Perché è necessario aggiungere polvere di silice al calcestruzzo?

Perché la richiesta di acqua o la viscosità aumentano quando i fumi di silice vengono aggiunti al calcestruzzo?

 

I fumi di silice possono migliorare significativamente le prestazioni del calcestruzzo, ma aumentano anche la richiesta di acqua e la viscosità. Se utilizzati in piccole quantità, i fumi di silice possono migliorare la scorrevolezza del calcestruzzo; tuttavia, a quantità più elevate, può portare ad un aumento della viscosità e alla fessurazione precoce. Per evitare fessurazioni, sono essenziali una corretta stagionatura e una miscela equilibrata con altri materiali.

Fumo di silice

Prestazioni concrete

Cracking in età precoce

Le particelle di fumo di silice sono idrofile e hanno un'area superficiale molto ampia. La quantità di acqua necessaria per bagnare una superficie così ampia è relativamente elevata. Pertanto, all'aumentare del contenuto di fumi di silice (maggiore del 5%), la richiesta di acqua o il rapporto acqua-cemento della miscela di calcestruzzo aumenterà se si vuole ottenere lo stesso slump. Allo stesso modo, se il contenuto di acqua o il rapporto acqua-cemento rimane invariato, il calcestruzzo diventerà sempre più viscoso all’aumentare del contenuto di fumi di silice. Per migliorare realmente la resistenza e l'impermeabilità del calcestruzzo senza aumentare il rapporto acqua-cemento e per ottenere una buona lavorabilità, i fumi di silice vengono generalmente utilizzati in combinazione con agenti riduttori d'acqua o superfluidificanti. Il nuovo calcestruzzo ai vapori di silice ha un forte legame e non è soggetto a segregazione.

Quando il contenuto di fumi di silice rientra in un intervallo relativamente basso, ovvero entro il 5% dei materiali cementizi, i fumi di silice possono effettivamente ridurre la viscosità della miscela di calcestruzzo. In questo caso, la forma delle particelle del fumo di silice (particelle sferiche) gioca un ruolo dominante, poiché l'effetto "cuscinetto a sfere" delle particelle sferiche supera l'effetto "richiesta di acqua bagnante" dell'elevata superficie specifica. In altre parole, un basso dosaggio di fumi di silice non solo aumenta la forza di adesione dell'impasto cementizio, ma ne migliora anche la scorrevolezza e riduce la pressione di pompaggio, rendendolo molto adatto alla preparazione di calcestruzzi ad alta lavorabilità o autocompattanti.

Perché il calcestruzzo con vapori di silice tende a rompersi facilmente?

Nella costruzione pratica, il calcestruzzo con fumi di silice è spesso considerato "incline a fessurazioni". Parte del motivo è l’inadeguata comprensione delle caratteristiche del calcestruzzo con fumo di silice e la mancanza di corrispondenti adeguamenti nel controllo della qualità della costruzione, come un controllo insufficiente sulla qualità della stagionatura. Un altro motivo è che i fumi di silice vengono generalmente utilizzati nel calcestruzzo che richiede prestazioni elevate, come elevata resistenza, bassa permeabilità ed elevata durabilità. Questo tipo di calcestruzzo ha un basso rapporto acqua-cemento e un'elevata quantità di materiali cementizi, che possono portare ad una maggiore sensibilità al ritiro e all'aumento di temperatura, con conseguenti possibili fessurazioni. Inoltre, i fumi di silice aumentano il ritiro autogeno precoce, rendendo il calcestruzzo più suscettibile alle fessurazioni precoci in condizioni limitate. L’influenza dei fumi di silice sulla fessurazione del calcestruzzo è principalmente correlata alle fessurazioni precoci (che si verificano entro le prime due settimane) e deve essere analizzata dal punto di vista del ritiro plastico, del ritiro autogeno e degli effetti della temperatura.