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Dei guai delle pavimentazioni industriali

Le pavimentazioni industriali sono state e sono l’elemento costruttivo più contestato e contestabile dell’intera filiera costruttiva. Da sempre. Questa situazione, che ha riempito le aule dei tribunali, è principalmente da attribuirsi al fatto che la pavimentazione industriale non è mai stata considerata come una “struttura” a pieno titolo e pertanto, mai degna di essere progettata o interessata da un calcolo. Ci si accorge di quanto sia importante
sempre a danno avvenuto.

In questi ultimi anni, di fronte ai danni ingenti che questo stato di cose ha provocato, si è cercato di correre ai ripari. Le associazioni di categoria, fra i vari attori che intervengono in questa lavorazione (posatori o pavimentisti), hanno cercato in vario modo di porre rimedio proponendo un “Codice di buona pratica”. Questo la dice tutta: codice di buona pratica. Ci si affida ancora una volta alla “buona pratica”, senz’altro intenzione lodevole, poiché questo genere di lavoro viene affidato a squadre di operai, senza dubbio gran lavoratori (trattasi infatti di un lavoro pesantissimo che vede chi lo esegue impegnato giorno e notte); senz’altro capaci di rifinire in modo egregio la superficie della pavimentazione, ma ahimé privi delle più elementari nozioni tecniche. E qui il “codice di buona pratica” non viene quasi mai in aiuto. A complicare le cose, come se non bastasse, vi è il fatto che nella filiera intervengono altri attori, dai fornitori dell’ormai famosissimo (ma non per meriti) calcestruzzo fino ai progettisti e al Direttore dei Lavori. Figure assenti quando si parla di progetto di una pavimentazione, di definizione della tipologia di esecuzione, della qualità e del controllo del calcestruzzo da impiegarsi. E’ mia intenzione attraverso l’esame accurato e lo studio di alcuni “guai” recentemente accaduti, concentrare l’attenzione su alcuni fenomeni che hanno causato il disastro, ancor oggi oggetto di disputa, con la speranza di apportare un seppur minimo contributo a che questi fatti siano compresi, memorizzati e che in futuro non abbiano a ripetersi.

L’oggetto del contenzioso all’esame visivo. Ci troviamo davanti ad una pavimentazione industriale delle dimensioni di 8.000 mq, eseguita appena da un mese. All’apparenza essa sembra perfettamente eseguita; ottima la finitura; i giunti tagliati in tempo e nella profondità richiesta. I giunti hanno lavorato, ma ci troviamo davanti a innumerevoli bolle che fuoriescono a macchia di leopardo sulla superficie della pavimentazione; bolle che continuano a formarsi e subito dopo si rompono come nelle foto sotto.

L’esame alla percussione ci rivela altri punti che risuonano “a vuoto”, confermando che anche laddove il fenomeno apparentemente non si è verificato (come nelle foto) questo esiste e non tarderà a presentarsi. Con i tecnici intervenuti per il sopralluogo si pensa ad un fenomeno di “scartellamento” dello strato di corazzatura superficiale: un fenomeno abbastanza frequente per pavimentazioni eseguite, come questa, in periodi estivi con temperature dell’aria elevate. In questi casi gli operatori non riescono ad effettuare tempestivamente le operazioni di spolvero dell’indurente e successivo incorporamento dello stesso nello strato di calcestruzzo sottostante. Sovente il calcestruzzo sottostante è già “partito in presa” e non si riesce più, malgrado l’errata aggiunta di acqua, a “riprenderlo”. Il tipo di degrado che ci troviamo di fronte però si presenta diversamente. Si distacca dal calcestruzzo sottostante il solo strato di indurente, max 2 mm equivalenti ai 4 kg di spolvero per mq applicati quando si rispettino i dosaggi consigliati. Nel nostro caso però il distacco porta con sé spessori fino a 1 -1,5 cm del calcestruzzo sottostante, come dimostrano le carote prelevate dai nostri tecnici nelle zone ammalorate. Ci troviamo di fronte quindi ad un fenomeno diverso: lo strato di indurente superficiale, seppur minimo (mediamente 2 mm) strappa e trascina con sé uno spessore importante del calcestruzzo sottostante. Appare evidente la resistenza assolutamente inadeguata del calcestruzzo sottostante al quale si è aggrappato lo strato superficiale. Infatti la pavimentazione in oggetto è stata dichiarata assolutamente inadeguata per l’utilizzo previsto e la proprietà ne ha disposto l’immediata demolizione. A questo punto i tecnici dell’Istituto Italiano per il Calcestruzzo hanno potuto prelevare tutti i campioni necessari per poter studiare le cause scatenanti tale disastro.

