La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

Facoltà di Ingegneria Civile, Ambientale e Territoriale Corso di Laurea Specialistica in Ingegneria Civile Orientamento Strutture PROPOSTA di una METODOLOGIA.

Presentazioni simili


Presentazione sul tema: "Facoltà di Ingegneria Civile, Ambientale e Territoriale Corso di Laurea Specialistica in Ingegneria Civile Orientamento Strutture PROPOSTA di una METODOLOGIA."— Transcript della presentazione:

1 Facoltà di Ingegneria Civile, Ambientale e Territoriale Corso di Laurea Specialistica in Ingegneria Civile Orientamento Strutture PROPOSTA di una METODOLOGIA per la VALUTAZIONE SPERIMENTALE delle CAPACITA di AUTO-RIPARAZIONE di COMPOSTI CEMENTIZI FESSURATI Relatore:dr. Ing. Liberato FERRARA Correlatori:Ing. Patrick BAMONTE Ing. Visar KRELANI Tesi di Laurea di: Irene PESSINA

2 OBIETTIVO dello STUDIO Valutazione della capacità di auto-riparazione del calcestruzzo fessurato indotta da un additivo aero- cristallizzante Indice degli argomenti trattati: il problema della fessurazione il fenomeno del self-healing (auto-riparazione) campagna sperimentale

3 IL PROBLEMA della FESSURAZIONE ASSESTAMENTO PLASTICO RITIRO PLASTICO CONTRAZIONI TERMICHE MICROFESSURE CORROSIONE ARMATURE RITIRO IGROMETRICO REAZIONI ALCALI-AGGREGATI Fenomeno inevitabile imputabile alla ridotta resistenza a trazione del calcestruzzo Determina un incremento di deformabilità e permette agli agenti aggressivi di penetrare nel calcestruzzo, compromettendo la durabilità della struttura ASSESTAMENTO PLASTICO MICROFESSURE RITIRO PLASTICO

4 CONTROLLO della FESSURAZIONE RIFERIMENTI NORMATIVI (Eurocodice 2) Lampiezza delle fessure è definita: w k = s r,max (ε sm - ε cm ) dove: s r,max distanza massima tra le fessure ε sm deformazione media dellarmatura ε cm deformazione media del calcestruzzo tra le fessure Questo valore non deve superare lampiezza ammissibile w max definita in funzione delle condizioni ambientali e del tipo di carichi applicati Classe di esposizione Elementi di calcestruzzo armato normale e precompresso con cavi non aderenti Elementi precompressi con cavi aderenti Combinazione di carico quasi-permanente Combinazione di carico frequente X0, XC10,4 mm0,2 mm XC2, XC3, XC4 0,3 mm 0,2 mm XD1, XD2, XS1, XS2, XS3Decompressione

5 IL FENOMENO del SELF-HEALING Capacità dei composti cementizi di auto-riparare le fessure presenti nel materiale senza un intervento di riparazione esterno CAUSE: Idratazione del cemento non idratato Formazione dei cristalli di carbonato di calcio Chiusura delle fessura attraverso le particelle provenienti dalla superficie della fessura stessa o da impurità presenti nellacqua ELEMENTO ESSENZIALE: Presenza dacqua

6 PARAMETRI che INFLUENZANO il FENOMENO: Ampiezza della fessura Pressione, pH, temperatura e durezza dellacqua Concentrazione di cloruri BENEFICI: Riduzione della permeabilità del calcestruzzo Recupero di resistenza e del modulo elastico del materiale IL FENOMENO del SELF-HEALING

7 ADDITIVI AERO-CRISTALLIZZANTI Vengono inseriti nel mix-design in fase di confezionamento del calcestruzzo Gli ingredienti reagiscono con i minerali presenti nel calcestruzzo e formano un composto cristallino (CSH, silicato di calcio idrato) Riducono la permeabilità garantendo la protezione della matrice interna allattacco di sostanze aggressive Cristalli filiformi e insolubili

8 ATTIVITA SPERIMENTALE Valutare la capacità di auto-riparazione del calcestruzzo Confezionamento di una serie di provini prismatici contenenti o non contenenti ladditivo aero-cristallizzante Variabili della ricerca: presenza o meno delladditivo differenti esposizioni ambientale: - camera climatica - immersione in acqua - condizioni ambientali reali diverse apertura di fessura: - calcestruzzo vergine - w 1 =100 μm - w 2 =200 μm

9 PROVE PRELIMINARI Prova a flessione su 3 punti Prova a compressione OBIETTIVO: Verificare se ladditivo influisce sulle proprietà meccaniche del materiale Realizzazione di due tipi di malta: con e senza additivo Stagionatura dei provini prismatici (40 x 40 x 160 cm) in diverse condizioni: T=20°C con UR=90% e UR=65% e ambiente esterno

