzi per mezzo del quale siano descritte le modalità esecutive conformemente alle prescrizioni ed alle richieste di prestazione progettuali. 1.1 PREPARAZIONE DEL CANTIERE – La preparazione del cantiere comporta la raccolta di test e di altri elementi di informazione provenienti da cantieri precedenti e comparabili con il cantiere in esame. Fra i criteri di graduazione della pianificazione e gestione della qualità dell’intervento sono contemplati: - il volume dei lavori; - l’incidenza che l’esecuzione delle opere può avere sulle caratteristiche finali delle opere

progettate (livello di sollecitazioni, procedure di esecuzione ed esigenze di durabilità); Lo studio della composizione del calcestruzzo e la pianificazione delle attività di produzione è basato su dati relativi: - al progetto: caratteristiche meccaniche, dimensioni delle opere, armature; - al cantiere: equipaggiamenti per la messa in opera e condizioni climatiche; - alle proprietà del calcestruzzo: maneggevolezza, compattezza, durabilità, aspetto del

paramento, lavorabilità. Il piano di costruzione richiede quindi il bilanciamento di tre obiettivi principali:


- una lavorabilità data (condizionata dalla cassaforma da riempire, l’ottenimento di una buona compattezza ed il ricoprimento corretto delle armature) ed adatta ai mezzi di posa utilizzati in cantiere;

- una resistenza meccanica, in particolare rispetto alla compressione; - una corretta durabilità legata alla resistenza alle aggressioni fisico chimiche del contesto

ambientale (effetto del gelo, emissioni inquinanti, acque aggressive, ecc.) 1.2 CRITERI DI GESTIONE E CONTROLLO DELLA QUALITÀ DEL PROCESSO – Rispetto all’organizzazione delle attività produttive i fattori che influenzano principalmente la qualità del calcestruzzo sono: - prima del confezionamento è di particolare importanza lo stato di conservazione del

cemento, il controllo dell’assorbimento dell’umidità ambientale e la conservazione in un ambiente chiuso e secco;

- in fase di confezionamento: la scelta del cemento; - il dosaggio in cemento (le eccedenze provocano una tendenza alla fessurazione, le

carenze provocano carenze nella resistenza e nella durabilità; - la natura e le proprietà dei granulati; - la quantità e la qualità dell’acqua di idratazione; - l’intensità e la durata dell’impastatura; - la temperatura di betonaggio; - le eventuali aggiunte;

- in fase di getto: la messa in opera ed il costipamento del calcestruzzo; - l’omogeneità del calcestruzzo; - la qualità delle superfici di casseratura; - la temperatura esterna;

- in fase di maturazione: la ritenzione dell’umidità assicurata mediante l’impiego di prodotti per la cura della maturazione in relazione a fattori quali la temperatura esterna, la velocità dell’aria e l’umidità relativa.

2. MATERIALI – Le caratteristiche prestazionali dei materiali impiegate nel processo di produzione del calcestruzzo sono ampiamente regolate da norme. Il mix design del calcestruzzo specifica le caratteristiche di prestazione dei prodotti e delle opere in esercizio sia le caratteristiche intermedie dei materiali e dei processi che sono oggetto della pianificazione e del controllo della qualità. L’esigenza di ottenere un impasto lavorabile è finalizzata alla dimensione economica e produttiva dei processi e dei prodotti intermedi utilizzati nel confezionamento del calcestruzzo armato. L’impasto gettato in opera è quindi il risultato di decisioni che devono tendere ad un bilanciamento delle caratteristiche che influenzano la lavorabilità, mantenendo sotto controllo i parametri economici dei processi, e delle caratteristiche che assicurano la qualità finale del prodotto in accordo con la qualità richiesta in opera per i manufatti. Si mettono in evidenza quelle dei materiali che risultano più sensibili alle alterazioni del processo che possono influenzare le prestazioni di esercizio del calcestruzzo. 3 CEMENTO – Mescolato con l’acqua il cemento forma una pasta che si solidifica a contatto con l’aria o sott’acqua, da cui proviene la definizione come “legante idraulico”. Questo


fenomeno risulta dall’idratazione del cemento che necessita del 25% dell’acqua in peso. Con l’aggiunta di sabbia e granulati è necessaria una quantità supplementare di acqua per permettere una posa ed un compattamento corretti. I leganti idraulici non si idratano immediatamente a contatto con l’acqua. Un eccesso di acqua, il freddo, le impurità della sabbia e gli eventuali additivi ritardano la presa. Per contro la presa viene accelerata in presenza di calore e di additivi acceleranti. L’accrescimento della resistenza meccanica nel calcestruzzo indurito è la principale conseguenza del controllo delle reazioni di idratazione attraverso il dosaggio in cemento, la temperatura i tempi. L’utilizzo di certi tipi di additivi permette di ridurre il tenore d’acqua per una lavorabilità data e di aumentare la resistenza. Il calore di idratazione è correlato alle reazioni chimiche prodotte dal processo di idratazione. Aumenta tendenzialmente con la classe di resistenza del cemento, il dosaggio e la temperatura iniziale. Provoca inoltre un’accelerazione dell’idratazione nelle fasi iniziali di presa. Il calcestruzzo è soggetto a differenti tipi di ritiro: - il ritiro di idratazione si realizza in assenza di variazione di temperatura e senza

migrazione di acqua; - il ritiro igrometrico è dovuto ad una separazione dell’acqua prima della presa. Ci si

limiterà a bagnare le casseforme ed a dispositivi di cura del calcestruzzo; - il ritiro idraulico o di essicazione; - il ritiro termico (contrazione seguente alla dilatazione dovuto al riscaldamento del

calcestruzzo sotto l’effetto del calore sviluppato dall’idratazione del cemento) è troppo spesso trascurato. La riduzione del ritiro termico avviene attraverso una scelta opportuna del cemento che risulta tanto più importante quanto più l’opera è massiva. L’utilizzo di casseforme metalliche riduce la temperatura di contatto dei costituenti attraverso la riduzione degli spessori dei getti e quando è necessario eliminando il calore in eccesso attraverso l’utilizzo di tubazioni di refrigerazione immerse nel calcestruzzo.

L’uso dei cementi di più largo impiego è regolato dalla ENV UNI 197/1, che definisce la composizione, le specifiche e i criteri di conformità dei correnti. I D.M. 3/6/1968 e 20/11/1984 restano validi per i cementi alluminosi, per i cementi per sbarramenti di ritenuta, gli agglomerati cementizi e le calci idrauliche non oggetto delle ENV 197. La scelta del cemento (tipo e classe di resistenza in funzione della classe di esposizione alla pioggia e delle caratteristiche della costruzione per la quale viene utilizzato deve essere conforme alle norme nazionali in vigore. Le principali caratteristiche della polvere di cemento per le quali le norme prevedono prove di controllo sono: - la superficie specifica (la superficie totale di sviluppo di tutti i grani contenuti in un

grammo di cemento) caratterizza la finezza di macinatura del cemento. Secondo i tipi di cemento viene compresa fra i 2000 ed i 4000 cm2/g (da 6000 a 7000 cm2/g per il cemento pronto). - massa volumica apparente: circa 1000 kg/m3; - massa volumica assoluta: da 2900 a 3150 kg/m3 - la resistenza meccanica, normale a compressione determinata a 28 giorni. - altre caratteristiche fisico – chimiche

Resistenza a compressione Classe Misurazioni precoci normale Limite inferiore garantito


2g 7g 28g 2g 7g 28g Li Li Li Ls 32.5 - - ≥ 32.5 ≤ 52.5 - 17.5 30 32.5 R ≥ 13.5 ≥ 32.5 ≤ 52.5 12 - 30 42.5 ≥ 12.5 ≥ 42.5 ≤ 62.5 10 - 40 42.5 R ≥ 20 ≥ 42.5 ≤ 62.5 18 - 40 52.5 ≥ 20 ≥ 52.5 18 - 50 52.5 R ≥ 30 ≥ 52.5 28 - 50 Li limite inferiore Ls Limite superiore Tabella 1 – Resistenza meccanica normale

Classe 32.5 32.5 R 42.5 42.5 R 52.5 52.5 R Ritiro a 28 gg (µ/m) CPA-CEM I e CPJ-CEM II

≤ 800 ≤ 1000 -

Tempo di attesa prima della presa (min) ≥ 90 ≥ 60

Fisi

che

Stabilità (mm) ≤ 10 Tabella 2 – Specifiche e caratteristiche fisiche in relazione alle classi di resistenza

Esigenze (1) Proprietà Saggi di riferimento Tipo di cemento Classe di resistenza (a)

Perdita al fuoco CPA-CEM I CHF-CEM III CLK-CEM III

Tutte le classi ≤ 5 -

Mgo CPA-CEM I Tutte le classi ≤ 5 -

Residuo insolubile

CPA-CEM I CHF-CEM III CLK-CEM III

Tutte le classi ≤ 5 -

32.5 32.5R 42.5

≤ 3.5 (5) 4 CPA-CEM I

CPJ-CEM II (2) CPZ-CEM IV CLC-CEM V

42.5R 52.5 52.5R

≤ 4 (5) 4.5

CHF-CEM III (3)

Solfato (SO3)

NF EN 196-2

CLK-CEM III/C Tutte le classi - 5

Cloruri Tutte tranne 52.5R ≤ 0.1 0.1

NF EN 196-21 Tutti I tipi (4) 52.5R ≤ 0.05 0.005

Chi

mic

he

Pozzolanicità NF EN 196-5 CPZ-CEM IV Tutte le classi Soddisfatta da prova

(1) Dati in % di massa (2) Questa indicazione copre tutti i tipi di cemento CPJ-CEM II/A e CPJ-CEM II/B con

l’eccezione dei cementi non contenenti che scisti calcinati come costituenti principali oltre ai clinker per i quali il limite superiore è in SO3 il 4.5% per tutte le classi

(3) Il tipo CLK-CEM III/C può contenere un massimo di 4.5% in SO3. (4) I cementi di tipo CHF-CEM III/A e B e i CLK-CEM III/C possono contenere più del o.1%

di cloruri , in questo caso i tenore di cloruro deve essere dichiarato. (5) Limite superiore.


