Superfluidificante policarbossilato per calcestruzzo ad alte prestazioni: guida al dosaggio, alla riduzione dell'acqua e alla resistenza

1. PCE rispetto agli additivi della generazione precedente

L'evoluzione degli additivi chimici nel calcestruzzo si articola in tre generazioni:

La superiorità di PCE deriva dal suo architettura molecolare a forma di pettine: una struttura portante a base di carbossilati si adsorbe sulle particelle di cemento, mentre le fitte catene laterali di polietilene ossido (PEO) generano una repulsione sterica, impedendo la flocculazione e riducendo drasticamente il fabbisogno idrico senza compromettere la durata della lavorabilità.

2. In che modo il PCE migliora le prestazioni del calcestruzzo

2.1 Riduzione del contenuto d'acqua → Maggiore resistenza

Ogni riduzione di 5% del rapporto acqua/cemento aumenta la resistenza alla compressione a 28 giorni di circa 6–10 MPa:

Miscele di riferimento: cemento 400–500 kg/m³, polvere di silice ove applicabile, inerti da 20 mm.

2.2 Mantenimento della consistenza e lavorabilità prolungata

Uno dei principali vantaggi del PCE rispetto all’SNF è lavorabilità prolungata — fondamentale per:

• Consegna di calcestruzzo preconfezionato su lunghe distanze (tempo di trasporto > 45 minuti)
• Geometria complessa della cassaforma che richiede una posa prolungata
• Getti in condizioni di caldo intenso (GCC, estate indiana)

Miscela: C50, rapporto acqua/cemento 0,38, OPC 52,5R, 350 kg/m³ di cemento, 25 °C.

2.3 Riduzione del contenuto di cemento senza perdita di resistenza

Grazie al PCE, che consente di ottenere un rapporto acqua/cemento inferiore a parità di lavorabilità, è possibile ridurre il contenuto di cemento del 30–50 kg/m³ rispetto alle miscele a base di SNF — riducendo l’impronta di CO₂ e i costi dei materiali, pur mantenendo la resistenza desiderata.

3. Ottimizzazione del dosaggio di PCE per l'HPC

3.1 Dosaggio raccomandato in base alla classe di calcestruzzo

Dosaggio di PCE pari a % del legante totale (cemento + SCM) in peso.

3.2 Determinazione del punto di saturazione

Il dose di saturazione è il punto oltre il quale un aumento del PCE non comporta un’ulteriore riduzione del consumo idrico. Superarlo comporta i seguenti rischi:

• Ritardo (presa ritardata)
• Segregazione ed emorragia
• Spreco di risorse

Il punto di saturazione varia a seconda del tipo di cemento, del contenuto di C₃A e della temperatura. Un semplice Prova di flusso con cono di Marsh determina la dose di saturazione per ciascuna miscela:

Procedura di prova con il cono di Marsh:
1. Preparare la pasta di cemento con un rapporto acqua/cemento costante (in genere 0,35)
2. Aggiungere dosi crescenti di PCE (0,1%, 0,2%, 0,3%, 0,4%, 0,5% di cemento)
3. Misurare il tempo di scorrimento attraverso un ugello di Ø 5 mm
4. Tracciare un grafico del tempo di scorrimento in funzione del dosaggio → punto di inflessione = dosaggio di saturazione

4. Formulazioni di calcestruzzo ad alte prestazioni

4.1 Copertura del ponte C60 / Calcestruzzo marino

w/b = 0,30 | Scorrimento: 650 mm | A 28 giorni: ≥ 68 MPa | Diffusione di Cl⁻: < 0,5 × 10⁻¹² m²/s

4.2 Trave prefabbricata precompressa C80

w/b = 0,27 | Scorrimento: 700 mm | 1 giorno: ≥ 45 MPa (stagionatura a vapore a 65 °C) | 28 giorni: ≥ 90 MPa

4.3 Calcestruzzo ad altissime prestazioni (UHPC) — C120+

w/b = 0,18–0,22 | Scorrimento: 700–800 mm (autocompattante) | Resistenza a 28 giorni: ≥ 120 MPa | Resistenza alla flessione: ≥ 25 MPa

5. Effetti di interazione: PCE con SCM

5.1 PCE + fumo di silice

• Ottima sinergia: la polvere di silice riempie i mesopori tra i granelli di cemento; il PCE disperde gli agglomerati
• Riduzione del dosaggio di PCE rispetto ai sistemi a base di cemento puro (10–15% in meno di PCE)
• La polvere di silice ≥ 5% aumenta la viscosità → potrebbe essere necessario un agente modificatore di viscosità (VMA) per il calcestruzzo autocompattante (SCC)

5.2 PCE + ceneri volanti

• Le sfere di ceneri volanti migliorano la lubrificazione; riduzione del dosaggio di PCE del 5–10%
• Le ceneri volanti rallentano la presa: per compensare, utilizzare formiato di calcio o una variante di PCE a presa rapida
• Ideale per il calcestruzzo massiccio (minore calore di idratazione) con una sostituzione di ceneri volanti pari al 20–30%

5.3 PCE + GGBS

• La reazione idraulica latente del GGBS trae vantaggio dall’attivazione del PCE a bassi rapporti w/b
• Sostituzione con 30–50% GGBS: riduce la resistenza iniziale ma migliora la durabilità (resistenza ai solfati)
• Il dosaggio di PCE è in genere superiore di 5–8% rispetto alla miscela di OPC puro per mantenere lo slump

5.4 PCE + formiato di calcio

• Il formiato di calcio compensa il leggero effetto ritardante del PCE a dosaggi elevati
• Particolarmente utile nella produzione di elementi prefabbricati (stagionatura a vapore) e nella gettata di calcestruzzo a basse temperature
• Combinazione consigliata: PCE a 0,41 TP3T + formiato di calcio a 0,5–1,01 TP3T di cemento

6. Getti in calcestruzzo con temperature elevate — Focus sul mercato GCC

A temperature ambiente comprese tra 35 e 50 °C (tipiche dell’estate nei paesi del CCG), l’idratazione del cemento accelera e la cinetica di adsorbimento del PCE subisce delle variazioni:

• Aumenta il tasso di perdita per crollo — utilizzare PCE a rilascio lento o a aggiunta ritardata
• Evaporazione dell'acqua richiede una gestione più rigorosa della lavorabilità
• Aumento del dosaggio di PCE È comune osservare valori compresi tra 15 e 251 TP3T rispetto al valore di riferimento a 20 °C

Strategia HPC in caso di caldo:

1. Preraffreddare gli inerti e l’acqua di impasto (ghiaccio o acqua refrigerata; temperatura di impasto desiderata ≤ 30 °C)
2. Utilizzare PCE a rilascio lento (Tenabrix PCE-300S) con la curva di ritenzione dello slump massima
3. Aggiungere un ritardante (gluconato di sodio, 0,05–0,10%) se è necessaria una lavorabilità prolungata
4. Ritardare l'aggiunta del PCE — aggiungerlo dopo la miscelazione a secco del 50% per migliorare l'efficienza

7. Riferimenti in materia di conformità alle norme di mercato