Il processo di stagionatura del calcestruzzo diventa più impegnativo con il freddo, poiché per solidificare correttamente e raggiungere la massima resistenza, il calcestruzzo fresco deve essere protetto dal gelo per almeno le prime 24 ore, o finché non raggiunge una resistenza minima di 500 libbre per pollice quadrato (psi). Il calcestruzzo che gela in giovane età può perdere gran parte della sua resistenza complessiva. Ma il calcestruzzo può essere colato e posizionato con successo in condizioni di freddo se vengono prese le giuste precauzioni per eliminare i problemi associati alle basse temperature.
La definizione di calcestruzzo in climi freddi fornita dall’American Concrete Institute (ACI) ai sensi della norma ACI 306 è un periodo in cui per più di tre giorni consecutivi la temperatura media giornaliera dell’aria scende sotto i 40 gradi Fahrenheit e rimane sotto i 50 gradi Fahrenheit per più della metà di un periodo di 24 ore. In queste condizioni, è necessario applicare tecniche speciali.
Non c’è motivo di evitare di gettare calcestruzzo quando fa freddo, a patto che si possano prendere le dovute precauzioni. Se fatto correttamente, il calcestruzzo gettato quando fa freddo è in realtà più resistente del calcestruzzo gettato quando fa caldo, grazie al lento periodo di stagionatura.
Quando il calcestruzzo viene gestito in condizioni climatiche fredde, deve essere protetto dal gelo subito dopo essere stato versato. Inoltre, il calcestruzzo deve essere in grado di sviluppare la resistenza richiesta per la rimozione sicura delle casseforme, riducendo al contempo le circostanze in cui è necessario applicare calore eccessivo per aiutare il calcestruzzo a sviluppare la resistenza richiesta.
Se il calcestruzzo si congela troppo presto
Il calcestruzzo che congela quando è fresco, o prima di essersi indurito fino a raggiungere una resistenza che possa resistere all’espansione associata all’acqua gelida, subirà una perdita permanente di resistenza. Il congelamento precoce può ridurre la resistenza finale del calcestruzzo fino al 50 percento. Se la temperatura dell’aria al momento del getto e della posa è inferiore a 40 gradi Fahrenheit e se sono previste temperature sotto lo zero entro le prime 24 ore, gli appaltatori devono seguire una serie di pratiche consigliate per il calcestruzzo in climi freddi.
Suggerimenti per la preparazione
La corretta stagionatura del calcestruzzo in climi freddi può essere migliorata attraverso alcune pratiche di preparazione:
- Durante il freddo, il preriscaldamento di uno o più materiali costituenti (l’acqua e l’aggregato) può garantire che durante il getto sia presente la temperatura corretta del calcestruzzo. Invece di riscaldare il cemento Portland , questo viene fatto riscaldando l’acqua e/o la sabbia e la ghiaia prima della miscelazione. Le aziende di calcestruzzo preconfezionato possono avere questa capacità; in genere, il calcestruzzo lascia l’impianto in autocisterne a circa 65 gradi Fahrenheit. La miscelazione in loco di piccole quantità di calcestruzzo può comportare l’uso di acqua calda o il mantenimento dell’aggregato in luoghi caldi al chiuso prima della miscelazione.
- Potrebbe essere necessario modificare i componenti della miscela. Più comunemente, ciò comporta l’aumento del rapporto di contenuto di cemento nel calcestruzzo o l’uso di un additivo chimico accelerante , come il cloruro di calcio in rapporti fino al due percento.
- Utilizzare cemento Portland Tipo III, cemento che aiuta a indurire senza ridurre la qualità del calcestruzzo. Questo è importante perché un elevato contenuto di umidità può indurre problemi di corrosione nell’armatura in acciaio.
- Evitare di usare ceneri volanti o cemento di scorie quando fa freddo. Questi materiali si solidificano più lentamente e generano meno calore interno.
Suggerimenti per versare e posizionare
Ulteriori pratiche durante il getto e la posa possono anche aiutare il calcestruzzo a solidificarsi e indurirsi correttamente durante il clima freddo:
- Assicuratevi di organizzare la presenza delle squadre in loco per un periodo più lungo. Il calcestruzzo esposto a basse temperature impiegherà più tempo per raggiungere una presa iniziale, il che potrebbe significare che la squadra di finitura dovrà essere presente per un periodo di tempo più lungo.
- I frangivento possono aiutare a proteggere il calcestruzzo (e i lavoratori) dai venti che possono causare rapidi cali di temperatura ed evaporazione troppo rapida. In genere, i frangivento alti circa 6 piedi sono sufficienti.
