A condizione di mantenere lo stesso slump del calcestruzzo, gli additivi che possono ridurre significativamente il contenuto di acqua di impasto sono chiamati agenti riduttori d'acqua ad alta efficienza, noti anche come superfluidificanti o plastificanti. Appartengono alla categoria dei riduttori d'acqua non ritardanti. Gli agenti riduttori d'acqua ad alta efficienza hanno un forte effetto disperdente sul cemento, aumentando significativamente la fluidità delle miscele di calcestruzzo e lo scioglimento del calcestruzzo, riducendo sostanzialmente il consumo di acqua e migliorando la lavorabilità del calcestruzzo. Tuttavia, alcuni agenti che riducono l'acqua ad alta efficienza possono accelerare la perdita di consistenza del calcestruzzo e un dosaggio eccessivo può causare sanguinamento.
Gli agenti riduttori d'acqua ad alta efficienza generalmente non alterano il tempo di presa del calcestruzzo. Se utilizzati in grandi quantità (sovradosaggio), possono avere un leggero effetto ritardante, ma non ritardano lo sviluppo iniziale della resistenza del calcestruzzo indurito. Il tasso di riduzione dell'acqua degli agenti di riduzione dell'acqua ad alta efficienza può raggiungere oltre il 20%, con un effetto notevole sul miglioramento iniziale della resistenza. Questi agenti sono ampiamente utilizzati in vari tipi di cemento armato e cemento precompresso e sono adatti per la preparazione di calcestruzzo a resistenza iniziale, ad alta resistenza, fluido, autocompattante e stagionato con vapore.
Lo sviluppo del calcestruzzo ha pienamente dimostrato l’impatto significativo che gli agenti che riducono l’acqua ad alta efficienza negli additivi hanno sulla produzione e sull’applicazione del calcestruzzo. Negli anni '60, il Giappone inventò il ligninsolfonato e la Germania inventò la resina melaminica-formaldeide solfonata, che divenne prodotti rappresentativi di agenti riducenti l'acqua ad alta efficienza. Il Giappone ha applicato per primo questo tipo di calcestruzzo alla produzione di pali ad alta resistenza. Negli anni '70, nei ponti autostradali e ferroviari venivano utilizzate travi di cemento con slump medio e resistenza compresa tra 50 e 80 MPa. La Germania è stata la prima a utilizzare agenti riduttori d’acqua ad alta efficienza nel calcestruzzo subacqueo non dispersivo, migliorando la fluidità della miscela di calcestruzzo senza modificare il rapporto acqua-cemento. Poiché sia la resistenza che la fluidità possono essere ottenute contemporaneamente, gli agenti che riducono l'acqua ad alta efficienza vengono ora utilizzati in tutto il mondo per produrre calcestruzzo ad alta resistenza e alta scorrevolezza. Gli agenti di riduzione dell'acqua ad alta efficienza di prima generazione, agenti a base di ligninsulfonato e agenti a base di resina melamminica, furono sviluppati all'inizio degli anni '60. A causa delle loro prestazioni notevolmente migliorate rispetto ai normali agenti riduttori d'acqua, sono anche chiamati superfluidificanti. Gli agenti riduttori d'acqua ad alta efficienza di seconda generazione sono amminosolfonati, sebbene cronologicamente siano stati sviluppati dopo gli agenti riduttori d'acqua ad alta efficienza di terza generazione, gli agenti a base di policarbossilato. Gli agenti a base di policarbossilati, che sono copolimeri ad innesto contenenti sia gruppi solfonici che carbossilici, sono gli agenti più importanti e ad alte prestazioni tra gli agenti riducenti l'acqua di terza generazione.
1. Metodi per la selezione di agenti riducenti l'acqua ad alta efficienza
Secondo l'attuale standard nazionale "Specifiche tecniche per l'applicazione degli additivi per calcestruzzo" (GB50119-2013), gli agenti riducenti l'acqua ad alta efficienza comunemente utilizzati nell'ingegneria del calcestruzzo possono essere selezionati come specificato nella Tabella 3-1.
| N. di serie |
Metodo di selezione |
| 1 |
Per progetti concreti, è possibile utilizzare i seguenti agenti riducenti l'acqua ad alta efficienza: |
| |
(1) Sali di naftalene e suoi omologhi solfonati con formaldeide, amminosolfonati, ecc.; |
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(2) Solfonati di resina solubili in acqua come resine di melammina-formaldeide solfonate; |
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(3) Polimeri ad alta condensazione di idrossialchilsolfonati alifatici, ecc. |
| 2 |
Per progetti concreti, possono essere utilizzati agenti riduttori d'acqua ad alta efficienza di tipo ritardante composti da ritardanti e agenti riduttori d'acqua ad alta efficienza. |
2. Gamma di applicazioni di agenti riducenti l'acqua ad alta efficienza
La pratica ingegneristica ha dimostrato che riducendo il rapporto acqua-cemento al di sotto di 0.4 con l'aiuto di agenti che riducono l'acqua ad alta efficienza è possibile produrre calcestruzzo e malta ad alta resistenza e può essere utilizzato per preparare "miscele superplastificate" – calcestruzzo a basso contenuto d'acqua ma ad altissima scorrevolezza. Dopo l'indurimento, tale calcestruzzo presenta bassa porosità, elevata resistenza ed eccellente durabilità, che prolungano significativamente la durata del calcestruzzo esposto ad ambienti corrosivi. L’applicazione diffusa di agenti che riducono l’acqua ad alta efficienza ha iniettato nuova vitalità nello sviluppo della tecnologia del calcestruzzo.
