BLISTER: l’acne giovanile che invecchia “subito” il calcestruzzo

01.0 - premesse “storiche”

L’ incontro ravvicinato con le “bolle aliene”, al quale ci si riferisce, è riconducibile ad un cantiere di “numerosi” anni or sono. La costruzione di circa 150.000 metri quadrati di pavimentazioni in calcestruzzo con spolvero indurente, in provincia di Bologna, prevedeva, per esigenze di continuità operativa, la presenza constante, in loco, delle maestranze e dei tecnici preposti al controllo. Le operazioni di stesura del calcestruzzo, di applicazione dello spolvero e di lisciatura con frattazzatrice meccanica (elicottero), del primo lotto, si erano concluse da alcune ore, quando, inaspettate, le “bolle aliene” facevano la loro comparsa.

Superata la prima fase di sgomento, per rimediare, in qualche modo al problema, si provvedeva a “reprimere” con il martello, le bolle, ancora di consistenza plastica, per ripristinare la planarità delle superfici.  La soluzione, improvvisata” rimediava però a meno della metà delle insorgenze. 
Una ricerca più meditata, accompagnata dal tentativo di riconoscere le cause, portava a sperimentare, preliminarmente alle operazioni di frattazzatura e lisciatura, sia il riscaldamento delle superfici che la “nebulizzazione” di soluzioni molto diluite di alcol etilico. Il pre-riscaldamento portava ad una riduzione significativa delle bolle: circa il 70%, mentre la nebulizzazione di alcol forniva risultati modesti e discontinui. 

Poiché le lavorazioni accennate avvenivano in condizioni invernali il pre-riscaldamento aveva una sua logica e veniva adottato per il resto delle opere. Le soluzioni adottate erano comunque “palliative”. Il problema doveva essere affrontato sulla base delle cause a monte, piuttosto che delle conseguenze a valle.

Le brevi note che seguono opportunamente aggiornate, con il trascorre del tempo e l’incremento delle acquisizioni tecnologiche, riassumono i risultati della ricerca a monte.    

02.0 - Terminologia

“BLEEDING” (dall’inglese to-bleed: essudare) è il termine convenzionalmente utilizzato per definire l’affioramento dell’acqua alla superficie del calcestruzzo. È un fenomeno complesso, determinato dalla separazione gravimetrica dei costituenti la miscela, differenti per dimensione e peso specifico, che, liberi di muovere, nella fase fresca del conglomerato, tendono a spostarsi verso il basso causando lo spostamento degli elementi più leggeri, l’acqua e l’aria, verso la superficie.

"BLISTER - BLISTERING” è il termine convenzionalmente utilizzato per definire la comparsa di bolle sulla superficie di una lastra di calcestruzzo, nel corso delle operazioni di finitura. È un evento in grado di inficiare non soltanto l’aspetto estetico ma anche, in modo significativo, le prestazioni funzionali delle pavimentazioni in calcestruzzo.

03.0 - Blister: descrizione e cause determinanti   

Come già accennato, il fenomeno è morfologicamente rappresentato dalla comparsa di bolle, sulle superfici di  lastre di calcestruzzo, nel corso delle operazioni di finitura. Le bolle, che possono variare, quantitativamente, in un largo spettro di possibilità correlate con la gravità delle cause che le hanno determinate, hanno dimensioni generalmente di qualche centimetro anche se talvolta, possono essere più ampie.

Il formarsi delle bolle è generalmente riconducibile all’affioramento di acqua ed aria, movimentate dalle azioni meccaniche di frattazzatura e lisciatura del calcestruzzo in opera, “intrappolate” dallo strato denso e temporaneamente impermeabile, rappresentato dal calcestruzzo “densificato” dalle lavorazioni meccaniche citate o dallo strato di spolvero indurente, altrettanto densificato, così come è possibile evincere dal successivo paragrafo.

