Internal curing del calcestruzzo con aggregati leggeri presaturati

Advances in concrete technology over the past several years have led to a more widespread use of High Performance Concretes (HPC) with a low water/binder ratio. Unfortunately, those concretes are prone to early age cracking because, even if the low water content in the mix lead to a lower drying shrinkage, the autogenous shrinkage increases as the binder fraction in the mix is increased. The autogenous shrinkage, which is normally insignificant for w/b greater than 0.4, appears mostly in the first days after setting, when the concrete has not reached the full tensile strength, and so it’s one of the principal causes of early age cracking and also impairs durability of structures. This study aims at quantifying the efficiency of Internal Curing with presaturated Light Weight Aggregate on the reduction of autogenous shrinkage in HPC. Internal Curing means “supplying water throughout a freshly placed cementitious mixture using reservoirs, via pre-wetted lightweight aggregates, that readily release water as needed for hydration or to replace moisture lost through evaporation or self-desiccation” (ACI, 2010). In order to achieve this goal one standard mixtures was tested, which means a concrete with a W/C ratio of 0.3 and normal weight aggregate, and one Internal Cured Concrete Mix, in which a fraction of the normal weight aggregate was replaced by a pre-wetted light weight aggregate, to evaluate the differences in the mechanical properties (compressive and tensile strength, elastic modulus) and shrinkage behavior (plastic, autogenous, drying free and restrained shrinkage). It will be shown that, compared with a slight decrease of the strength (about 9%) which did not compromise the structural use of the concrete, the presence of the pre-wetted light weight aggregate led to a 30% decrease of autogenous shrinkage, and a roughly 50% reduction in cracking potential.

Osservando gli studi riguardanti l’impiego di calcestruzzi si può notare nel corso degli anni una progressiva tendenza a favorire l’impiego di miscele ad alte prestazioni, caratterizzate da un basso rapporto acqua/legante. Purtroppo tali calcestruzzi risultano essere maggiormente vulnerabili a fessurazione nel periodo immediatamente successivo al getto in quanto, sebbene il minor quantitativo d’acqua porti a una riduzione del ritiro da essiccamento, il contributo del ritiro autogeno aumenta significativamente, di pari passo con la percentuale di legante nella miscela. Il ritiro autogeno ha la caratteristica di manifestarsi prevalentemente nei primi giorni dopo il getto, quando la matrice del calcestruzzo non ha ancora sviluppato la piena resistenza a trazione, con conseguente aumento del rischio di fessurazione e relativo decadimento delle caratteristiche di durabilità dell’elemento strutturale. Questo studio si pone l’obiettivo di valutare l’efficienza di aggregati leggeri presaturati come agenti di Internal Curing per la riduzione del ritiro autogeno nelle miscele ad alte prestazioni. Con il termine Internal Curing (IC) si indica una particolare tecnologia di stagionatura del calcestruzzo nella quale vengono inseriti all’interno della miscela serbatoi d’acqua (o agenti) al fine di rimpiazzare l’acqua consumata dalle reazioni di idratazione o persa tramite evaporazione e essiccamento. A tal fine si sono effettuate prove su una miscela standard, cioè calcestruzzo confezionato con aggregato di normale peso e basso rapporto acqua legante (a/c = 0.3), e miscele equivalenti con parziale sostituzione degli aggregati normali con aggregati leggeri presaturati, per valutare le differenze sia nelle proprietà meccaniche (resistenza a compressione, trazione e modulo elastico) sia delle caratteristiche di ritiro (plastico, autogeno, da essiccamento libero ed impedito). Le prove hanno mostrato come, a fronte di una modesta riduzione delle proprietà di resistenza (9%) che non compromette l’impiego strutturale del calcestruzzo, la presenza dell’aggregato leggero presaturato abbia portato a una riduzione del ritiro autogeno del 30% e dimezzato il rischio di fessurazione precoce del calcestruzzo.