Indagini strumentali e analisi in laboratorio. Un primo esame visivo delle carote prelevate dalla pavimentazione restituisce la presenza di un calcestruzzo estremamente poroso. La porosità va aumentando dal basso verso l’alto; a questo corrisponde, o almeno si intravede, un fenomeno di segregazione dell’aggregato. In particolare nello strato superficiale del calcestruzzo non appaiono aggregati della dimensione massima, ma solo “i fini”, mentre sul fondo della carota si accumulano aggregati grossi con assenza invece di “fini”. Ciò rende evidente un importante fenomeno di segregazione avvenuto durante la posa del calcestruzzo. Questo fatto ci induce ad approfondire le ricerche nella direzione dello studio del fenomeno di segregazione ricercandone le cause che lo hanno provocato.

A tale scopo procediamo con una serie di interventi:

  1. Divisione della carota sottoposta allo studio in due strati: lo strato alto e quello basso;
  2. Determinazione del peso specifico (massa volumica) dei due strati;
  3. Esecuzione di una sezione sottile dei due strati;
  4. Determinazione della porosità di ciascuno strato;
  5. Analisi chimica mineralogica delle polveri raccolte fra il calcestruzzo e la corazzatura;
  6. Analisi al microscopio SEM;

Su altre tre carote si procede ad una divisione in tre strati: la parte alta, la parte mediana e quella bassa, al solo fine di testarne le resistenze meccaniche. Gli esami eseguiti ci dicono chiaramente che la parte alta della carota ha una massa volumica pari a 2.190 Kg/m3, mentre la parte inferiore raggiunge i 2.290 Kg/m3. La parte alta della carota ha un contenuto d’aria pari al 10% in volume, mentre la parte inferiore ha un contenuto d’aria che raggiunge i 3,5 – 4%. Le sezioni sottili eseguite oltre a darci la chiara analisi petrografica degli aggregati utilizzati mostrano chiaramente la diversità dimensionale degli aggregati nei due strati: tutti gli aggregati di grande dimensione sono nella parte bassa, mentre “il fine” è prevalentemente concentrato nella parte alta della carota. L’esame visivo evidenzia un’importante porosità che va anch’essa concentrandosi nella parte alta della carota. Appare quasi normale, appena superiore alla norma nella parte bassa.

L’osservazione al microscopio mostra una considerevole formazione di vescicole che vanno a concentrarsi dal basso verso l’alto.
L’incontro delle vescicole per coalescenza va a formare delle vere e proprie lame d’aria all’interno del calcestruzzo che costituiscono delle vere e proprie fratture, come si rileva chiaramente dalle molteplici superfici prese in considerazione.
La struttura ha una strana colorazione tendente al beige e si nota la presenza di alcuni corpi di varie dimensioni, di consistenza farinosa, di colore marrone, che inizialmente avevamo considerato come il risultato di inerti reattivi. Essi sono invece quello che resta di granuli di argilla che durante la preparazione e mescolazione hanno colorato il calcestruzzo del colore beige anomalo sopra menzionato e i granuli che appaiono sono quello che resta dopo il consumo dovuto alla mescolazione. Questa considerazione ci ha consigliato di effettuare un sopralluogo presso la centrale di betonaggio per prendere conoscenza della qualità degli aggregati che l’impianto utilizzava per la produzione del calcestruzzo. Come era facile immaginare gli aggregati utilizzati erano estremamente sporchi di argilla e le analisi hanno confermato la considerevole presenza di limo:
per la ghiaia pari al 2,15 fino al 3,20%; per la sabbia pari al 14,90%. Quindi ben oltre quanto consentito dalla normativa. (Per la ghiaia ≤ 1,5% e per la sabbia ≤ 3% secondo UNI 8520-2).

Cause ed effetti del degrado. L’abbondante presenza di limo nel nostro caso non solo si è dimostrata dannosa agli effetti delle resistenze, in quanto funge da distaccante fra la pasta di cemento e l’aggregato, ma la grande quantità di fini disponibile ha avuto una funzione di coesivizzante durante la fase di impasto del calcestruzzo. Questo unito al potere di imbibizione dell’argilla ha permesso di ottenere un calcestruzzo all’apparenza molto bello; un calcestruzzo compatto omogeneo senza bleeding e senza cenni di segregazione.

La determinazione della massa volumica del calcestruzzo in esame, anche nella parte bassa del getto, risulta di gran lunga inferiore a quanto previsto dalla normativa. Si è voluto a questo punto spingere le ricerche anche alle polveri raccolte immediatamente al di sotto delle zone nelle quali si sono verificati i primi distacchi ovvero le prime “bolle”. La presenza di dolomite e magnesite in maniera rilevante non è stata un sorpresa. Ricercavamo infatti, con le analisi, una qualche causa scatenante una reazione espansiva, che giustificasse i rigonfiamenti superficiali e la presenza di lame d’aria all’interno del calcestruzzo, tali da causare oltre ai distacchi superficiali anche le fratture interne.