In linea di larga massima le cause del problema considerato possono essere riassunte con:

03.1 – rapporto acqua/cemento elevato;
03.2 – calcestruzzo eccessivamente sabbioso: la quantità di acqua di affioramento è maggiore ed i tempi di durata dell’affioramento sono sensibilmente più lunghi; 
03.3 – contenuto d’aria inglobata eccessivo: per ragioni granulometriche, per le modalità delle lavorazioni e, in taluni casi per prescrizioni tecnologiche (prevenzione dei danni da gelo-disgelo);
03.4 -  condizioni meteo sfavorevoli: il caldo ed il vento possono impedire la corretta visione dell’affioramento. La rapida evaporazione porta a valutare come stabilizzato un sistema ancora attivo sotto il profili dell’affioramento;
03.5 –lavorazioni di frattazzatura e/o lisciatura premature: il processo di affioramento era ancora attivo, intrappolando l’acqua e l’aria sotto la superficie densificata;
03.6 -  lavorazioni di frattazzatura e/o lisciatura effettuate in presenza di veli d’acqua sulla superficie del calcestruzzo;
03.7 – modalità inadeguate di frattazzatura e costipamento.

04.0 – Blister e spolvero indurente   

Lo spolvero indurente, generalmente rappresentato da una miscela anidra di cemento (40 -50 %) ed aggregati selezionati (50 - 60%), viene applicato al calcestruzzo costituente la lastra di pavimentazione quando il calcestruzzo stesso “mostra” le prime fasi di rapprendimento. All’applicazione “a spolvero” della miscela anidra fa seguito la fase di “incorporamento” effettuata con frattazzatrici meccaniche a pale (elicottero). Nella fase di applicazione dello spolvero e della sua frattazzatura possono infatti verificarsi tanto la  veicolazione dell’acqua, “ancora libera”, verso l’estradosso, in un momento in cui il calcestruzzo di sottofondo ha ormai assunto una condizione plastico-rigida, quanto l’inglobamento indesiderato di strati d’aria che determinano vere e proprie discontinuità orizzontali.

L’applicazione dello spolvero indurente e la successiva frattazzatura e lisciatura sono operazioni che richiedono una rigorosa tempestività in relazione alla consistenza del calcestruzzo in superficie: non debbono essere eseguite troppo presto, né troppo tardi. Infatti, se lo spolvero viene applicato troppo tardi, su un calcestruzzo già in fase di presa, non è possibile ottenere un adeguato incorporamento dei due materiali per cui si ha la tendenza al formarsi di due strati diversi e sovrapposti che tendono facilmente a distaccarsi dando vita ad una delaminazione o “scartellamento” dello spolvero. Se, invece, l’applicazione dello spolvero viene eseguita prematuramente, ossia, su un calcestruzzo troppo fresco, l’acqua di bleeding, che è ancora in fase di risalita, dal basso, viene bloccata dallo strato di calcestruzzo superficiale in cui è stato incorporato lo spolvero indurente che, grazie alla sua impermeabilità temporanea, impedisce all’acqua di bleeding di fuoriuscire. Sotto tale strato di calcestruzzo e spolvero indurente si possono formare delle zone piatte lenticolari di acqua che, nel tempo, viene riassorbita dal calcestruzzo circostante con formazioni di zone estese di vuoti. Sottoposto anche a modeste sollecitazioni veicolari tale strato superficiale cede per la presenza del vuoto sottostante e si distacca dando vita a delaminazioni profonde che coinvolgono, anche strati consistenti all’estradosso della lastra di calcestruzzo.

05.0 - Bleeding: e cause determinanti

L’argomento Bleeding è un capitolo importante nella tecnologia del calcestruzzo e, come tale, merita la trattazione puntuale proposta nel documento “Bleeding, qualità e prestazioni del calcestruzzo”, reperibile in www.azichem.com.

A solo titolo riassuntivo si rammenta che l’impasto di calcestruzzo è una massa fluida costituita da componenti eterogenee, di diverso peso specifico e dimensioni. Nella condizione “fresca”, la sola forza di gravità tende a “miscelare la miscela” determinando precipitazioni ed affioramenti.

È  quindi indispensabile prendere tutte le preacauzioni, in termini di scelta oculata dei materiali, di proporzionamento della miscela e di modalità esecutive, al fine di evitare la separazione dei componenti durante le operazioni di messa in opera e nei momenti precedenti l’indurimento.

In mancanza di ciò si possono verificare fenomeni più o meno significativi di segregazione ed affioramento, convenzionalmente definiti come “Bleeding, che possono essere causa di grave pregiudizio per la qualità delle opere. Le cause principali dei fenomeni di segregazione ed affioramento, così come i possibili fattori di riduzione sono richiamati nello schema di seguito proposto.

