Fluidificanti

L'additivo fluidificante, capace di aumentare la lavorabilità del calcestruzzo senza modificare il rapporto acqua /cemento, è stato il primo ad essere impiegato ed il suo uso risale agli anni 30'. All'inizio era basato su un sottoprodotto dell'industria cartaria, il ligninsulfonato di calcio, ricco di impurità, in particolare zuccheri con effetto ritardante, e quindi con grandi limiti di impiego. Successivamente si è passati a ligninsulfonati di calcio o di sodio industrialmente purificati e modificati, ad acidi idrossi-carbossilici o a polimeri idrossilati. Il fluidificante, le cui molecole contengono gruppi funzionali con cariche negative, funziona come disperdente dei granuli di cemento in quanto carica negativamente la superficie del granulo provocando la repulsione elettrostatica delle particelle. Utilizzato come riduttore d'acqua e quindi a parità di lavorabilità, deve consentire, secondo la normativa UNI EN 934-2, una riduzione non inferiore al 5%. I fluidificanti ad azione accelerante o ritardata modificano, oltre alla lavorabilità od al contenuto di acqua, anche i tempi di presa e indurimento. Il dosaggio d'impiego è compreso tra 0,2-0,6% sul peso del cemento.

Super-fluidificanti

Per rientrare in questa categoria gli additivi devono consentire una riduzione d'acqua di almeno il 12%, rispetto ad un calcestruzzo non additivato, ma i prodotti di ultima generazione arrivano a valori superiori al 35%.
I superfluidificanti in commercio sono prodotti di sintesi costituiti da soluzioni acquose, a differenti concentrazioni di:

• naftalene solfonato condensato con formaldeide (NSF)
• melamina solfonata condensata con formaldeide (MSF)
• copolimeri di esteri acrilici (CAE), policarbossilati eteri (PCE)

Non presentando azioni secondare indesiderate, possono essere utilizzati a dosaggi anche superiori al 2%, e l'azione si manifesta a partire anche da rapporti a/c molto bassi, per esempio inferiori allo 0,4% o partendo da calcestruzzi caratterizzati da bassissima lavorabilità (1-2 cm di abbassamento al cono di Abrams). L'aspetto più importante dell'impiego dei superfluidificanti riguarda la possibilità di mettere in opera, senza sforzo e problemi di compattazione, calcestruzzi fluidi le cui prestazioni allo stato indurito siano equivalenti a quelle di un calcestruzzo a basso rapporto a/c che richiederebbe invece una accurata vibrazione. Il principale vantaggio è pertanto quello di una grande affidabilità nella realizzazione dei getti e di omogeneità di prestazioni in tutte le sezioni della struttura. Nel caso in cui si mantenga invece costante la lavorabilità il super fluidificante può essere utilizzato come riduttore d'acqua avendo in questo caso un più basso rapporto a/c e quindi migliorando tutte le caratteristiche del calcestruzzo indurito come resistenze, impermeabilità, ritiro, fluage, ecc. Un altro modo di utilizzo del superfluidificante è a parità di lavorabilità e rapporto a/c ,ottenendo in tal caso una riduzione di cemento, con benefici per quanto riguarda il calore d'idratazione ed il ritiro. A seconda del comportamento sul tempo di presa ed il grado di idratazione del cemento, i superfluidificanti, come tutti i riduttori d'acqua e quindi anche i fluidificanti, si differenziano in tipo normale, accelerante e ritardante. Il superfluidificante, nella sua formulazione più attuale (CAE e PCE), costituisce il componente fondamentale per la realizzazione di Calcestruzzi Autocompattanti (Self Compacting Concrete)

Acceleranti di presa e indurimento

Gli additivi acceleranti fanno aumentare la velocità di idratazione del cemento. Si dividono in acceleranti di presa o di indurimento a seconda che l'azione si manifesti in una anticipazione dell'inizio presa o in uno sviluppo più rapido della resistenza meccanica. Per i calcestruzzi tradizionali gli acceleranti di indurimento sono i più interessanti e vengono utilizzati per eseguire getti in clima freddo e per aver la possibilità di disarmare in tempi brevi, specialmente in prefabbricazione. Incrementi considerevoli delle resistenze sono ottenibili alle brevi stagionature, più sensibili alle basse stagionature che alle alte, poiché la maggior velocità di idratazione provoca un innalzamento della temperatura nei getti e questo si riflette, a sua volta, sulla velocità di idratazione. Il miglioramento della resistenza meccanica , alle brevi stagionature, può essere ottenuto anche riducendo il rapporto a/c. Questo spiega il motivo per cui è molto più diffuso l'impiego di additivi superfluidificanti o fluidificanti acceleranti rispetto al solo accelerante, che viene in pratica utilizzato unicamente per la protezione dei getti durante la stagione invernale come vero e proprio "antigelo". I dosaggi di questi prodotti, che sono disponibili anche in polvere, variano da 0,5 a 2% sul peso del cemento, o anche oltre per i prodotti esenti da cloruri.