Tabella 3 – Specifiche e caratteristiche chimiche in relazione ai tipi di cemento. I principali requisiti che devono essere rispettati in cantiere sono rivolti alla conservazione delle prestazioni nominali garantite all’uscita della fabbrica. In generale per ogni struttura deve essere impiegato cemento di un unico tipo e classe. Occorre quindi impedire il mescolamento di cementi di diversa classe, tipo e provenienza; ciascun silos deve contenere un cemento di un unico tipo e unica classe e deve essere identificato da appositi contrassegni. I silos devono assicurare la tenuta all’umidità atmosferica. I cementi utilizzati devono essere controllati e certificati come previsto per legge dal D.M. 9 marzo 1988, n. 126 - Regolamento del servizio di controllo e certificazione di qualità dei cementi e dal D.M. 13 settembre 1993 - G.U. 22/9/93 - Nuove norme sui requisiti di accettazione e modalità di prova dei cementi. In caso di ambienti chimicamente aggressivi si dovrà far riferimento a quanto previsto nelle norme UNI 9156 Cementi resistenti ai solfati - classificazione e composizione e UNI 10517 Cementi resistenti ai solfati - Metodi di controllo della composizione. 4 AGGREGATI – Un aggregato è costituito da un insieme di granelli minerali etichettati in relazione alla loro dimensione che va da 0 ad 80 mm di diametro come, sabbie, ghiaie, pietre. Gli aggregati costituiscono lo “scheletro” del calcestruzzo. Poco deformabile migliora la resistenza del cemento e si oppone alla propagazione della microfessurrazione nella pasta a causa del ritiro. Gli aggregati costituiscono in volume una quota che va dal 60 al 80% del prodotto fresco utilizzato nei getti. I materiali che entrano nel processo di produzione del calcestruzzo fresco sono in genere aggregati naturali di origine alluvionale (sabbia, ghiaino, ghiaia, ciottoli, pietrame per citare alcune accezioni relative ad aggregati fini e grossi di origine alluvionale), aggregati ottenuti per frantumazione (a cui ci si riferisce con termini quali sabbia, graniglia, pietrisco), aggregati risultanti da trattamenti termici quali l’argilla espansa, la perlite e la vermiculite, aggregati artificiali quali le loppe d’altoforno o sintetici quali il polistirolo espanso. Riferimenti principali per le caratteristiche degli aggregati impiegati nel il confezionamento del calcestruzzo sono le norme tecniche UNI EN 932 la UNI EN 933 e la UNI 8520 che tratta gli aggregati per confezionamento di calcestruzzi. Si distinguono due classi di caratteristiche rilevanti per la descrizione di un calcestruzzo: - caratteristiche geometriche; - caratteristiche fisiche e fisico – chimiche: fra queste si distinguono in particolare le

caratteristiche meccaniche. Le principali caratteristiche geometriche dei granulati riguardano: - la granulometria: permette per mezzo di vagliatura dei granulati su crivelli o setacci a

maglie quadrate, con aperture di dimensione decrescente e pesatura a rifiuto su ciascun vaglio, di determinare il frazionamento delle dimensioni dei grani contenuti nel granulato;

- la classe di granulato: rappresentata dal rapporto d/D con d e D rispettivamente la minore e la maggiore dimensione dei grani del granulato. Se d < 0,5 mm il granulato è descritto come 0/D. Una granulometria discontinua a partire da due classi granulometriche facilita la ricerca della distribuzione dei granulati (ad esempio sabbie 0/5 e ghiaia 15/25). La distribuzione granulometrica del calcestruzzo influisce direttamente sulla lavorabilità. Il bilanciamento delle frazioni granulometriche degli aggregati prende in considerazione il


diverso comportamento degli aggregati di dimensioni differenti. In termini qualitativi granuli di dimensione maggiore tendono ad aumentare l’attrito quindi a ridurre la lavorabilità, i granuli di dimensione minore (sabbia) presentano più superficie da bagnare quindi assorbono acqua e riducono di conseguenza la lavorabilità.

Sabbia fine Sabbia Ghiaietto Ciottoli sassi d (mm) - <1 ≥1 ≥20 D (mm) 0,008 da 0,08 a 6,3 incluso ≤31,5 ≤80 Tabella 4 – Terminologia indicativa per gli aggregati naturali in base al diametro - il modulo di finezza di una sabbia: caratterizza la granularità; - la forma dei grani: è caratterizzata da un coefficiente di appiattimento che deve risultare

inferiore al 30%: gli aggregati possono essere spigolosi o avere spigoli arrotondati, avere forma sferoidale o piatta ed allungata. Forme spigolose e non sferoidali riducono la lavorabilità. La tessitura superficiale può presentarsi scabra o rugosa. La prima influenza positivamente lo sviluppo delle resistenze meccaniche la seconda influenza positivamente la lavorabilità. Il coefficiente di forma trattato dalla UNI 8520/18.

- Le principali caratteristiche fisiche e fisico-chimiche che occorre tenere in considerazione sono:

- la massa volumica apparente; cioè la massa di granulato che occupa l’unità di volume dipendente dalla pezzatura dei grani. Spesso gli aggregati staccati in cantiere contengono umidità. Il loro tenore di acqua in percentuale può essere determinato per asciugamento e pesatura e deve essere conosciuto al fine di dedurre la quantità di acqua apportata al momento del dosaggio del calcestruzzo;

- la porosità; la porosità dell’aggregato, viene misurata mediante pesata prima e dopo l’assorbimento di acqua secondo la UNI 8520/13 e /16, influenza il dosaggio del rapporto acqua cemento; se l’aggregato non è saturo sottrae acqua se è presente acqua libera viene ceduta al legante. Solo l’accurata determinazione della porosità dell’aggregato permette di controllare il rapporto a/c.

- la pulizia dei granulati; - aggregati quali ghiaie e pietrami: è la percentuale passante al vaglio da 0,5 mm (vaglio

eseguito sotto l’acqua); il residuo deve risultare inferiore al 2% o al 5% nel caso di granulati frantumati;

- aggregati fini, sabbie: definito dal saggio equivalente di sabbia separata da materiali argillosi per lavaggio sulla frazione 0/5 mm; la percentuale richiesta di sabbia risultante sul totale varia in relazione alla natura della sabbia ed all’utilizzo previsto.

La presenza di particolari argille nelle sabbie, che riducono l’aderenza fra la pasta di cemento e gli aggregati, è sfavorevole alla messa in opera o alle prestazioni finali del calcestruzzo. Allo stesso modo sono sfavorevoli concentrazioni in varia misura di altre impurità quali materie organiche solfati o solforosi, cloruri, lignite, gusci o scorie). Ai fini della conformità degli aggregati la UNI 8520 stabilisce le percentuali ammissibili di sostanze di varia natura che influenzano negativamente le proprietà del calcestruzzo. Le principali caratteristiche meccaniche che occorre tenere in considerazione sono: - la resistenza a compressione, a trazione; La resistenza a compressione ed a trazione

influiscono sul comportamento meccanico del calcestruzzo in opera. Specie per valori di


resistenza a compressione degli aggregati, i grossi in particolare, inferiori alla resistenza pasta di cemento, la rottura a compressione viene presa in considerazione nell’esame dei provini di calcestruzzo

- la resistenza all’abrasione, non sfaldabilità e resistenza all’urto. Viene valutata per mezzo dei saggi Deval e Micro Deval che riproducono i fenomeni di usura sui granulati utilizzati in particolare per le opere stradali. La determinazione della resistenza alla frammentazione per urto e l’usura per sfregamento reciproco. Il coefficiente Los Angeles calcolato a partire dal passante al crivello da 1,6 mm, caratterizza il granulato. Per dei granulati suscettibili di essere sottoposti agli effetti del gelo si può misurare il coefficiente Los Angeles dopo una serie di 25 cicli gelo disgelo (-25 °C, + 25 °C) e lo compara con il coefficiente di riferimento.

La scelta dei granulati può essere ricondotta a tre criteri principali - Adeguatezza dei granulati al calcestruzzo; in sintesi nella tabella 5 - Attitudine all’uso rispetto alla roccia di origine; in sintesi nella tabella 6 - Scelta secondo le caratteristiche d’uso del calcestruzzo. in sintesi nella tabella 7 Caratteristica Influenza sul calcestruzzo Natura mineralogica La maggior parte dei granulati risulta adatto al calcestruzzo. L’influenza

sfavorevole proviene dalle argille, dai calcari marnosi, che provocano rigonfiamenti e alterazioni nella tessitura del calcestruzzo.