Fra le conseguenze dell’affioramento sono da annoverare la formazione dei canali verticali, permanenti che costituiscono un pericoloso accesso per l’acqua e per gli agenti potenzialmente aggressivi. Il bleeding, inoltre, non avviene istantaneamente e non si esaurisce rapidamente.

Ne consegue che nella fase di frattazzatura e lisciatura, in presenza o meno di spolveri indurenti, l’acqua, ancora libera, e l’aria intrappolata, vengono richiamate verso la superficie, dall’azione meccanica sino ad incontrare la massa gelatinosa creata dal calcestruzzo densificato o dallo spolvero indurente applicato. Questo strato superficiale, nella condizione impermeabile che caratterizza l’ indurimento iniziale, trattiene sia l’acqua affiorata che l’aria intrappolata, proprio nella delicata interfaccia rappresentata dall’estradosso. Viene così a determinarsi una discontinuità critica che può dare luogo, nella condizione “fresca” alle “bolle aliene”, può inficiare l’adesione dell’indurente al calcestruzzo e rappresentare, comunque, un fattore di potenziale degrado, anche in relazione ai fenomeni di congelamento e di gelo/disgelo.

06.0 – Blister: possibili provvedimenti di prevenzione

06.1 - Non utilizzare miscele di calcestruzzo con slump elevato: la consistenza dovrebbe essere compresa fra le classi S2 ed S4, con esclusione di S2 ed S5.

6.2.0 - Non utilizzare miscele di calcestruzzo con contenuti d’aria eccedenti il 3% salvo differenti prescrizioni per pavimenti esterni, soggetti al gelo-disgelo, per i quali debbono essere adottati provvedimenti specifici;

6.3.0 – Utilizzare miscele di calcestruzzo con contenuti di cemento non inferiori a 330 kg/m3;

6.4.0 – Utilizzare preferibilmente aggregati di forma sferica (alluvionali);

6.5.0 – Ove siano previsti e / o necessari additivi superfluidificanti ricorre a prodotti  che non causino affioramenti inizialmente ritardati ma di rapida evoluzione;
 
6.6.0 – Nella stagione fredda provvedere ad un preriscaldamento del sottofondo prima di procedere alla stesura del calcestruzzo;
6.7.0 – Non effettuare la stesura del calcestruzzo direttamente a contatto con pellicole di polietilene o con altri sistemi di barriera a vapore di tipo impermeabile. Ove la barriera a vapore è indispensabile ricorrere a prodotti cementizi osmotici (tipo OSMOCEM);

6.8.0 – Evitare lavorazioni eccessivamente prolungate del calcestruzzo specie con piastre vibranti e sistemi assimilabili;

6.9.0 – Non effettuare prematuramente le lavorazioni di staggiatura e lisciatura. Nella stagione calda, in presenza di tassi di evaporazione superiori ad 1 litro d’acqua per ora e per metro quadro è particolarmente difficile valutare la stabilizzazione del calcestruzzo. In questi casi gli “esperti” saggiano con il dito la superficie, per verificare la presenza o meno d’acqua negli strati sottostanti la superficie;

6.10 -  Ove necessario regolare, appiattendola, l’inclinazione delle lame della frattazzatrice. 

6.11 - Ridurre l’evaporazione dell’acqua mediante nebulizzazione prolungata delle superfici o applicazione di prodotti specifici accertatamente efficaci, quali il prodotto stagionante, indurente QL NANO LITHIUM.

Edoardo Mocco

Riferimenti Bibliografici

Guide for Concrete Floor and Slab Construction – ACI Committee 302 – 2004.
Concrete Surface Blistering— Causes and Cures - BY CARL O. PETERSON REGIONAL CONSTRUCTION SUPERINTEMDENT PORTLAND CEMENT ASSOCIATION
S. Collepardi, L. Coppola e R. Troli, “Pavimentazioni Industriali in Calcestruzzo”, Ed. Tintoretto, Villorba, 2006.
Concrete Blisters - Alberta Ready-Mixed Concrete Association
NMRCA – National Ready Mixed Concrete Association Concrete in pratice – CP 13: Concrete blisters.
PCA – Portland Cement Association: Concrete Slab Surface Defects: Causes, Prevention, Repair.
Edoardo Mocco: Pavimentazioni esterne in calcestruzzo : degrado da gelo/disgelo – 2006.