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Esperienze su materiali innovativi di ripristino delle dighe

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Esperienze su materiali innovativi di ripristino delle dighe

Recently updated on Aprile 7th, 2021 at 12:12 pm

CESI RICERCA ha condotto una ricerca sperimentale mirata alla valutazione delle potenzialità di impiego della nanosilice, un materiale innovativo di nuova generazione, come additivo minerale pozzolanico per la formulazione di conglomerati cementizi in grado di inibire alcuni fondamentali fenomeni di degrado e invecchiamento del calcestruzzo che stanno emergendo in importanti dighe ed in opere idrauliche, limitandone il tempo di vita in servizio. Tra i fenomeni di degrado esaminati rientrano i processi di dilavamento ad opera di acque aggressive ed i processi espansivi associati alla reazione alcali-silice nel calcestruzzo. La sperimentazione è stata volutamente impostata prendendo in considerazione situazioni di impiego per la nanosilice decisamente sfavorevoli (impiego di mezzo lisciviante decisamente più energico dell’acqua naturale aggressiva, adozione di forze motrici del processo espansivo alcali-silice relativamente alte). Ciò al fine di chiarire alcuni aspetti del meccanismo di azione di questo additivo e delimitarne meglio il campo di impiego. Una siffatta sperimentazione, seppur di breve durata e limitata per tipologie di materiali e fenomeni degradativi considerati, ha comunque fornito utili indicazioni riguardo al comportamento della nanosilice come additivo minerale per conglomerati cementizi ad alta durabilità per opere idrauliche. Per quanto riguarda il fenomeno del dilavamento, la sperimentazione è stata condotta in collaborazione con il Dipartimento di Ingegneria Chimica Materiali Ambiente (ICMA) dell’Università di Roma “La Sapienza” ed ha riguardato l’esecuzione di prove su provini di paste cementizie incorporanti o meno nanosilice, mediante un metodo di prova ultra-accelerato, quale è quello che impiega, come mezzo lisciviante, una soluzione acquosa concentrata di nitrato di ammonio (NH 4 NO 3 ). In particolare, prendendo come riferimento paste cementizie prive di nanosilice con un rapporto acqua/cemento di 0,36, si è riscontrato che l’impiego della nanosilice, almeno fino al più alto dosaggio esaminato (3,8% rispetto al peso di cemento), pur non producendo alcun miglioramento delle caratteristiche meccaniche (resistenza a compressione, modulo elastico dinamico), determina un minor contenuto di portlandite a causa della notevole capacità della nanosilice di dare luogo a reazioni di tipo pozzolanico assai rapide anche a temperatura ambiente, in virtù delle sue dimensioni nanometriche. Il minor contenuto di portlandite, associato alla formazione di un gelo di tipo pozzolanico con un rapporto CaO/SiO 2 più basso di quello prodotto in assenza di nanosilice, costituisce fattore determinante nel migliorare la resistenza al dilavamento degli impasti contenenti nanosilice. E’ stato anche riscontrato che, per gli impasti contenenti nanosilice, è possibile utilizzare un modello di lisciviazione semi-empirico, di tipo parametrico, sia per poter prevedere la cinetica di propagazione del fronte di dissoluzione della portlandite, sia per poter ricavare un fattore di ritardo del processo di dilavamento che consenta di quantificare l’effetto benefico della nanosilice. Per quanto riguarda, invece, la reazione alcali-silice, la sperimentazione ha riguardato l’esecuzione di prove di espansione su provini di calcestruzzo confezionati con due differenti aggregati silicei/silicatici reattivi agli alcali ed incorporanti o meno nanosilice, in condizioni di stagionatura di 38°C e 100% UR, 60°C e 100% UR o in soluzione alcalina a 150°C. I risultati delle prove di espansione accelerata (60°C e 150°C) sono già stati acquisiti e costituiscono oggetto di una memoria che è stata presentata alla 13 a Conferenza Internazionale sulla Reazione Alcali-Aggregato in Calcestruzzo (ICAAR 08) nel giugno 2008 a Trondheim (Norvegia). Le prove di espansione a 38°C e 100% UR, essendo di durata molto più lunga, sono invece state completate nel corso del 2008. Indipendentemente dal metodo di indagine utilizzato, si è riscontrata una buona capacità di questo additivo nel prevenire l’espansione deleteria associata alla reazione alcali-silice per forze motrici, FM, del processo espansivo non superiori a 1,2 kg Na 2 Oeq/m 3 . Nella normalità dei casi delle opere idrauliche in calcestruzzo, un tale valore di forza motrice non viene solitamente raggiunto. In queste condizioni, il dosaggio efficace individuato con la prova di espansione a 38°C e 100% UR risulta pari a circa 0,6%, che è in buon accordo con quello determinato con le altre due prove accelerate investigate (60°C e 100% UR, soluzione alcalina a 150°C). Il complesso dei risultati ottenuti nella presente ricerca su conglomerati cementizi incorporanti nanosilice, appare del tutto favorevole, sia dal punto di vista della resistenza al dilavamento che della reattività alcali-

silice, alle possibilità di impiego di questo additivo per la formulazione di rivestimenti inorganici ad alta durabilità per il recupero di dighe in fase di ammaloramento. Infine, nell’ambito dell’attività svolta nel Comitato Tecnico sulle dighe in calcestruzzo (Committee on Concrete Dams) della Commissione Internazionale delle Grandi Dighe (International Commission on Large Dams o ICOLD), sono state redatte delle linee guida riguardanti la valutazione delle proprietà fisiche del calcestruzzo indurito delle grandi dighe: “The physical properties of hardened conventional concrete in dams”. Si tratta di un bollettino ICOLD che sarà sottoposto all’approvazione del Comitato Esecutivo della Commissione Internazionale nella sua prossima riunione di Brasilia del 23/05/2009. Il lavoro svolto da CESI RICERCA ha riguardato un coordinamento generale della stesura del documento, cui hanno contributo anche altri membri del Comitato stesso, e la stesura diretta di alcuni capitoli. In particolare sono stati direttamente redatti il capitolo introduttivo ed i capitoli relativi alle proprietà elastiche (“Elastic properties”), al ritiro igrometrico (“Shrinkage”) ed alla resistenza al gelo e disgelo (“Frost resistance”).

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