Acceleranti per shotcrete

Gli additivi per il calcestruzzo proiettato, definiti dalla EN 934-5, sono suddivisi in additivi acceleranti di presa e/o indurimento e additivi coesivizzanti.

Additivi acceleranti. Vengono utilizzati per avere una rapida perdita di lavorabilità e poter disporre di un impasto che faccia presa e si autosostenga immediatamente. I prodotti ancora oggi più comuni sono a base di silicato di sodio che però contribuiscono ad una notevole riduzione delle resistenze meccaniche alle lunghe stagionature. Lo sviluppo della tecnologia ha portato alla formulazione di prodotti che possono soddisfare l'obbiettivo di addensare la miscela fresca e portare ad un rapido sviluppo delle resistenze meccaniche con limitate perdite a 28 gg.
La norma UNI 10834 prescrive che gli additivi acceleranti ,utilizzati con dosaggio non superiore al 12 % sul peso del cemento, devono garantire:

• resistenza a compressione a 28 gg. maggiore o uguale a quella determinata su provini non accelerati
• assenza di riflessi negativi sull'igiene e sicurezza dell'ambiente di lavoro rispetto delle leggi vigenti in materia di inquinamento nei confronti dell'ambiente naturale.

Tali prescrizioni possono meglio essere soddisfatte dall'utilizzo di acceleranti esenti da alcali, ovvero con un contenuto di alcali equivalenti (Na2O+0,64 K2O ) minore dell'1% in peso.

Additivi coesivizzanti. Contribuiscono a migliorare le caratteristiche di coesione della della miscela riducendo di conseguenza lo sfrido di materiale proiettato. Hanno cioè lo scopo di far rapprendere la miscela fresca nel momento in cui termina la mescolazione del calcestruzzo in modo che lo stesso possa autosostenersi, anche senza rapido sviluppo delle resistenze meccaniche.

Ritardanti

Gli additivi ritardanti hanno lo scopo di ritardare la presa del cemento per conservare il più a lungo possibile la lavorabilità del calcestruzzo. Vengono quasi sempre usati come prodotti dall'azione combinata con fluidificante o super fluidificante. Il ritardo dell'idratazione del cemento comporta una bassa resistenza meccanica alle brevi stagionature con un recupero ed un incremento alle lunghe stagionature rispetto al calcestruzzo non additivato. Gli additivi ritardanti vengono impiegati in tutti i casi in cui il calcestruzzo deve rimanere lavorabile a lungo,in particolare in caso di trasporti di lunga durata, getti tramite pompa, getti in stagione calda, getti massivi. L'uso dei ritardanti ad alto spettro di azione, comporta una maggior attenzione nei confronti del calcestruzzo fresco,come ad esempio il prolungamento del periodo di stagionatura umida o di protezione dall'evaporazione con elementi di curing. I dosaggi sono molto variabili in funzione del ritardo desiderato. Sul mercato sono disponibili soluzioni abbastanza diluite atte a contenere le conseguenze di un errato dosaggio. Per questo motivo il campo d'impiego può variare dallo 0,2 fino al 2-3% sul peso del cemento.

Areanti

Gli additivi aeranti sono prodotti che, aggiunti al calcestruzzo in quantità normalmente molto bassa (0,05-0,1 % sul peso del cemento), introducono nell'impasto - durante la miscelazione - una quantità di aria in genere non superiore al 4/5%, in forma di microbolle di diametro compreso fra 50 e 200 micron. Nel calcestruzzo è necessario misurare sia il contenuto di aria che le dimensioni e la distribuzione delle microbolle. La normativa riassume questo concetto definendo il cosidetto "fattore di distanza" o spacing factor che indica la massima distanza di ogni punto dalle pareti del vuoto d'aria più vicino. Il valore ottimale è intorno a 0,1-0,2 millimetri. La funzione principale dell'aria occlusa nel calcestruzzo è l'aumento della resistenza ai cicli di gelo e disgelo. In Italia in considerazione delle condizioni climatiche più favorevoli, l'uso del calcestruzzo aerato non è molto diffuso, fatta eccezione per alcune opere in zone montane. L'introduzione di aria a livelli normali può migliorare la lavorabilità del calcestruzzo, consentire una riduzione della percentuale di sabbia, e al tempo stesso l'impiego di inerti meno favorevoli per forma. L'aria occlusa ha cioè l'effetto di migliorare l'aspetto del calcestruzzo che diventa pertanto più "grasso." Anche il bleeding e la segregazione sono fortemente influenzati dall'aria occlusa, tant'è che gli aeranti sono usati come coadiuvanti di pompaggio per miscele povere. I tempi di presa sono poco influenzati dalla presenza di aria occlusa mentre ovviamente lo sono molto le resistenze meccaniche. Ammesso che la distribuzione e le dimensioni delle microbolle siano ottimali, le resistenze a compressione diminuiscono in ragione del contenuto di aria occlusa in modo pressochè lineare fino all'8-10 % di aria.