10 PREPARAZIONE e GETTO dei PROVINI SENZA ADDITIVO CON ADDITIVO Cemento[kg/m 3 ]300 Acqua[kg/m 3 ]165 Sabbia[kg/m 3 ]975 Ghiaia[kg/m 3 ]975 Superfluidificante[kg/m 3 ]33 Additivo[kg/m 3 ]-3 MIX-DESIGN Realizzazione di un calcestruzzo a normale resistenza: a/c = 0,55 Confezionamento di due tipi di calcestruzzo: con e senza additivo 1% del peso del cemento

11 PREPARAZIONE e GETTO dei PROVINI SENZA ADDITIVOCON ADDITIVO 7 cubi (15 x 15)8 cubi (15 x 15) 4 cubetti (10 x 10) 21 cilindri 4 lastre (50 x 100 x 5) Numero di provini confezionati: Stagionatura in camera umida (T=20°C e UR=90%) per 30 giorni Suddivisione delle lastre in 72 travetti

12 PREFESSURAZIONE Prova a flessione su 3 punti in controllo di apertura di fessura Clip gauge

13 PREFESSURAZIONE 1 scarico: 150 μm 2 scarichi: 150 μm 300 μm

14 CONDIZIONAMENTO TERMOIGROMETRICO Camera climatica 3 tempi di condizionamento: 1 settimana28 cicli 2 settimane56 cicli 4 settimane112 cicli

15 "CONDIZIONAMENTO TERMOIGROMETRICO Immersione in acqua per 4 settimane Esposizione ad ambiente esterno per 4 settimane

16 PROVA a FLESSIONE POST TRATTAMENTO Prova a flessione su 3 punti in controllo di apertura di fessura fino a rottura

17 ELABORAZIONE dei RISULTATI SPERIMENTALI PROVE PRELIMINARI resistenza a compressione PROVE di PREFESSURAZIONE e POST TRATTAMENTO: carico massimo e rispettiva resistenza a trazione f ctf rigidezza iniziale rigidezza allo scarico danno al progredire dellapertura di fessura recupero dellapertura di fessura

18 PROVE PRELIMINARI Ladditivo non modifica le capacità meccaniche del calcestruzzo

19 PROVA A COMPRESSIONE Legge di indurimento con: f ctm (t) resistenza media a compressione del calcestruzzo al tempo t β cc ( t ) coefficiente dipendete dalletà del calcestruzzo scoefficiente legato alla velocità di sviluppo della resistenza e dipende dal tipo di cemento (s=0,25)

20 RESISTENZE a TRAZIONE per FLESSIONE

21 STIMA della RIGIDEZZA e del DANNO E 0 rigidezza iniziale [N/μm] Danno accumulato in corrispondenza dello scarico i-esimo: dove: E i rigidezza relativa allo scarico i-esimo E 1 rigidezza al 1°scarico [N/μm] E 2 rigidezza al 2°scarico [N/μm]

22 RECUPERO dellAPERTURA di FESSURA Curve carico-CMOD: prefessurazione post-trattamento Fare coincidere il punto iniziale della curva post-trattamento con punto finale della curva di prefessurazione

23 RECUPERO dellAPERTURA di FESSURA Traslazione lungo lasse delle ascisse della curva post trattamento finché il suo valore di carico massimo incontra il corrispondente valore sulla curva vergine Definizione dellindice di recupero: RECUPERO w 0 new w 0 old

24 INDICE di RECUPERO

25

26 CONCLUSIONI La metodologia utilizzata può essere considerata affidabile al fine di valutare gli effetti del self heling di quantità ingegneristiche Si è appurata linnata capacità di auto-riparazione dei composti cementizi Ladditivo promuove le reazioni di cristallizzazione caratteristiche del self healing Leffetto delladditivo è più marcato allaumentare della durata dei cicli di condizionamento termoigrometrico e dellapertura di fessura

27 SVILUPPI FUTURI Confronto del comportamento dei provini immersi in acqua ed esposti a condizioni ambientali reali Nuovo ciclo di condizionamento in camera climatica: ciclo estivo Condizioni di esposizione più severe: immersione in acqua marina cicli di gelo e disgelo Estensione della ricerca a calcestruzzi fibrorinforzati con lobiettivo di valutare la sinergia tra leffetto di cucitura delle fessure esercitato dalle fibre e il fenomeno self healing

28 MODELLO di CALCOLO

29 MECCANISMI di ADERENZA Tensioni tangenziali Lunghezza di trasmissione

30 PROVA ad ULTRASUONI OBIETTIVO: Valutazione qualitativa degli effetti del self-healing sui provini Esecuzione delle prove prima e dopo il trattamento termoigrometrico Registrazione del tempo di propagazione da emettitore a ricevitore del treno donda Calcolo delle relative velocità R R R E E E

31 PROVE ad ULTRASONI Confronto delle velocità di propagazione del segnale prima e dopo il trattamento Nessuna diminuzione della velocità nel tratto in corrispondenza della fessura Si ipotizza che la scarsa attendibilità dei risultati sia dovuta alla particolare geometria dei provini


Scaricare ppt "Facoltà di Ingegneria Civile, Ambientale e Territoriale Corso di Laurea Specialistica in Ingegneria Civile Orientamento Strutture PROPOSTA di una METODOLOGIA."

Presentazioni simili


Annunci Google