Presenza di materie organiche

Influenza sfavorevole sulla presa e sull’indurimento. Caduta di resistenza.

Tenore elevato di solfati, solforati, cloruri

Reazione con il cemento, fessurazione, corrosione delle armature

Pulizia degli aggregati Le impurità perturbano l’idratazione del cemento e determinano un difetto di aderenza fra pasta ed aggregati

Forma dei grani ed appiattimento

Poco significativo in generale: alcune sabbie da frantumazione possono risultare qualche volta sfavorevoli per la messa in opera e per la compattezza finale.

Granulometria La granulometria risulta determinante per una buona composizione del calcestruzzo.

Tabella 5 – Criteri di valutazione di adeguatezza degli aggregati. Roccia di origine Durezza Deval Dilatazione

µm/m °C Proprietà Difficoltà

riscontrate Possibilità di impiego nel calcestruzzo

Eruttiva Graniti Da 15 a 19 Da 8 a 12 Dioriti 16 Porfirica 16/17 Basalti 20

Dure e compatte, buona resistenza al gelo

Si nella maggior parte dei casi

Metamorfica Quarzite Da 17 a 20 10

Dure e compatte inattaccabili chimicamente

Granulati di qualità utilizzati per le pavimentazioni

Marmi Da 15 a 20 10/12 Si Scisti Sensibili al gelo Presenza Unicamente gli


Gneiss di granulati friabili

scisti duri

Sedimentarie Calcarea

Da 12 a 15 Da 6 a 8 Buona aderenza alla malta

Si

Dolomitica Da 10 a 12 Richiesti saggi preliminari

Tabella 6 – Attitudine all’impiego degli aggregati nei calcestruzzi da costruzione Impiego Densità Granulati Calcestruzzo Da 2,2 a 2,4 Tutti granulati alluvionali o frantumati con

preferenza per i silicei i calcari o i calcari silicei Calcestruzzo facciavista Come sopra + porfirici, basalti, graniti, dioriti che

offrono una gamma varia di tessiture e di tinte Strutturali Da 1,5 a 1,8 Argille o scisti espansi, loppe espanse Semi isolanti semi strutturali

Da 1 a 1,5 Argilla espansa, pozzolane, pietra pomice Calcestruzzi leggeri

Isolanti Da 0,3 a 0,8 Vermiculite, sughero, legno, polistirene espanso, vetro espanso

Calcestruzzi pesanti Da 3 a 5 Corindone, magnetite Calcestruzzo refrattario Da 2,2 a 2,5 Corindone, residui di prodotti refrattari, laterizi,

silico-alluminati, loppe, granulati speciali Calcestruzzi o cappe per pavimenti industriali (significativa la resistenza all’abrasione)

Da 2,4 a 3 Corindone, Carborundum, granulati metallici

Tabella 7 – Adeguatezza dei granualati in relazione all’impiego previsto nelle costruzioni. 5 ACQUA – L’acqua utilizzata nelle preparazione del calcestruzzo fresco deve soddisfare al requisito di non condizionare negativamente il processo di idratazione della pasta cementizia. Elementi capaci di interferire con la presa e l’indurimento del calcestruzzo quali impurità, sali, oli, zuccheri, carbonati e bicarbonati, nonché il livello di acidità dell’acqua, vanno controllati affinché la loro presenza sia ridotta in percentuali accettabili. Il D.M. del 14/2/92 stabilisce che “l’acqua per gli impasti deve essere limpida, priva di sali (particolarmente solfati e cloruri) in percentuali dannose e non essere aggressiva”. Nelle condizioni correnti in cui si utilizza spesso acqua potabile i principali requisiti non costituiscono un problema. In mancanza di condizioni di fidatezza il controllo visivo/olfattivo non consente tuttavia una valutazione accurata. Le prove più frequenti per valori di soglia riscontrabili in letteratura riguardano ad esempio: - la misura del PH (non inferiore a 5); - la percentuale di sali (ad esempio cloruro di sodio inferiore al 2%, solfato di sodio inferiore

a 1%, sali inorganici diversi non maggiori dello 0.05%, solfuro di sodio inferiore allo 0.01%);

- la percentuale di carbonati e bicarbonato alcalini (non superiori al 0.2%). I metodi di prova sono di semplice applicazione e permettono in caso di esito negativo quantomeno di rilevare l’esigenza di analisi accurate di laboratorio per determinare le quantità di agenti dannosi presenti nell’acqua. Un criterio utilizzato per determinare l’accettabilità consiste nel confronto delle caratteristiche di campioni di calcestruzzo confezionati con acqua sottoposta a verifica con campioni di calcestruzzo di riferimento confezionati con acqua di qualità idonea e misurare gli eventuali scostamenti stabilendo dei valori di accettabilità degli scarti.


6 ADDITIVI – Un additivo è un prodotto incorporato nei calcestruzzi, malte o boiacche, in fase di mescolamento o prima della messa in opera, tale che modifica alcune proprietà del composto fresco o le caratteristiche del composto indurito. Ciascun additivo ha una funzione principale, caratterizzata dalle modificazioni, dai miglioramenti apportati e delle funzioni secondarie che possono produrre effetti non desiderarti. L’impiego di un additivo, dosato normalmente (<5% della massa di cemento) non deve alterare le prestazioni nominali richieste al composto indurito ne’ il disegno delle armature previste nel progetto esecutivo. Si possono distinguere in: - additivi che modificano la lavorabilità (fluidificanti, fluidificanti e riduttori del tenore di

acqua, superfluidificanti); aumentano la lavorabilità senza ridurre la resistenza meccanica, o aumentando la resistenza meccanica, mantengono il tenore di acqua costante o lo riducono l’apporto di acqua richiesto (da 10 a 35 l/m3 di calcestruzzo).La riduzione di acqua a parità di lavorabilità migliora la compattezza del calcestruzzo e ne aumenta di conseguenza la durabilità. I superfluidificanti producono un aumento consistente della lavorabilità in funzione del tempo (da 30 a 60 minuti) a parità di apporto in acqua al composto fresco.

- additivi che modificano la presa e l’indurimento (acceleranti e ritardanti); sono prodotti chimici solubili in acqua che modificano la solubilità dei differenti costituenti e la loro velocità dissoluzione;

- additivi che modificano alcune proprietà del calcestruzzo. Si tratta di: - additivi aeranti che producono microbolle di aria che si distribuiscono

uniformemente nella massa di composto fresco. Le microbolle frammentano il reticolo dei capillari e limitano lo sviluppo di sollecitazioni dovute al gelo dell’acqua interstiziale, in particolar modo quando la distanza fra le microbolle non supera 200 µm.

- utilizzati per opere idrauliche, tunnel, fondazioni, gli additivi idrofughi diminuiscono l’assorbimento capillare del calcestruzzo o delle malte induriti e conferiscono, se la composizione è corretta, una buona tenuta all’acqua. La loro efficacia dipende dalla natura del cemento ed i tempi di presa possono essere aumentati.

Additivi →

Proprietà modificate↓

Ridu

ttori

d’ac

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Flui

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Supe

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Lavorabilità + + Tempi di presa - + Resistenza a 3 g + + + - Resistenza a maturazione (≤ 28g) + + Occlusione mediante aria + Permeabilità sotto pressione idraulica - - Resistenza al gelo del cls indurito +


Compattezza + + + Caratteristiche superficiali + + Tabella 9 – Caratteristiche principali di impiego degli additivi 6.1 Additivi che modificano la lavorabilità – Gli additivi particolarmente implicati nelle fasi di lavorazione del calcestruzzo interessano alcune prestazioni di processo significative (lavorabilità, pompabilità, coesività) senza alterare le prestazioni di esercizio richieste dal mix design. Si tratta tipicamente di diluizioni in acqua del principio attivo con l’aggiunta di componenti accessori (antischiumogeni, stabilizzanti, antibatterici ecc.). La UNI 7101 classifica le funzioni principali e secondarie degli additivi e disciplina le prove che possono essere svolte sia in pasta ed in malta del calcestruzzo sia direttamente sull’additivo. La UNI 7101, richiamata anche dalla UNI 9858, stabilisce un limite del 2% della quantità di fluidificanti immessi nell’impasto rispetto alla massa del legante, limite che si riconosce viene oltrepassato dai superfluidificanti senza che ne sia indicata una misura di riferimento. Fludificanti Fluidificanti e riduttori

d’acqua Superfluidificanti

Dosaggio < 0,5% < 0,5% Da < 0,5% a 3% Introduzione Nell’acqua di miscelazione Nel calcestruzzo prima della messa in

opera Effetti sulla messa in opera del calcestruzzo

Miglioramento della maneggevolezza con rapporto a/c costante

A maneggevolezza costante riduzione di acqua superiore al 6,5%

Con a/c costante importante fluidificazione del calcestruzzo: ∆A = 8 cm

Estensione della scadenza

Mantenimento e miglioramento di fatto della migliore messa in opera

Superiore almeno del 10% Possibile leggera diminuizione

Effetti secondari favorevoli

Possibilità di un’accelerazione dell’indurimento

Aumento della compattezza. Miglioramento possibile della resistenza del calcestruzzo agli agenti chimici aggressivi

Possibilità di ottenere calcestruzzo ad alta prestazione utilizzando un rapporto a/c affidabile

Altri effetti Possibilità di un leggero aumento del ritiro Componenti principali

Emulsionanti anionici, ligninsolfonati, detergenti sintetici non ionici

Ligninsolfonati, resine melammine solforate ecc

Derivati di melammine o di naftaline ligninsolfonato

Utilizzazione Calcestruzzo per prefabbricati, opere che richiedono resistenze elevato, calcestruzzo facciavista

Fondazioni, pavimentazioni, platee, pavimenti industriali, calcestruzzi ad alte prestazioni.

