Ritiro Idraulico del Calcestruzzo: Cause e Prevenzione

Il ritiro del calcestruzzo è un fenomeno di contrazione che può interessare tutti i materiali, inclusi metalli, polimeri e ceramiche, a seguito di una diminuzione della temperatura. Nel calcestruzzo, il ritiro si manifesta principalmente attraverso tre tipologie: ritiro plastico, ritiro igrometrico e ritiro autogeno.

Comprendere il Ritiro del Calcestruzzo

Il calcestruzzo è generalmente soggetto a variazioni dimensionali attribuibili ai fenomeni di idratazione e agli scambi di acqua con l’ambiente circostante. Quando queste variazioni dimensionali sono contrastate da vincoli, le autotensioni che si creano possono portare alla formazione di fessure, un fenomeno particolarmente rilevante in presenza di macro variazioni di sezioni, cavità o inserti.

Ritiro Plastico

Il ritiro plastico, o a breve termine, è la contrazione che si verifica a poche ore dal getto, quando il calcestruzzo è ancora in fase plastica. In questa fase, il materiale subisce una contrazione dovuta all'evaporazione dell'acqua dalla superficie verso un ambiente insaturo di vapore. Un'eccessiva velocità di evaporazione può indurre sollecitazioni di trazione che, a causa del basso modulo elastico del conglomerato cementizio in questa fase, possono superare la resistenza a trazione del materiale, provocando cavillature superficiali. Il ritiro plastico termina quando il calcestruzzo raggiunge una resistenza a compressione di almeno 1 N/mm².

Ritiro Igrometrico

Il ritiro igrometrico, o da essiccamento, è causato dall'evaporazione dell'acqua contenuta dal conglomerato verso l'ambiente esterno insaturo di vapore, e si manifesta durante tutta la vita utile del conglomerato, anche se la maggior parte di questo fenomeno si verifica nei primi mesi. Tale contrazione dipende fondamentalmente dalla formazione, all'interno dei pori capillari inizialmente saturi di acqua, di menischi che, a causa della tensione superficiale, provocano la contrazione della pasta cementizia.

Per contrastare il ritiro igrometrico è opportuno ridurre il rapporto acqua/cemento, aumentare il rapporto aggregato/cemento e, soprattutto, bagnare costantemente l'opera, specialmente nei primi giorni di stagionatura (stagionatura umida). Sia l'Eurocodice 2 che le norme tecniche considerano come deformazione da ritiro quella ottenuta per effetto del ritiro igrometrico.

Ritiro Autogeno

Il ritiro è dovuto anche a motivi interni al calcestruzzo in assenza di variazioni igrometriche e termiche; in questo caso si parla di ritiro autogeno, causato dall'idratazione del cemento. Infatti, benché i prodotti di idratazione occupino un volume maggiore rispetto a quello occupato dai reagenti costituiti dall'acqua e dal cemento anidro, il processo di idratazione porta alla formazione di pori capillari. Per ritiro autogeno si intende quindi quel ritiro che si ha, senza variazioni igrometriche o termiche, per un passaggio di acqua dai pori più grandi a quelli più piccoli. I pori più grandi tendono quindi a contrarsi. Tale contrazione dipende principalmente dal tenore di cemento utilizzato per confezionare la miscela.

Gli effetti del ritiro autogeno sono di molto inferiori a quelli del ritiro igrometrico, quindi è possibile approssimare il ritiro plastico complessivo al solo ritiro da essiccamento.

Normative di riferimento per la misurazione del ritiro

Attualmente, in Italia sono in vigore due normative per la misurazione del ritiro del calcestruzzo:

UNI 11307:2008: Definisce le modalità per il rilievo delle variazioni dimensionali relative assiali e/o superficiali di provini di calcestruzzo in corso di indurimento e conservati in ambiente condizionato.
UNI EN 12390-16:2019: Specifica il procedimento per la determinazione del ritiro totale di provini di calcestruzzo in condizioni di essiccazione.

Entrambe le norme prevedono la stagionatura dei provini a 20°C (±2°C) con un'umidità relativa compresa tra il 50 e il 70%. La principale differenza risiede nelle scadenze di misurazione e nei criteri di accettazione dei risultati.

La UNI 11307 prevede misurazioni a 2, 3, 7, 28, 60 e 90 giorni dalla data di getto, mentre la UNI EN 12390-16 consiglia misurazioni a 1, 7, 14, 28 e 56 giorni.

Prevenzione delle Fessurazioni da Ritiro

Le fessure nel calcestruzzo possono derivare da diverse cause, non solo dal ritiro autogeno. È fondamentale considerare le condizioni di esercizio e le sollecitazioni a cui è sottoposta la struttura. Altre situazioni tipiche in cui si possono riscontrare fessurazioni dovute alla geometria del manufatto sono la presenza di spigoli.

Per mitigare il rischio di fessurazioni, si possono adottare diverse strategie:

Ridurre il rapporto acqua/cemento.
Aumentare il rapporto aggregato/cemento.
Garantire una stagionatura umida adeguata, bagnando costantemente l'opera, specialmente nei primi giorni.
Utilizzare fibre di rinforzo, come fibre in polipropilene, acciaio, vetro o carbonio.

Fibre per il rinforzo del calcestruzzo

Esempi di calcestruzzi ed opere murarie additivate con ‘fibre’ si ritrovano nelle opere più disparate: le cosiddette fibre erano spesso costituite da materiali di risulta quali appunto paglia, fibre legnose, pelo di suini, di bovini o crine di cavallo. Erano nate le prime fibre in materiale polimerico per il rinforzo del calcestruzzo ed i brevetti dell’ing.

Le fibre proposte: fibre in polipropilene multifilamento e fibrillate (antirito e strutturali), fibre in acciaio (al carbonio aciculare, zincate e inoxidabili), fibre di vetro, fibre di carbonio, fibre naturali di agave sisalana, ecc..

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