GELO-DISGELO

A tal fine sono stati eseguiti test di gelo attraverso introduzione del materiale in cella climatica per 6 ore, a temperature comprese tra i 20°C e -12°C, e successivo disgelo di almeno 6 ore, per immersione in acqua (Normal UNI EN 12371).

Al termine della prova di invecchiamento, vale a dire dopo 20 cicli, sui provini integri sono state valutate le variazioni nelle principali caratteristiche fisico-meccaniche attraverso misure del peso, delle velocità ultrasoniche e della resistenza a compressione uniassiale.

Inoltre per ottenere informazioni sulla variazione della porosità accessibile sono stati introdotti in cella climatica anche provini cilindrici (2 cm di diametro) per le misure in picnometria ad elio.

I risultati ottenuti per ciascuna tipologia di materiale (tal quale e trattato) sono poi stati confrontati con i corrispettivi dati relativi al materiale non invecchiato; le variazioni misurate sono riportate in tabella 5.12

Tabella 5.12– Variazione nelle principali proprietà fisico-meccaniche di TGN e PV (tal quale e

trattati) dopo cicli di invecchiamento gelo-disgelo.

TGN PV

(%) n. provini tal quale AES ES tal quale AES ES

Variazione di peso 3 -2 -4 provini disgregati tra X-XIII ciclo -6 -1 -1 Variazione UCS 3 non

misurabile -17 misurabile non -0,5 -7

Variazione Vp

3 -54 -1,6 _misurabile non -27 -26

Variazione

di porosità 4 disgregati disgregati +3 +4 +9

L’esecuzione del test gelo-disgelo per il TGN non trattato ha determinato un forte degrado, che si è manifestato con la presenza di lesioni già nei primi cicli, che si sono via via accentuate determinando un’intensa fatturazione dei provini ed in un caso la rottura, prima che il test fosse completato (fig. 5.39a).

I campioni trattati con AES al contrario, non mostrano, ad eccezione di un provino, fratture al termine dei cicli (fig.5.39b).

Il degrado più vistoso è prodotto dai cicli di gelo-disgelo sui campioni trattati con ES che iniziano a disgregarsi già a partire dal X ciclo, fino al completo disfacimento prima del termine dei cicli (fig. 5.39c).

La risposta del TGN all’azione del gelo è ancora una volta strettamente connessa alla cinetica di imbibizione: la rapida saturazione del sistema poroso rende infatti più efficaci le pressioni che si realizzano in cella, al passaggio dell’acqua allo stato solido. La peggiore resistenza al gelo del materiale trattato con ES rispetto a quello trattato con AES potrebbe essere ascritta alla perdita di consolidante nel corso dei cicli.

Figura 5.39– Provini di TGN tal quale (a), trattati con AES (b) e trattati con ES (c) al termine di

cicli di invecchiamento gelo-disgelo.

Le variazioni di peso, porosità, velocità ultrasoniche e resistenza a compressione sono riportate nei grafici di figura 5.40.

I campioni TGN tal quale presentano, nonostante l’intensa fratturazione una perdita in peso media del 2%. La perdita di materiale e l’intensa fratturazione si riflettono inevitabilmente sulle velocità ultrasoniche che si riducono addirittura del 54%; le

risultato combinato della parziale disgregazione del materiale e della solubilità di consolidante e che il secondo fattore influisca in misura maggiore rispetto al primo. Tale considerazione è confermata anche dalle misure delle velocità ultrasoniche e di resistenza a compressione che subiscono variazioni pari rispettivamente all’1,6% e al 17%.

Il trattamento ES peggiora la resistenza al gelo del materiale, tanto che i campioni si disgregano ancor più rapidamente del materiale non trattato.

E’ dunque possibile ipotizzare che il silicato d’etile si degradi in presenza di acqua sottoposta ad oscillazioni termiche e che la sua concentrazione nei primi centimetri del provino determini la formazione di croste con conseguente accelerazione del processo di degrado; un ruolo fondamentale, dunque, in questo contesto, è svolto dall’antiswelling alla cui azione è legata la maggiore resistenza dei provini AES.

Figura 5.40 – Variazioni in peso, Vp ed UCS dei campioni tal quale e trattatati di TGN in

seguito a cicli di invecchiamento gelo-disgelo.

Per quel che riguarda i cicli di gelo-disgelo per la PV, essi agiscono prevalentemente su alcune porzioni di colore brunastro, ben distinguibili e piuttosto localizzate.

Le analisi diffrattometriche eseguite su tali porzioni indicano la presenza oltre che di calcite, di quarzo, ossidi di ferro e di una componente micacea che, qualora contenesse illite, giustificherebbe il comportamento al gelo-disgelo della PV. In seguito all’assorbimento di acqua infatti questa porzione rigonfia, creando pressioni all’interno del materiale. Tale fenomeno determina un degrado di tipo fisico con perdita di materiale per polverizzazione. Quanto detto si verifica nel materiale non trattato a causa della presenta di porzioni localizzate della componente argillosa (fig. 5.41a). La maggiore perdita di peso (4%) è da attribuire dunque, nel caso specifico, ad una peculiarità del campione di partenza e non ad una maggiore predisposizione del materiale tal quale a degradarsi per azione del gelo-disgelo.

I campioni trattati AES ed ES non mostrano alcun segno di degrado (fig.5.41b) come confermato anche dalla perdita in peso del tutto trascurabile (1%; tab. 5.12; fig. 5.42).

Figura 5.41 – Provini di PV tal quale (a), trattati con AES (b) e trattati con ES (c) al termine di

E’ interessante notare come la porosità misurata su provini cilindrici vari in misura del tutto trascurabile nel materiale non trattato (+3%) ed aumenti invece in maniera più consistente nei provini trattati, che mostrano un incremento del 5% tab. 5.12; fig. 5.42). L’effetto del gelo-disgelo sulla resistenza meccanica è praticamente trascurabile nei campioni trattati con AES, nei quali si registra un decremento dello 0,5% e più marcato in quelli trattati con ES, per i quali si ha una riduzione nei valori di resistenza a compressione del 7% (tab. 5.12; fig. 5.42).

Le velocità ultrasoniche sono rallentate del 26% nei campioni trattati con AES e del 7% in quelli trattati con ES (tab. 5.12; fig. 5.42).

Figura 5.42 – Variazioni in peso, Vp ed UCS dei campioni tal quale e trattatati di PV in seguito