Tabella 10 – Additivi che modificano la lavorabilità Fluidificanti (composti a base di ligninsolfonati, acidi idrossi-carbossilici e polimeri idrossilati) e superfluidificanti (composti da polimeri di sintesi a base di naftalene o di melammina solfonate polimerizzate con formaldeide) agiscono principalmente sull’incremento della dispersione delle particelle di cemento nell’impasto e ne migliorano la mobilità. Sono utilizzati principalmente in tre condizioni differenti:


- per aumentare la lavorabilità a parità di dosaggio di cemento, acqua e aggregati; - per ridurre il contenuto d’acqua del calcestruzzo fresco a parità di lavorabilità;

particolarmente impiegati sono i superfluidificanti che consentono maggiori riduzioni di acqua rispetto ai fluidificanti in percentuali che vanno dal 10-15% (per i naftalen solfonati) fino al 20% (per i melamminici);

- per ridurre il contenuto di cemento a parità di lavorabilità e di rapporto acqua/cemento. Secondo la UNI 7102/72 i fluidificanti devono ridurre l’acqua almeno del 5% a parità di slump e aumentare la consistenza del calcestruzzo superiore al 10%. a parità di acqua impasto. A parità di consistenza viene richiesto un incremento della resistenza a compressione di almeno il 5% a 24 ore, del 10% a 7 giorni, del 15% a 28 giorni. Secondo la UNI 8145/89 i superfluidificanti devono ridurre l’acqua almeno del 10% a parità di slump e fornire calcestruzzi con un aumento dello spandimento di almeno il 100% a parità di acqua di impasto. A parità di consistenza viene richiesto un incremento della resistenza a compressione di almeno il 30% a 24 ore, del 20% a 7 giorni, del 15% a 28 giorni. I requisiti per il corretto utilizzo riguardano principalmente i rischi che riguardano l’omogeneità della dispersione dell’additivo nell’impasto; la modifica del rapporto a/c non deve influire sull’attitudine al pompaggio. 6.2 Additivi che modificano la presa e l’indurimento - Gli acceleranti (formiato di calcio, trietanolammina ed altri) sono additivi che incrementano la velocità di indurimento della pasta di cemento e dei conglomerati e che permettono di ottenere più rapidamente le resistenze richieste durante il processo di stagionatura. L’incremento di velocità viene messo in relazione alla velocità di idratazione del cemento e quindi di una più rapida formazione del gelo e di aumento delle resistenza. A tale incremento corrisponde una diminuzione della lavorabilità dell’impasto. La variazione di velocità di indurimento inoltre tende a diminuire nel tempo fino risultare inferiore alla velocità di indurimento di calcestruzzi non additivati (oltre i 28 gg) Fra i requisiti per il corretto utilizzo sono richiesti: - il controllo del calore di idratazione la cui accelerata dispersione può facilitare i fenomeni

di fessurazione; - il controllo del ritiro. I ritardanti producono l’effetto di ritardare la presa del cemento per conservare più a lungo la lavorabilità del calcestruzzo. Sono impiegati in combinazione con fluidificanti e permettono di ottenere resistenze superiori a calcestruzzi non additivati a causa della maggiore compattezza risultante da un processo di maturazione più prolungato. I ritardanti sono impiegati: - per tenere sotto controllo la presa del calcestruzzo durante il trasporto e per tempi di

trasporto prolungati; - per facilitare i getti mediante l’uso di pompe; - in condizioni ambientali di alte temperature; - per ridurre il calore di idratazione in getti di massa considerevole. Altre condizioni operative per l’uso di ritardanti riguardano l’esecuzione di strati terminali dei getti o delle superfici di ripresa, sia per ritardare la presa in attesa del getto successivo sia, se distribuiti in dosi elevate sulla superficie, per impedire la presa e creare successivamente una superficie scabra mediante l’asportazione dello strato superficiale incoerente.


Acceleranti di presa Acceleranti di indurimento

Ritardanti di presa

Dosaggio Da 1 a 3% Da 0,2 a 3% Da 0,1 a 0,5 % Introduzione Nell’acqua di miscelazione Effetti sulla presa

Molto variabile secondo il dosaggio, il cemento e la temperatura

Resistenza entro 3 gg

Aumentata di 1 o 2 giorni Aumentata Diminuita da 1 a 2 giorni

Resistenza finale dopo 28 gg

Leggermente diminuita Immodificata o leggermente diminuita

Leggermente aumentata

Effetti secondari

Miglioramento della maneggevolezza con possibilità di riduzione dell’apporto di acqua

Altri effetti Possibilità di un leggero aumento del ritiro Tabella 11 – Modifica della presa e dell’indurimento mediante l’uso di additivi 6.3 Additivi che modificano alcune proprietà del calcestruzzo – Gli areanti sono utilizzati per migliorare il comportamento dei calcestruzzi ai cicli di gelo e disgelo. In fase di posa del calcestruzzo sono utilizzati anche per l’azione fluidificante sull’impasto. Sono utilizzati in combinazione con i superfluidificanti. Gli additivi in polvere (resine solubili), mediante la riduzione degli attriti interni alla massa di impasto fresco, sono utilizzati per pompaggi difficili per la composizione del calcestruzzo e per l’altezza da raggiungere. Vengono inoltre utilizzati per ridurre la segregabilità dell’impasto e migliorare la consistenza dell’impasto. Additivi Areanti Idrofughi Dosaggio Da 0,01 a 0,1% Da 1 a 3 %

Cicli di gelo e disgelo Impiego necessario buon miglioramento

Aggressione atmosferica: CO2, atmosfera marittima

Effetto variabile Miglioramento della resistenza grazia alla diminuzione della permeabilità all’aria

Agenti chimici aggressivi (acque selenitiche, acque solforose)

Possibile miglioramento Miglioramento grazie alla diminuzione della permeabilità del calcestruzzo

Res

iste

nza

a

Effetti secondari Miglioramento dei paramenti

Tabella 12 – Additivi che modificano alcune proprietà del calcestruzzo. 7. CRITERI DI PIANIFICAZIONE DEL CANTIERE - La progettazione, la produzione, il trasporto, la consegna, la messa in opera e la stagionatura del calcestruzzo preconfezionato sono regolati dalla UNI 9858/91, versione italiana della norma europea ENV 206. Relativamente a ciascuna di queste fasi, la norma individua i compiti e responsabilità dei progettisti, dei produttori di calcestruzzo, degli addetti al trasporto e delle imprese. Le principali operazioni che interessano la produzione, confezionamento e messa in opera del calcestruzzo, sono le seguenti: - stoccaggio; - dosaggio; - miscelazione; - trasporto o movimentazione:


- consegna in cantiere; - getto; - vibrazione e compattamento; - maturazione del getto; è una attività di processo che individua i tempi di attesa per

scasseratura e messa in esercizio e le operazioni di protezione e cura del getto in opera. Il processo di dosaggio e miscelazione localizzato in impianto fisso esternamente al cantiere con successivo trasporto e consegna è di gran lunga in processo attualmente più diffuso e per il quale sono previste le procedure correnti di minor rischio per la qualità di processo. In alternativa sono presi in considerazione processi di dosaggio e miscelazione in situ in ragione ad esempio di fattori di scala quali: - la disponibilità di aggregati nel sito o in prossimità al cantiere; - le dimensioni della fornitura tale da giustificare economicamente l’allestimento in cantiere

di un impianto di betonaggio contro il costo del trasporto da un impianto fisso; - al contrario le dimensioni ridotte della fornitura, in termini assoluti o relativi alla

segmentazione di volumi di getto, tale da consigliare l’impiego di attrezzature leggere in cantiere.