A questo punto credo sia sufficientemente facile capire i meccanismi che hanno scatenato il disastro che possiamo osservare nella foto sotto riportata e ricostruire passo per passo tutto quanto è accaduto. Il calcestruzzo arriva in cantiere ed è qui che vengono aggiunte le fibre metalliche, operazione concordata con il fornitore di calcestruzzo. L’operazione richiede una supplementare aggiunta d’acqua, non molta, ma pur sempre un’aggiunta. Si ritiene, erroneamente, che le fibre d’acciaio non richiedano acqua aggiunta, invece, avendo anche queste una superficie specifica necessitano una certa quantità di acqua per bagnarsi, ancora di più se le fibre sono tenute insieme dalla “colletta” che deve sciogliersi in acqua al momento della miscelazione. Il carico delle fibre metalliche avviene in cantiere, cioè all’arrivo dell’autobetoniera con i suoi 10-11 mc di calcestruzzo. Ciò comporta che l’aggiunta di fibre (20/30 Kg/mc ovvero 250 Kg di fibre in media per betoniera) venga a trovarsi concentrata alla sommità del carico di calcestruzzo. Ci si attende da quest’operazione che esso venga uniformemente distribuito, mescolato nell’impasto in maniera omogenea, in un tempo brevissimo e con un mezzo, la betoniera, che è solo un trasportatore di calcestruzzo. Non si può pretendere da questo mezzo quello che è ormai noto a tutti, ovvero una omogenea mescolazione. L’inadeguata mescolazione fa si che le fibre aggiunte non siano distribuite uniformemente, ma siano presenti in concentrazioni variabili nel nostro calcestruzzo. Naturalmente esse portano con sé in alcuni punti una quantità di “colletta” superiore a quella prevista dal corretto impiego delle fibre. Questa “colletta”, a concentrazioni importanti diventa, congiuntamente ai troppi “fini” presenti, un ottimo produttore d’aria.

Malgrado questo fatto il calcestruzzo continua a presentarsi coeso e all’aspetto molto “bello”, come lo definiscono gli operatori presenti, Non si riscontrano fenomeni né di bleeding né di segregazione. Il merito di ciò va tutto alla presenza molto alta di limo negli aggregati; il limo ha lavorato benissimo e, come tutti i fini quando sono abbondanti, ha un effetto aggregante formidabile, ma in questo caso l’equilibrio che viene a formarsi è molto fragile e qualsiasi operazione potrebbe rompere questo equilibrio. E la rottura infatti si è dimostrata essere dietro l’angolo. Non appena inizia l’operazione di getto, subito dopo l’intervento della staggia vibrante, a maggior ragione nel nostro caso della laser screed, la forte azione vibrante impressa ha attivato la formazione di bolle d’aria che, man mano si formano, vengono richiamate verso l’alto scatenando nel contempo il fenomeno della segregazione degli aggregati: quelli di dimensioni maggiori precipitano verso il fondo; il “fino” insieme all’aria risalgono verso la superficie. Gli aggregati fini che si accumulano nella parte alta del getto hanno una superficie specifica enorme rispetto agli aggregati grossi che restano sul fondo; la pasta di cemento che dovrà legarli diventa improvvisamente poca cosa e, ancor più grave è in questo caso la presenza abbondante di aria e limo.

All’operazione di stesura segue abbastanza velocemente, data la stagione calda, lo spolvero di indurente superficiale costituito da una miscela di cemento e quarzo. Si tratta in pratica di una cappa estremamente resistente, ma anche assolutamente impermeabile all’aria. Le testimonianze asseriscono che già durante le operazioni di finitura iniziavano a presentarsi le bolle, che, man mano apparivano, venivano aperte manualmente con la cazzuola di finitura. A distanza di un mese circa la superficie del pavimento, tra l’altro molto ben finita, inizia a presentare formazione di bolle di diametro intorno ai 25-30 cm che, a percussione, suonano a vuoto. Alla fessura a croce segue quasi subito il distacco dello spolvero superficiale che porta con sé alcuni centimetri del calcestruzzo sottostante il quale non ha alcuna resistenza. Da qui è partita la nostra indagine. Non ci si trova di fronte alle tipiche fessurazioni per ritardato taglio dei giunti, né a decorticamento superficiale per ritardata applicazione superficiale dello spolvero, ma a veri e propri distacchi circolari o quasi, imputabili esclusivamente alle “lame d’aria” che si sono generate durante la posa e la lavorazione della pavimentazione. Le lame d’aria non si presentano unicamente sotto lo spolvero, ma purtroppo anche verticalmente o quasi all’interno del calcestruzzo, specialmente laddove si riscontra il netto cambiamento della massa volumica del calcestruzzo.

