Preparazione dei provin

In questa campagna sperimentale, i campioni sono stati preparati secondo gli standard JCI-S-001 [93]. In particolare, i provini, di tipo prismatico di dimensioni 20x20x80 mm, vengono testati con prove di flessione a tre punti a

174 controllo di apertura della fessura. I campioni, denominati con la sigla

Lightweigth Foamed Concrete (LWFC) sono stati preparati utilizzando un

cemento Portland CEM I 52,5 R e un rapporto acqua-cemento fisso pari a 0,3. La schiuma preformata è stata generata attraverso un opportuno generatore di schiuma con una concentrazione di agente schiumogeno pari al 5% e una pressione dell'aria di circa 3 bar.

All'interno di questo generatore (Figura 63), un flusso turbolento crea una schiuma omogenea e continua miscelando acqua e agente schiumogeno che vengono espansi attraverso l'aria compressa. La schiuma risultante è caratterizzata da una densità di 85 g/L.

Figura 63. Generatore di schiuma

Per la generazione della schiuma è stato impiegato l’agente schiumogeno a

base proteica Foamin C®, prodotto dalla società Mibo s.r.l.. Il Foamin C® appartiene alla classe dei tensioattivi anionici di natura proteica

175 produzione di calcestruzzi cellulari per massetti termoisolanti per solai e tetti piani o per sottofondi di pavimentazioni industriali e civili [93]. Questo tensioattivo è stato formulato appositamente per avere la massima compatibilità con cementi, malte e calcestruzzi. Si presenta in forma liquida, è caratterizzato da un colore bruno e da un odore non nauseante e, aspetto non di poco conto, non è velenoso e risulta innocuo verso pelle e mucose. Come dichiarato dall’azienda produttrice il Foamin C®, le cui principali caratteristiche fisico-chimiche sono riportate in Tabella 7, è composto, oltre che da acqua, per il 25% da proteine idrolizzate e per il 4% da sali minerali, di cui circa l’1,5% metallici: cloruro di zinco in soluzione, cloruro di magnesio in soluzione e solfato di ferro. Le proteine idrolizzate sono una miscela di composti azotati a basso peso molecolare, ottenute per trattamento di proteine con acidi o alcali; le proteine idrolizzate hanno una composizione complessa in cui rientrano polipeptidi a basso peso molecolare, peptidi e, in quantità minore, amminoacidi e ammoniaca.

Tabella 7. Caratteristiche fisiche del tensioattivo proteico Foamin C®

densità a 20°C 1,10 g/ml

viscosità a 20°C 4 mm2/s

pH 6,6

solubilità in acqua a 20°C totale

incompatibilità Oli, grassi e sostanze similari

Durante la preparazione dei provini, è stato aggiunto al mix design un additivo viscosizzante (VEA) liquido (5% del peso del cemento) al fine di aumentare la viscosità e la consistenza della pasta di cemento allo stato fresco [86]. Nella pasta di cemento fresca, composta così da acqua, cemento e VEA, la schiuma è stata quindi aggiunta progressivamente e miscelata con un miscelatore verticale a una velocità di 3000 giri/minuto: il rapporto schiuma-

176 cemento finale per ottenere la densità target di 800 kg/m3 (± 50 kg/m3) è stato

pari a 0,30, mentre per ottenere la densità target di 1600 kg/m3 (± 50 kg/m3) è stato pari a 0,08. Questa aggiunta ha portato la pasta cementizia ad una nuova densità finale allo stato fresco di 1041 kg/m3 per i primi sedici provini (densità target di 800 kg/m3) e di 1700 kg/m3 per i restanti otto provini (densità target di 1600 kg/m3). Il materiale è stato infine costipato nelle casseforme (vista l’impossibilità di versarlo) e lasciato a riposo per 24 ore, come mostrato nella Figura 64. Al termine delle 24 ore metà dei campioni sformati sono stati immersi in una vasca di stagionatura con acqua a temperatura controllata di 20° C, mentre l'altra metà è stata posta a stagionare in aria in condizioni ambientali di laboratorio (temperatura 20±3°C e umidità relativa 65-75%), come illustrato in Figura 65.

Dopo 28 giorni, i campioni stagionati in aria sono stati pesati per calcolare la cosiddetta densità umida (ossia la densità posseduta dai provini dopo la stagionatura in aria), pari, in media, a 899 kg/m3 per quel che concerne i provini con densità secca target di 800 kg/m3, e pari, in media, a 1670 kg/m3 per i provini con densità secca target di 1600 kg/m3.

Figura 64. Posa della pasta di cemento fresca nelle casseforme e preparazione delle travi prismatiche LWFC

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Figura 65. Gruppo di provini in calcestruzzo alleggerito dopo 28 giorni di stagionatura in acqua (sinistra) e in aria (destra)

Dopo la pesatura i campioni sono stati preparati per i test meccanici mediante l’esecuzione di un intaglio per mezzo di una sega a nastro (Figura 66 a sinistra) in conformità con gli standard JCI-S-001-2003 [JCI-S-001, 2003], come riportato nella Figura 67. In particolare, l'altezza dell’intaglio è risultata compresa tra 6,0 e 7,0 mm.

Successivamente, sono stati ancorati due supporti sulla superficie inferiore dei campioni (Figura 66 a destra) per consentire il collegamento di un estensimetro a clip per le misurazioni CMOD, come descritto nel paragrafo 4.7.2.

Figura 66. Apparecchiatura per la realizzazione della tacca (a sinistra) e incollaggio di due supporti sotto il provino per il collegamento dell'estensimetro ad innesto (a destra)

178 Infine, dopo i test, tutti i campioni (sia quelli stagionati in aria sia quelli in

acqua) sono stati posti in forno ed essiccati a 110 °C fino al raggiungimento di un peso costante. Ciò ha consentito la valutazione di un terzo valore di densità, la cosiddetta densità secca (densità misurata dopo l'essiccazione dei campioni), che è pari a 765 kg/m3 (valore medio su tutti i 16 campioni con densità secca target di 800 kg/m3) e di 1610 kg/m3 (valore medio su tutti gli 8 campioni con densità secca target di 1600 kg/m3). Inoltre, per i campioni trattati in aria, è stato possibile determinare il contenuto naturale di acqua come:

(15)

(dove Wwet e Wdry denotano il peso del campione in condizioni umide e

secche) ed è, in media su 8 campioni, pari al 14,96%. Infine, la porosità dei campioni può essere calcolata sulla base dei valori della loro densità secca e della densità secca della matrice cementizia ed espressa come:

(16)

dove è pari a 1850 kg/m3 [94].

wet dry wet

( ) / a w = W −W W dry solid 1 / 58.65% ε = −γ γ = solid γ la JCI-S-001-2003 secondo standards

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