In generale in presenza di alternative che non siano nettamente prevalenti, il criterio di decisione privilegia più frequentemente il processo di fornitura esterna tendenzialmente più stabile nella qualità e nella formazione dei costi. In questo caso non vanno comunque trascurati i principali fattori di rischio che riguardano da un punto di vista tecnico l’accettazione, il trasporto e la posa e da un punto di vista organizzativo la gestione del rapporto di fornitura. 8 STOCCAGGIO – Viene organizzato in funzione delle esigenze del cantiere o dei cantieri e deve assicurare il flusso regolare dei componenti. Le prescrizioni generali riguardano: - per i cementi:

- se stoccati in sacchi devono essere tenuti su pallet posizionati su un suolo secco e asciutto; i sacchi devono essere protetti dalla pioggia e dall’umidità ambientale, dall’umidità di risalita dal suolo, quindi è richiesto d i preferenza un ambiente chiuso. Occorre mantenere inoltre una ordinata separazione dei cementi con caratteristiche differenti per evitare errori di composizione;

- se consegnato in camion cisterna il cemento viene scaricato con pompe pneumatiche e stoccato in silos verticali di forma cilindrica con capacità superiore alle 30 tonnellate;

- per i granulati: occorre curare la separazione di granulati differenti per origine e per classe. Il loro stoccaggio richiede un’area meglio se leggermente inclinata, drenata e non a diretto contatto con il terreno circostante. Può essere richiesto un sistema di distribuzione di vapore per il riscaldamento degli aggregati nei periodi freddi preliminarmente al dosaggio ed alla miscelazione;

- additivi: i contenitori devono sempre essere riconoscibili e non esposti ad agenti ambientali, quali calore umidità ecc. Le precauzioni riguardano lo stoccaggio nei periodi freddi ed i tempi di scadenza dei preparati che vanno rigorosamente rispettate

- per l’acqua: le precauzioni riguardano in caso di stoccaggio, la non esposizione ad agenti inquinanti (materie organiche, cloruri, solfati ecc.) ed il controllo della temperatura di utilizzo che può rallentare o accelerare il la presa dell’impasto.


9 DOSAGGIO – Il dosaggio dei componenti avviene secondo i casi: sulla base di ricette empiriche o artigianali che si avvalgono di tabelle ed abachi e dell’esperienza individuale, sulla base di una rigorosa analisi teorica utilizzando le metodiche specifiche e sulla base di saggi di laboratorio finalizzati fornire dati per l’elaborazione teorica e per i necessari aggiustamenti. La dosatura dei componenti nella centrale di betonaggio può avvenire in due modi: - per pesatura o; - per misura in volume. Nella tabella esemplificativa si nota che nel proporzionamento in volume occorre prendere in considerazione fra i costituenti la percentuale di aria. Elemento di incertezza, sia in peso che in volume, è la quantità di acqua contenuta dagli inerti, tanto più sensibile quanto più è fine la sabbia. La presenza di umidità negli aggregati crea difficoltà alle centrali che dosano gli ingredienti in peso. La causa è riscontrabile nella provenienza dell’aggregato per materiali cavati in prossimità di corsi d’acqua e in materiali stoccati all’aperto. Proporzioni Acqua Aria Cemento Granulati Volume (%) 14-22 1-6 7-14 70-78 Peso (%) 5-9 - 9-18 63-85 Tabella 13 – Esempio di costituenti di un calcestruzzo equivalenti in peso e volume. Gli idrati di cemento hanno la funzione di chiusura dei capillari del calcestruzzo. La riduzione della porosità complessiva del calcestruzzo indurito è un fattore di miglioramento notevole della durabilità. La pasta di cemento svolge una funzione attiva come “legante” dei grani, ingloba gli aggregatati, riempie i vuoti. Gli abachi costruiti per il dosaggio del cemento e degli altri componenti sono messi a punto in considerazione dell’ insieme delle caratteristiche attese. Le principali, fc28 resistenza a 28 g compresa fra 15 e 40 Mpa e lavorabilità misurata al cono di Abrams (A in cm), e le accessorie costituiscono la base per la determinazione della ricetta di dosaggio elaborata in funzione dei saggi e delle prove previste. Le determinazioni assunte in funzione dei dati obiettivo riguardano: - gli aggregati: classe d/D relativa alla sabbia (ad esempio 0/5), relativa alla ghiaia (ad

esempio 5/12,5 o 5/20). La scelta del diametro D dell’aggregato è condizionata dalle dimensioni degli spazi che l’impasto deve saturare deve tenere conto fra l’altro della distanza fra le armature orizzontali, del copriferro, del raggio medio delle armature, delle distanze fra le superfici dello stampo, dello spessore minimo da gettare.

- il grado di umidità degli aggregati: classificabile a vista sia per le ghiaie che per le sabbie in base alla percentuale di acqua contenuta;

Secco Umido Bagnato Saturo Aspetto Opaco, polveroso Brillante, leggere

aderenza alle mani L’umidità lascia acqua sulle mani

L’acqua scorre sui granulati che sono inzuppati

Sabbie Da 0 a 3 Da 4 a 7 Da 8 a 11 da 12 a 15 % di acqua Ghiaie 1 3 5 6 Tabella 14 – Descrizione a vista del tenore idrico degli aggregati


- classe relativa al cemento; determinata in base alla resistenze meccaniche richieste ed alle specifiche aggiuntive;

- additivi; ad esempio fluidificanti che riducono l’apporto in acqua a parità di plasticità richiesta. In particolare per i dosaggi in cemento superiori a 400 kg/m3 è necessario ricorrere ad additivi fluidificanti.

- la consistenza: definita come fluida, molto plastica, plastica, ferma in rapporto a valori corrispondenti di abbassamento al cono di Abrams.

Il dosaggio dell’acqua è determinante per la porosità tenuto conto dei vuoti che si creano nel calcestruzzo al momento dell’evaporazione dell’acqua, all’assorbimento chimico o all’assorbimento da parte dei granulati. L’impiego diffuso degli additivi per migliorare la plasticità del composto sopprime la presenza di acqua in eccesso nociva alle caratteristiche finali del calcestruzzo indurito. Il dosaggio dell’acqua di impasto viene eseguito mediante dispositivi che non danno luogo a problemi di misurazione. Gli additivi sono aggiunti mediante misuratori volumetrici, o come ultimo ingrediente o diluiti in acqua. Il controllo in uscita si basa frequentemente sulla misura dell’abbassamento al cono o slump che permette di valutare opportunamente la consistenza dell’impasto. 10. MISCELAZIONE – La miscelazione ha come obiettivo principale la dispersione delle particelle di cemento per facilitarne il contatto con l’acqua, per avvolgere l’aggregato nella pasta di cemento e per mescolare tutti gli ingredienti del calcestruzzo e ottenere un composto omogeneo. La classificazione delle betoniere dipende dalle modalità di svuotamento della betoniera. Le betoniere a bicchiere o inclinabili sono ribaltate verso il basso durante lo svuotamento. In altri tipi di betoniera l’asse è orizzontale e vengono svuotate inserendo una tramoggia di scarico nel tamburo o invertendo il senso di rotazione. La miscelazione si ottiene dalla caduta del calcestruzzo sollevato dalla rotazione delle pale elicoidali solidali al tamburo. Nei tipi a miscelazione forzata, come per i miscelatori fissi utilizzati soprattutto negli impianti di prefabbricazione, la miscelazione deriva da pale ruotanti attorno ad un asse, mentre il tamburo è fisso o a sua volta ruotante. Alcune lame provvedono a staccare il composto che tende ad aderire alle pareti. Le caratteristiche prestazionali dei miscelatori fissi sono enfatizzate dalla richiesta di calcestruzzi facciavista o da calcestruzzi pregiati in genere per l’omogeneità di impasto che permetto di ottenere. I risultati che si ottengono con impianti di miscelazione fissi sono in generale migliori di quelli che si ottengono mediante le autobetoniere alle quali compete principalmente il rimescolamento del calcestruzzo durante il trasporto. Fattori che incidono sulla qualità del conglomerato sono la formazione di incrostazioni nel tamburo o sulle pale e la segregazione dell’inerte o la formazione di grumi. Una delle cause che si riscontrano è relativa al carico eccessivo della betoniera oltre ai limiti fissati dal costruttore. 10.1 Durata della miscelazione – la durata della miscelazione deve soddisfare il requisito di omogeneità dell’impasto e può essere espressa in numero di rotazioni della betoniera. All’aumentare dei tempi di miscelazione si riducono gli scarti rispetto ai valori medi di resistenza, valore medio che tende ad aumentare. Dati sperimentale mostrano inoltre che la durata di miscelazione influisce sulla resistenza a compressione che aumenta all’aumentare della durata della miscelazione, mentre si osserva una perdita di lavorabilità e nel caso della presenza