Il fenomeno qui descritto viene comunemente incluso fra i fenomeni di delaminazione del calcestruzzo, principalmente imputati alla applicazione anticipata, ovvero prematura, dello spolvero. Non è questo il nostro caso. Lo dimostra il fatto che nel caso di prematura applicazione dello spolvero non abbiamo presenza d’aria nello strato corticale e non vi sono resistenze basse nella parte superiore della struttura (nel nostro pavimento sono presenti invece entrambe le cose). Inoltre il caso della prematura applicazione dello spolvero si manifesta con evidenti problemi di planarità e molteplici gibbosità sulla superficie, derivanti dal fatto che il sottofondo non era pronto a ricevere lo strato di finitura e la conseguente operazione di lisciatura della superficie. Sanno bene infatti anche gli addetti alla posa, che un pavimento deve essere sufficientemente maturo per poter essere finito e lisciato con l’ausilio degli elicotteri meccanici. Le pale delle macchine infatti, girano e per effetto della pressione indotta dall’operatore per la guida, sono causa di una serie di avvallamenti nella piastra del pavimento: vere e proprie fosse che non è più possibile recuperare con lo spolvero.

La planarità perfetta della pavimentazione industriale è garantita solo se l’operazione di lisciatura con gli elicotteri avviene al momento giusto, ovvero quel punto in cui la piastra non è ancora “partita in presa”, è abbastanza “fresca” da ricevere lo spolvero e idratarlo con umidità propria e assolutamente non aggiunta. Quel punto che ogni buon capo squadra conosce alla perfezione.

Quel punto la cui disconoscenza è all’origine di tanti guai.

Conclusioni

Dalla descrizione di quanto avvenuto per questa pavimentazione possiamo, e vogliamo, mettere a fuoco alcuni concetti che riteniamo essere alla base del lavoro di posa delle pavimentazioni industriali. Innanzitutto emerge chiaramente il fatto che la pavimentazione industriale è una struttura a pieno titolo e come tale va progettata. Il calcestruzzo va progettato. Un corretto procedimento inizia già con una serie di prove di piastra per saggiare la portanza del sottofondo da pavimentare, elemento di base per impostare il calcolo di dimensionamento e armatura della piastra.

Una seria progettazione darà quindi oltre al dimensionamento e le armature necessarie anche tutte le specifiche dei materiali che si dovranno impiegare: specifica del calcestruzzo e del ferro da approntare; giunti, sigillanti e quant’altro. E’ compito dell’impresa di pavimentazione poi selezionare l’impianto del calcestruzzo più idoneo alla fornitura, certamente il più interessante dal punto di vista economico, mettendo però nel conto dell’economia la capacità di produrre qualità, che se pur non espressa in numeri entra, e come, nel conto economico. Devono essere qualificate le materie prime, gli aggregati, così come il processo di lavorazione adottato in centrale.

E’ opportuno controllare l’intero processo di progettazione del calcestruzzo, lavorazione, trasporto, scarico in cantiere, con opportuni controlli sulla costanza del materiale fornito: come la lavorabilità e sempre il rapporto acqua cemento.

La posa, la finitura del getto, la stagionatura sono il patrimonio base del buon pavimentista; e la pavimentazione sarà perfetta. Riteniamo importante, anzi fondamentale, il controllo costante di tutti i materiali in ingresso in cantiere per poter garantire la rispondenza ai requisiti richiesti. Un’attenzione particolare va dedicata alla mescolazione di tutti i componenti del calcestruzzo, comunque essa venga fatta. Perfetta dovrà essere la mescolazione di tutti i materiali, comprese le fibre in acciaio o in polipropilene che si vogliono aggiungere al calcestruzzo. Esse infatti hanno un peso specifico significativamente diverso rispetto a quello degli altri componenti e dunque la mescolazione devrà essere ancora più accurata per poter garantire la corretta ed uniforme dispersione delle fibre in tutta la massa del calcestruzzo. Sarebbe corretto che queste ultime fossero aggiunte direttamente dal produttore del calcestruzzo, perché rientrerebbero nel progetto, nel mix design del calcestruzzo ordinato, che così avrebbe la giusta quantità di cemento, adeguata per la presenza della fibre e la conseguente giusta quantità d’acqua. Si avrebbe così un unico responsabile della produzione del calcestruzzo, responsabile della qualità ordinata.
Questa è vera economia.

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