Secondo l'attuale standard nazionale "Specifiche tecniche per l'applicazione degli additivi per calcestruzzo" (GB50119-2013), il campo di applicazione degli agenti che riducono l'acqua ad alta efficienza nell'ingegneria del calcestruzzo dovrebbe soddisfare i requisiti specificati nella Tabella {{3} }.
| N. di serie |
Ambito di applicazione |
| 1 |
Gli agenti riduttori d'acqua ad alta efficienza possono essere utilizzati per calcestruzzo semplice, cemento armato, cemento precompresso e anche per la produzione di calcestruzzo ad alta resistenza. |
| 2 |
Gli agenti riduttori d'acqua ad alta efficienza di tipo ritardante possono essere utilizzati per calcestruzzo in massa, calcestruzzo compattato a rulli, calcestruzzo gettato in climi caldi, getti di calcestruzzo di grandi dimensioni, calcestruzzo per evitare giunti freddi, calcestruzzo che deve essere conservato per lungo tempo o trasportato su lunghe distanze, calcestruzzo autocompattante, calcestruzzo a forma scorrevole o pull-form e altro calcestruzzo che richiede tempi di presa prolungati e un elevato tasso di riduzione dell'acqua. |
| 3 |
Gli agenti riducenti l'acqua standard ad alta efficienza sono adatti per il getto di calcestruzzo quando la temperatura minima giornaliera è superiore a 0 gradi e possono essere utilizzati anche per il calcestruzzo polimerizzato a vapore. |
| 4 |
Gli agenti riduttori d'acqua ad alta efficienza di tipo ritardante sono adatti per il getto di calcestruzzo quando la temperatura minima giornaliera è superiore a 5 gradi. |
Per realizzare pienamente gli effetti di riduzione dell’acqua e di aumento della resistenza degli agenti riduttori d’acqua ad alta efficienza e migliorare significativamente le prestazioni del calcestruzzo, è necessario garantire che la qualità degli agenti riduttori d’acqua ad alta efficienza selezionati siano conformi agli standard nazionali. Dopo l'arrivo in cantiere, l'ispezione di qualità degli agenti riduttori d'acqua ad alta efficienza selezionati deve essere effettuata in conformità con l'attuale norma nazionale "Specifica tecnica per l'applicazione degli additivi per calcestruzzo" (GB50119-2013). I requisiti di ispezione di qualità per gli agenti riducenti l'acqua ad alta efficienza sono elencati nella tabella 3-3.
| N. di serie |
Requisiti di controllo qualità |
| 1 |
Gli agenti riducenti l'acqua ad alta efficienza dovrebbero essere ispezionati in lotti di 50 tonnellate. Se inferiore a 50 tonnellate, deve essere comunque considerato come un unico lotto. La quantità di campione per ciascun lotto di ispezione non deve essere inferiore a 0,2 tonnellate dell'agente riducente l'acqua richiesto per i materiali cementizi. I campioni devono essere accuratamente miscelati e divisi in due parti uguali: una parte deve essere ispezionata secondo le voci e i requisiti stabiliti negli articoli 5.3.2 e 5.3.3 della "Specifica tecnica per l'applicazione degli additivi per calcestruzzo" (GB{{13 }}), con non meno di due ispezioni per lotto; l'altra parte dovrà essere sigillata e conservata per sei mesi, e in caso di dubbi dovrà essere condotta un'ispezione comparativa. |
| 2 |
Gli elementi di ispezione all'ingresso per gli agenti di riduzione dell'acqua ad alta efficienza dovrebbero includere il valore del pH, la densità (o finezza), il contenuto di solidi (o il contenuto di umidità) e il tasso di riduzione dell'acqua. Per gli agenti riducenti l'acqua di tipo ritardante, dovrebbe essere testata anche la differenza del tempo di presa. |
| 3 |
Quando gli agenti che riducono l'acqua ad alta efficienza arrivano sul posto, dovrebbero essere condotti test di slump (o diffusione) iniziali o trascorsi per ciascun lotto di ispezione utilizzando le materie prime effettive e il rapporto di miscelazione utilizzati nel progetto, con un confronto parallelo con il campione del lotto precedente . La deviazione consentita dovrebbe essere conforme alle disposizioni pertinenti dell'attuale standard nazionale "Standard di controllo della qualità del calcestruzzo" (GB50164-2011). |