di areanti una riduzione del volume d’aria inglobata. La ripetizione intermittente della miscelazione fino a tre e più ore non modifica la resistenza mentre riduce la lavorabilità. La variazione del rapporto acqua/cemento al fine di mantenere costante la lavorabilità altera la struttura del gel di cemento e riduce la resistenza caratteristica a compressione successivamente alle due ore di miscelazione. 10.2 Controllo di qualità delle miscele – l’obiettivo riguarda il controllo delle caratteristiche del prodotto miscelato per quanto riguarda la costanza e l’omogeneità degli impasti ed in particolare l’efficienza della betoniera. La prova ASTM C94 misura e confronta alcuni parametri di due campioni prelevati all’inizio dello scarico del calcestruzzo (a 1/5 del contenuto totale della betoniera) ed alla fine (a 5/6 del totale). Le differenze fra le proprietà dei due campioni non devono superare i valori in tabella. Caratteristica < ? Densità del calcestruzzo 16 kg/m3 Contenuto d’aria 1 % Slump (se la media è inferiore a 100 mm) 25 mm Slump (se la media è superiore a 100 mm) 40 mm Percentuale di aggregato trattenuto su un vaglio da 4.8 mm 6 % Densità della malta passante a tale vaglio 1.6 % Resistenza a compressione a 7 gg 7.5 % Tabella 15 – Tabella delle caratteristiche del calcestruzzo secondo la prova ASTM C94 10.3 Dosaggio di cemento del calcestruzzo fresco – il controllo del dosaggio di cemento nel conglomerato viene richiesto allo scopo di verificare l’omogeneità. Non esiste un metodo di prova che attualmente sia sufficientemente affidabile a tal scopo poiché i metodi di vagliatura non distinguono fra cemento e frazione fine dell’aggregato. La UNI 6393 relativamente al controllo della composizione del calcestruzzo fresco stabilisce le modalità per dosare l’acqua, l’acqua e il legante e la distribuzione granulometrica dell’aggregato. La prova prevede la disidratazione rapida di un campione di calcestruzzo fresco, mediante la miscelazione di alcool denaturato e successiva decantazione ed essiccamento. Così viene stabilito per pesata il dosaggio dell’acqua. Il residuo secco viene vagliato a 0.25 mm passante tutto il cemento oltre ad una parte dell’aggregato fine. Successivamente si vagliano tutte le frazioni granulometriche per determinare la distribuzione granulometrica dell’aggregato. La precisione del test è pari al 3% con un errore totale di circa il 6% della valutazione del rapporto acqua/cemento. Ove si conoscano le proporzioni del cemento e dell’aggregato alla centrale di betonaggio può essere utilizzata la prova picnometrica di Von Thaulow con pesatura del calcestruzzo immerso in acqua. 11 TRASPORTO DEL CALCESTRUZZO – Molto frequentemente i cantieri non sono dotati di centrali di betonaggio e viene utilizzato calcestruzzo preconfezionato. Il trasporto influenza in particolare la lavorabilità del calcestruzzo; fattori che contribuiscono a modificare la lavorabilità sono le modalità di trasporto in generale, le condizioni ambientali, i costituenti e le proporzioni dell’impasto e dalla durata del trasporto. I rischi principali riguardano: - il rischio di segregazione del calcestruzzo dovuto alle vibrazioni e alle scosse durante il

trasporto;


- l’indurimento del calcestruzzo a causa dell’avvio della presa; - il rischio di esposizione agli agenti atmosferici durante lo scarico (disidratazione a causa di

vento e sole, dilavamento a causa di pioggia; - il rischio relativo alle variazioni della temperatura ambientale in relazione ai tempi di

trasporto. Indicativamente un aumento di 10°C può dimezzare il tempo di inizio della presa. L’aumento dei tempi di trasporto, i tempi di attesa a piè d’opera è dell’ordine di 1h30’ per una temperatura ambientale inferiore o uguale a 20°C. Per una temperatura dell’ordine dei 30°C i tempi di avvio della presa si riducono fino alla metà del tempo orientativo di 1h30’. Non più tardi delle due ore successive alla composizione il calcestruzzo deve aver preso la sua forma (t = 20 °C). La posa in opera nelle casseforme non dovrebbe in generale oltrepassare il 30’ dall’arrivo dall’autobetoniera in cantiere.

Le caratteristiche che influenzano la lavorabilità sono principalmente il tempo di trasporto, la temperatura iniziale dell’impasto, il tipo di cemento, il tipo di aggregato, la composizione del calcestruzzo ossia la quantità d’acqua contenuta nell’impasto, l’eventuale presenza di ritardanti o acceleranti: - L’aumento della durata del trasporto riduce la lavorabilità degli impasti; un'agitazione

troppo accentuata del calcestruzzo durante il trasporto favorisce le reazioni di idratazione e accentua la riduzione della lavorabilità;

- L’incremento della temperatura e la riduzione del tasso di umidità nell’aria riducono progressivamente la lavorabilità facilitando l'evaporazione dell'acqua e accelerando i tempi di presa del cemento. In climi caldi e asciutti, si può ricorrere all'uso di additivi che ritardano la presa del cemento; questi prodotti non impediscono tuttavia l'evaporazione e/o l'assorbimento dell'acqua;

- All’incremento della velocità di idratazione, dipendente dal tipo di cemento utilizzato, corrisponde una perdita di lavorabilità favorita dall’utilizzo di cementi portland ad alto contenuto di clinker e caratterizzati da una elevata classe di resistenza;

- La perdita di lavorabilità è favorita dall'utilizzo di aggregati porosi e comunque insaturi. La perdita di lavorabilità è influenzata anche dalla forma e dalla tessitura dell'aggregato. Gli aggregati di frantoio, spigolosi e ruvidi, penalizzano la lavorabilità degli impasti mentre aggregati di fiume, lisci e tondeggianti, facilitano la posa del calcestruzzo e possono compensare piccole riduzioni di lavorabilità dovute alla perdita di acqua;

- La composizione del calcestruzzo può influenzare la perdita di lavorabilità che è più rapida negli impasti con basso rapporto acqua/cemento. La perdita di lavorabilità è favorita da un elevato dosaggio di cemento. La perdita di lavorabilità è tanto maggiore quanto minore è lo slump iniziale del calcestruzzo. Il dosaggio dell’acqua avviene in funzione della lavorabilità richiesta al momento dello scarico dall’autobetoniera. Per tempi di trasporto superiori al previsto viene aggiunta acqua in cantiere per compensare le perdite causate dall’idratazione, dall’evaporazione e dall’assorbimento. L’aggiunta di acqua non deve eccedere il rapporto acqua/cemento che permette di ottenere la resistenza progettata. Tale vincolo può essere rispettato più correttamente in centrale di betonaggio che non direttamente in cantiere nei quali è più facile eccedere nel dosaggio.

Per il trasporto si utilizzano correntemente autobetoniere con capacità media compresa fra i 6 m3 ed i 9-10 m3. Il raggio di azione medio per un trasporto agevole è attorno ai 30 km e non può superare i 50 km. Il compito dell’autobetoniera è specificatamente relativo al trasporto, essendo la miscelazione realizzata nella maggior parte degli impianti attuali direttamente nello stabilimento di


produzione. Una eventuale miscelazione nell’autobetoniera è da considerare in ogni caso un fattore di peggiore qualità del composto fresco. 12 CONSEGNA DEL CALCESTRUZZO IN CANTIERE – La consegna del calcestruzzo in cantiere copre il lasso temporale che va dall’ingresso in cantiere dell’autobetoniera all’esecuzione del getto. La consegna è fase delicata del processo: vi è un controllo di accettazione delle prestazioni risultanti dal processo ed un passaggio di responsabilità, nel controllo della qualità del materiale. Vi possono essere inoltre alcune operazioni contestuali alla consegna ed all’avvio della fase di getto. Nel caso dell’aggiunta di fluidificanti questi possono essere introdotti nell’impasto previa diluizione in acqua pochi minuti prima del getto e preliminarmente all’avvio della nuova omogeneizzazione dell’impasto, ottenuta mediante l’aumento della velocità del tamburo. Va sempre esclusa per contro l’aggiunta di acqua al momento dell’esecuzione del getto. È inoltre una utile precauzione scartare i primi 50 litri di impasto che fuoriescono dal tamburo. Dal punto di vista della gestione del processo le prestazioni critiche di accettazione del prodotto riguardano: - la lavorabilità del materiale, nel caso sia inferiore alla lavorabilità attesa; - la tempestività della consegna rispetto allo svolgimento delle operazioni di getto, nel caso la

consegna avvenga anticipatamente e richieda una aggiunta di acqua nel dosaggio.

Figura 1 – Betoniera per il trasporto del calcestruzzo Contestualmente alle operazioni di getto viene effettuato il controllo di qualità (in particolare della resistenza a compressione) ai fini della conformità alle specifiche di progetto e ai fini della conformità alle norme di accettazione previste per il cemento armato. La bolla di consegna documenta il processo a partire dall’inizio del trasporto fino alla consegna registrando le principali caratteristiche del conglomerato in uscita dalla centrale di betonaggio (requisiti informativi minimi sono la resistenza, consistenza, diametro massimo dell’aggregato, tipo di cemento e ora di uscita dalla centrale) e dovrebbe descrivere l’esecuzione corretta della procedura di consegna registrando fra l’altro: - l’ora di arrivo in cantiere della betoniera; - il controllo dello slump di arrivo rispetto allo slump dichiarato in bolla; - la decisione di un eventuale rifiuto della fornitura a fronte di uno slump non soddisfacente; - la decisione di aggiungere acqua per modificare lo slump del calcestruzzo;


- il dosaggio dell’acqua aggiunta; - nei casi previsti i prelievi, successivi all’aggiunta di acqua, secondo la normativa vigente ed

alla presenza del direttore dei lavori ed il confezionamento dei provini come indicato dalla UNI 6127, in particolare per quanto riguarda la siglatura ed il mantenimento della temperatura nell’intervallo previsto fino al momento della prova;

- l’ora di inizio e di fine dell’operazione di getto.

Figura 2 – Camion pompa con torre di distribuzione 13 POSA IN OPERA DEL CALCESTRUZZO – è l’attività che ha inizio con il trasferimento del calcestruzzo nella sede del getto e termina con il compattamento. I principali requisiti che devono essere soddisfatti riguardano il riempimento omogeneo delle casseforme evitando la segregazione dell’impasto. La vagliatura accidentale ossia la separazione dell’aggregato produce vespai o nidi di ghiaia. La principale prescrizione riguarda la modalità di deposito del conglomerato nella cassaforma da distribuire omogeneamente sul fondo senza urtare in caduta le armature o le pareti della cassaforma e senza dovere spostare successivamente il materiale depositato (ad esempio attraverso l’impiego non corretto di vibratori che facilitano la segregazione.