- Potrebbero essere necessari recinti riscaldati. Possono essere realizzati in legno, teloni di tela o fogli di polietilene, oppure puoi usare recinti commerciali in plastica rigida. Il riscaldamento all’interno del recinto è meglio ottenuto con riscaldatori elettrici. Se vengono usati riscaldatori a combustione di carburante, l’opzione migliore è usare riscaldatori a fuoco indiretto, in cui l’aria calda viene convogliata nel recinto da un’unità bruciatore posizionata all’esterno. Un’altra opzione è un sistema idronico in cui una miscela calda di glicole e acqua viene fatta circolare nel recinto tramite tubi o flessibili.
Le temperature per la posa e la protezione del calcestruzzo in climi freddi sono stabilite e obbligatorie ai sensi dell’ACI 306. L’ obiettivo dell’ACI 306 è di mantenere il calcestruzzo caldo, oltre i 5 gradi Celsius, per le prime 48 ore, dove lo sviluppo della resistenza del calcestruzzo è fondamentale. (Il calcestruzzo fresco congelato durante le prime 24 ore può perdere il 50 percento della sua potenziale resistenza a 28 giorni. ) Per il calcestruzzo ad alta resistenza iniziale che non sarà esposto a cicli di gelo-disgelo, un giorno a temperature superiori a 40 gradi è sufficiente. Ma una fondazione in calcestruzzo o un’altra struttura che sosterrà carichi elevati in età precoce richiede 20 giorni o più a una temperatura minima di 50 gradi.
Ricorda che la stagionatura del cemento è una reazione esotermica che produce un po’ di calore di per sé, e spesso è sufficiente coprire il calcestruzzo con fogli di polietilene o coperte isolanti per intrappolare il calore. In nessun caso si deve permettere al calcestruzzo di congelare entro le prime 24 ore dopo il getto e la posa.
Suggerimenti per la stagionatura
Infine, durante il processo di stagionatura è possibile utilizzare alcune tecniche per garantire che il calcestruzzo raggiunga la massima resistenza:
- Laddove si utilizzino casseforme, lasciarle in posizione il più a lungo possibile, poiché manterranno il calore e aiuteranno a impedire che il calcestruzzo si asciughi troppo rapidamente. Gli angoli e i bordi sono i più vulnerabili e le casseforme aiuteranno durante il processo di rilascio del calore.
- È possibile pompare vapore vivo nel recinto attorno al calcestruzzo per evitare che si secchi troppo rapidamente a causa dei bassi livelli di umidità tipici della stagione fredda.
- Attendere che tutta l’acqua di spurgo sia evaporata prima di terminare. Il calcestruzzo gettato e posato in climi freddi ha un tempo di presa e stagionatura molto più lento, quindi anche lo spurgo inizierà più tardi del previsto. Prepararsi a gestire più acqua di spurgo di quanto non sia tipico nel normale getto di calcestruzzo.
- Mentre il calcestruzzo si sta indurendo, verifica la temperatura del calcestruzzo utilizzando una pistola termica a infrarossi. Assicurati che il calcestruzzo mantenga una temperatura di almeno 40 gradi Fahrenheit per il periodo di indurimento.
- Quando si interrompe il riscaldamento attivo, fare attenzione a non far raffreddare troppo rapidamente il calcestruzzo. Questo può essere fatto abbassando gradualmente le temperature all’interno di un recinto o coprendo il calcestruzzo con coperte isolanti. Con strutture di grandi dimensioni, si consigliano diversi giorni o persino settimane di raffreddamento graduale. La rimozione improvvisa delle coperte quando fa freddo può causare un differenziale di temperatura tra l’esterno del calcestruzzo e il suo centro, con conseguenti crepe.
- Assicuratevi di far stagionare il calcestruzzo per il periodo di tempo consigliato per il tipo di cemento utilizzato. Il Comitato ACI 308 raccomanda i seguenti periodi minimi di stagionatura:
ASTM C 150 cemento tipo I, 7 giorni
ASTM C 150 cemento tipo II, 10 giorni
ASTM C 150 cemento tipo III, 3 giorni
ASTM C 150 cemento tipo IV o V, 14 giorni
ASTM C 595, C 845, C 1157 cementi, variabile - Sigillare il calcestruzzo appena indurito applicando un sigillante per impedire all’acqua esterna di penetrare nel calcestruzzo. I sigillanti per calcestruzzo ne prolungheranno la durata e ridurranno la possibilità di guasti durante l’indurimento. Nelle regioni estremamente fredde, utilizzare solo un sigillante per calcestruzzo traspirante che consenta l’evaporazione dell’umidità.