Figura 3 – Abaco di movimentazione della torre di pompaggio II calcestruzzo preconfezionato può essere gettato in opera direttamente o essere convogliato dall’autobetoniera direttamente nelle casseforme mediante il pompaggio in tubi di distribuzione, rigidi o flessibili. I maggiori vantaggi del calcestruzzo pompato derivano dalla riduzione dei tempi di posa del calcestruzzo in cantiere e dalla possibilità di raggiungere altezze


e posizioni difficili come solai, volte di gallerie,ecc. I requisiti di qualità riguardano nel caso del pompaggio le operazioni di trasporto in pressione – regolarità del flusso, interruzione del flusso, svuotamento dei tubi ecc. – e la granulometria dell’impasto la cui consistenza e coesione deve rispondere ai requisiti del trasporto in pressione. La lavorabilità viene in questo caso declinata sotto specie di “pompabilità”. Al fine del pompaggio il calcestruzzo è un sistema costituito da un fluido trasportatore, la pasta di cemento, e da una parte trasportata. Fanno parte del fluido trasportatore l'acqua, il cemento e la frazione di sabbia inferiore a 0.3 mm, assimilabile dal punto di vista granulometrico alle dimensioni del cemento. Facilita quindi il pompaggio la disponibilità di una sabbia sufficientemente ricca nella frazione fine indipendentemente dal contenuto di cemento calcolato. Quanto maggiore è il rapporto tra il volume di pasta cementizia e quello di aggregato, tanto più è facile pompare il calcestruzzo. La facilità di pompaggio è problematica in particolare per i calcestruzzi magri con un basso rapporto in volume pasta/aggregato e cioè con un basso dosaggio di cemento, come nel caso in cui si debba contenere il calore di idratazione nei getti massivi. Criteri generalmente seguiti per ottenere un calcestruzzo pompabile sono: - lo slump deve essere non inferiore a 10 - 15 cm (consistenza semifluida); - il diametro massimo dell'aggregato non deve superare 1/3 del diametro interno del tubo

della pompa; - il peso dell'aggregato grosso non deve superare un certo valore limite che dipende dal

diametro massimo, dello stesso, e dalla granulometria della sabbia; - la sabbia deve possedere un modulo di finezza Mf fra 2,4 e 3,0. 13.1 Classificazione delle pompe – II trasporto del calcestruzzo in tubazioni a mezzo di pompe si può suddividere in tre classi in relazione alle caratteristiche del mezzo di sollevamento utilizzato. Si utilizzano infatti: 1) pompe "a rotore” che possono trasportare calcestruzzo con aggregato avente

diametro massimo inferiore a 15 mm. 2) pompe a pistone, a loro volta distinguibili in pompe a funzionamento meccanico

oppure a funzionamento idraulico; servono di solito a pompare calcestruzzo con aggregato avente diametro compreso fra i 15 e i 40 mm. A questo scopo occorre impiegare dei tubi di riduzione, ossia innestando nella pompa una tubazione di distribuzione a diametro inferiore a quello del condotto di mandata della pompa. All'uscita della pompa (o al condotto di confluenza per le pompe a due pistoni) il diametro utilizzato è di solito di 150 mm. Esso viene ridotto mediamente a:

- 125 mm per il calcestruzzo con diametro massimo dell'aggregato compreso tra 30 e 40 mm (anche se si riesce a pompare anche calcestruzzo con diametro massimo 50 mm);


Figura 4 – Torre di distribuzione del calcestruzzo

- 100 mm per il calcestruzzo con diametro massimo 20 - 30 mm; - 75 mm per il calcestruzzo con diametro massimo 15-20 mm.

3) pompe pneumatiche; sono indicate per "betoncini", malte o pasta di cemento. In base alla struttura di supporto le pompe sopra elencate possono essere suddivise in stazionarie o mobili e così suddivise:

- fisse; - carrellate; - autocarrate; - abbinate alla autobetoniera (betonpompe).

14 MATURAZIONE E CURA – La filiera di processo dal dosaggio al getto è all’origine della qualità delle caratteristiche del calcestruzzo in opera. La maturazione o stagionatura è l’ultima delle attività della filiera che precede la scasseratura; va intesa in senso estensivo come un insieme di attività comprendenti le cure le protezioni che devono essere prestate al getto fino al raggiungimento delle prestazioni di esercizio. Condizioni fondamentali da tenere in considerazione sono umidità relativa e temperatura. Maggiore è il tasso di umidità relativa nell’aria migliore sarà il processo di stagionatura del calcestruzzo. Per la temperatura, prima in ordine di importanza, occorrono considerazioni più articolate. Va considerata la temperatura di maturazione del getto come risulta dalla combinazione della temperatura ambientale con la variazione di temperatura causata dal calore prodotto dalla presa e dall’indurimento del calcestruzzo.


Il calore di idratazione varia in relazione al tipo ed alla classe del cemento e viene misurato comunemente con un metodo per soluzione (metodo ASTM) o metodo per dispersione; la scelta del cemento nel mix design può essere influenzata nei casi limite da considerazioni circa la temperatura esterna di getto e circa la consistenza del getto nel caso in cui, ad esempio per rilevanti quantità di getto, il calore di idratazione produce fessurazioni nel calcestruzzo. La maturazione del calcestruzzo procede più lentamente alle basse temperature e la resistenza è superiore a quella ottenuta con una maturazione più veloce alle alte temperature. La maturazione dipende oltre che dalla temperatura dal tempo. I più comuni dispositivi di cura del calcestruzzo in fase di maturazione sono: - per la riumidificazione del getto: dispositivi questi da evitare in caso di gelo che

prevedono: - l’irrigazione del getto o l’utilizzo di nebulizzatori che frammentano l’acqua in un

ambiente che delimiti il componente in maturazione, - la messa in opera di teli impermeabili in permanenza umidificati;

- per la protezione impermeabile: ricorrono due soluzioni nei cantieri: - l’opera viene ricoperta con teloni impermeabili; - il calcestruzzo viene protetto con la stesura di un film di protezione superficiale per le

parti direttamente esposte all’acqua. L’indurimento a maturazione del getto è variabile in relazione alle caratteristiche ambientali. Si possono classificare tre ordini di condizioni: - calcestruzzo esposto all’azione del sole e del vento con umidità relativa dell’aria superiore

all’80%; - umidità relativa dell’aria inferiore all’50% e forte soleggiamento e/o forte esposizione al

vento (in regime sostenuto ≥ 30 km/h); - un terz’ordine in cui si ravvisano condizioni non contemplabili nei casi precedenti. In relazione alle condizioni indicate, alla temperatura esterna (in un caso 5°C a 10 °C nell’altro per t > 10°C) ed in relazione alla velocità di presa del cemento (rapida per cementi di classe 32,5R, 42,5, 42,5R, 52,5, 52,5R, media per cementi di classe 35 e 45 e lenta per cementi di alto forno CEM III A/B/C) si può stabilire la durata del cura del getto che può andare da un minimo di 0 per i cementi a presa rapida ad un massimo di 10 giorni per i cementi a presa lenta sottoposti a condizioni ambientali gravose (temperatura < 10°C, forte soleggiamento e/o vento > 30 km/h. 15. DOCUMENTAZIONE – La documentazione progettuale attraverso il mix design definisce specifiche nelle quali sono identificate le prestazioni richieste alle opere finite e alcune particolari prestazioni di processo e dei prodotti intermedi. È opportuno definire una guida per la pianificazione della qualità del processo nel quale vengono individuati dal progettista i criteri di accettazione del piano della qualità e/o gli obiettivi che il piano deve assicurare. Il piano della qualità ha il compito di organizzare le misure di prevenzione ed i controlli e di regolare le forniture dei prodotti i intermedi secondo i profili di qualificazione dei fornitori. Conformemente alla UNI 9858 le prescrizioni di progetto relative alle prestazioni dei calcestruzzi devono contenere alcuni dati fondamentali (conformi alla L. 5/11/197, n. 1086) riguardanti: a) la classe di resistenza; b) la dimensione massima nominale dell'aggregato;


c) le limitazioni fondamentali alla composizione della miscela secondo l'impiego del calcestruzzo (per esempio: classi di esposizione, calcestruzzo normale, armato, precompresso).

d) la classe di consistenza nel caso in cui sia l’impresa di costruzioni a fornire il di calcestruzzo preconfezionato.

Prestazioni aggiuntive che possono essere esplicitate dietro la richiesta del mix designer sono elencate in tabella. Ogni richiesta di prestazione va associata ai relativi metodi di prova relativi. Caratteristiche della miscela Caratteristiche della fornitura

di calcestruzzo preconfezionato

Caratteristiche del calcestruzzo indurito (del prodotto in opera)

Tipo di cemento Classe di consistenza Contenuto d'aria Sviluppo accelerato delle resistenze Sviluppo del calore durante l'idratazione Idratazione ritardata Prescrizioni speciali per gli aggregati Prescrizioni riguardanti la resistenza alla reazione alcali-silice Prescrizioni riguardanti la temperatura del calcestruzzo fresco

Orario e cadenza di consegna Modalità di pompaggio Prescrizioni per gli aggregati per favorire il pompaggio Modalità di getto Vincoli riguardanti i trasporti in cantiere Ingombro e massa dei veicoli Uso di trasportatori a nastro

Massa volumica (in particolare per il calcestruzzo leggero e per quello pesante) Resistenza alla penetrazione dell'acqua Resistenza ai cicli di gelo e disgelo resistenza alle azioni combinate del gelo e dei sali antigelo Resistenza agli attacchi chimici Resistenza all'abrasione Resistenza alle alte temperature.

Tabella 16– Contenuti informativi delle prescrizioni relative alle prestazioni del processo di produzione di di calcestruzzo Le informazioni fondamentali da fornire alla consegna del calcestruzzo preconfezionato riguardano: a) tipo e classe di resistenza del cemento e tipo di aggregati; b) tipo degli additivi, tipo e contenuto approssimativo delle aggiunte, se utilizzate; c) rapporto acqua\cemento prefissato; d) risultati di prove eseguite in precedenza per la stessa miscela, provenienti dal controllo di

produzione o dalle prove di qualificazione. Tali informazioni sono attestate nella bolla di consegna nella quale per ogni carico, devono essere registrate inoltre almeno le seguenti informazioni: - denominazione dell'impianto di betonaggio; - numero di serie della bolletta; - data e ora di carico, ossia il tempo del primo contatto tra cemento ed acqua; - identificazione dell'autobetoniera; - nome del cliente; - denominazione ed indirizzo del cantiere; - specifiche, dettagli o riferimento alle specifiche (per esempio numero di codice o numero

dell'ordinazione); - quantità di calcestruzzo fornita, in metri cubi; - denominazione o marchio dell'organismo di certificazione, se previsto.


Inoltre la bolletta di consegna deve fornire i seguenti dettagli per il calcestruzzo a prestazione: - classe di resistenza; - classe di esposizione o corrispondenti limitazioni nella composizione; - classe di consistenza; - tipo e classe di resistenza del cemento; - diametro massimo dell'aggregato; - tipi di additivo ed aggiunte, se utilizzati; - caratteristiche speciali; Mentre per il calcestruzzo a composizione sono richieste le seguenti informazioni: - dettagli della composizione, per esempio dosaggio del cemento, tipo di additivo, se

presente; - diametro massimo dell'aggregato; - classe di consistenza. 16. Riferimenti normativi I riferimenti legislativi e normativi che riguardano il calcestruzzo in generale formano un corpo molto articolato comprendente leggi, decreti, circolari ministeriali, norme tecniche nazionali ed internazionali. A compendio dei riferimenti citati nel capitolo si possono prendere a riferimento: norme riguardanti le opere in calcestruzzo quali: - Legge 5 novembre 1971, n. 1086 - Norme per la disciplina delle opere di conglomerato

cementizio armato, normale precompresso ed a struttura metallica; - D.M. 9 gennaio 1996 - Norme tecniche per il calcolo, l'esecuzione e il collaudo delle

strutture in cemento armato, normale e precompresso e per le strutture metalliche - Circolare Min. LL.PP. 31 luglio 1979, n. 19581 - Legge 1086, art. 7 - Collaudo statico; - Circolare Min. LL.PP. 1 settembre 1987, n. 29010 - Legge 1086 - D.M. 27 luglio 1985,

Controllo dei materiali in genere e degli acciai per cemento armato normale in particolare; - Circolare Min. LL.PP. 15 ottobre 1996 n. 252 - Legge 1086 - Istruzioni per l'applicazione

delle "Norme tecniche per il calcolo, l'esecuzione e il collaudo delle opere in cemento armato normale e precompresso e per le strutture metalliche", di cui al D.M. 9 gennaio 1996;

- Legge 2 febbraio 1974, N. 64 - Provvedimenti per le costruzioni con particolari prescrizioni per le zone sismiche;

- D.M. 16 gennaio 1996 - Norme tecniche per le costruzioni in zone sismiche; - Circolare Min. LL.PP. 19 luglio 1986 n° 27690 Istruzioni per l'applicazione delle norme

tecniche sulle costruzioni sismiche; - Circolare Min. LL.PP. 29 ottobre 1987, n. 29233 - Legge 1086, art. 20 - Autorizzazioni

laboratori per prove sui materiali; - Servizio Tecnico Centrale del Ministero dei Lavori Pubblici - Linee Guida sul calcestruzzo

strutturale - Dicembre 1996; norme riguardanti le prescrizioni per il calcestruzzo: - UNI 9858 Calcestruzzo - Prestazioni, produzione, posa in opera e criteri di conformità; - prEN206:1997 Concrete - Performance, production and conformity; norme riguardanti le prescrizioni e le metodologie di prova delle materie prime quali le seguenti per il cemento: - UNI 9606 Cementi resistenti al dilavamento - Classificazione e composizione


- UNI 9156 Cementi resistenti ai solfati - classificazione e composizione e f.a. 262 dell'11/88;

- UNI ENV 197/1 Cemento - Composizione, specifiche e Criteri di conformità; - Legge 26 maggio 1965 n. 595 - Caratteristiche tecniche e requisiti dei leganti idraulici; - UNI 10517 Cementi resistenti ai solfati - Metodi di controllo della composizione - D.M. 9 marzo 1988, n. 126 - Regolamento del servizio di controllo e certificazione di

qualità dei cementi; - D.M. 13 settembre 1993 - G.U. 22/9/93 - Nuove norme sui requisiti di accettazione e

modalità di prova dei cementi; - D.M. 31 agosto 1972 - Norme sui requisiti di accettazione e modalità di prova degli

agglomerati cementizi e delle calci idrauliche; le caratteristiche degli aggregati: - UNI 8520 - Parti 1 - 22a - Aggregati per confezionamento di calcestruzzi; le caratteristiche degli additivi: - UNI EN 934-2 Additivi per calcestruzzo - definizione e requisiti; - UNI 7101, Definizione e classificazione; - UNI 7102, Additivi fluidificanti - Idoneità e relativi metodi di controllo; norme che disciplinano le aggiunte: - UNI EN 450, Ceneri volanti per calcestruzzo - Definizioni, requisiti e controllo di qualità; - UNI EN 451/1, Metodo di prova delle ceneri volanti - Determinazione del contenuto di

ossido di calcio libero; - UNI EN 451/2, Metodo di prova delle ceneri volanti - Determinazione della finezza con

stacciatura umida; prodotti disarmanti per calcestruzzi; - UNI 8866 Prodotti disarmanti per calcestruzzi – Parte 1 a - Definizione e classificazione e

Parte 2a - Prova dell'effetto disarmante alla temperatura di 20 e 80°C su superfici di acciaio o di legno trattato;

norme riguardanti la durabilità delle opere e dei manufatti di calcestruzzo quali la: - UNI 8981 - Durabilità delle opere e manufatti di calcestruzzo; Norme riguardanti il controllo del processo di produzione suddivisibili in norme in oggetto alle metodologie di prova per il calcestruzzo fresco e per il calcestruzzo indurito. Per il calcestruzzo fresco: - UNI 6126, Prelevamento di campioni in cantiere; - UNI EN 12390-1: 2002 (ex UNI 6127), Prova sul calcestruzzo indurito – Forma

dimensioni ed altri requisiti per provini e per casseforme; - UNI 6128, Confezione in laboratorio di calcestruzzi sperimentali; - UNI 6393, Controllo della composizione del calcestruzzo fresco; - UNI 6394/1, Determinazione della massa volumica su calcestruzzo fresco; - UNI 9418, Determinazione della consistenza - Prova di abbassamento al cono di Abrams; - UNI 8020, Determinazione della consistenza del calcestruzzo fresco mediante l'impiego

della tavola a scosse; - UNI 7122, Determinazione della quantità d'acqua d'impasto essudata; - UNI 7123, Determinazione dei tempi di inizio e fine presa mediante la misura della

resistenza alla penetrazione; - UNI 6395, Determinazione volumetrica per pressione del contenuto d'aria; - UNI 9416, Criteri generali di campionamento; - UNI 9417, Classificazione della consistenza;


Per il calcestruzzo indurito: - UNI EN 12390-2: 2002 (ex UNI 6130), Prova sul calcestruzzo indurito – Confezione e

stagionatura dei provini per prove di resistenza; - UNI 6131, Prelevamento campioni di calcestruzzo indurito; - UNI 6132, Prove di resistenza alla compressione; - UNI 6394/2, Determinazione della massa volumica sul calcestruzzo indurito; - UNI 6556, Determinazione del modulo elastico secante a compressione; - UNI 7087, Determinazione della resistenza alla degradazione per cicli di gelo e disgelo.

Calcestruzzo indurito; - ISO 7031, Determinazione della profondità di penetrazione dell'acqua sotto pressione 17. Bibliografia Donaggio E., Manuale del calcestruzzo armato, Zanichelli, Bologna, 1990 AlunnoRossetti V., Il calcestruzzo: materiali e tecnologia, McGraw-Hill, 1995 Didier D., Girare N. Le Brazidec M., Natif P., Prolat R., Thiesset J., Precise chantier: matériel et matériaux mise en ouvre normalisation, Nathan, Paris,1994

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