Come il cemento al fosfato di magnesio ha risolto una crisi di chiusura di una corsia autostradale e ha ripristinato la piena capacità di traffico in meno di 3 ore
Un'impresa appaltatrice per la manutenzione stradale, responsabile di uno svincolo autostradale ad alto traffico, si trovava a dover rispettare una scadenza di riparazione che i materiali standard non erano in grado di soddisfare. Un tratto di carreggiata in cemento in corrispondenza di una corsia di immissione, soggetto a frequenti transiti di veicoli pesanti, presentava gravi distacchi dei bordi dei giunti e delaminazione superficiale per circa 40 metri lineari. Il danno era progressivo e aveva raggiunto un punto tale da rappresentare un rischio per la sicurezza dei veicoli, richiedendo un intervento immediato.
Il vincolo era di natura operativa piuttosto che tecnica. Lo svincolo era interessato dal traffico di punta mattutino tra le 6:00 e le 9:00 e dal traffico di punta serale tra le 17:00 e le 20:00. La finestra temporale prevista dall'ente gestore della strada per la manutenzione era una singola chiusura notturna: corsia disponibile dalle 22:00, riapertura obbligatoria alle 5:30. Sette ore e mezza in totale, inclusi preparazione, posa, finitura e indurimento, con la riparazione che doveva resistere al carico completo di autocarri pesanti dal momento della riapertura.
Nessun sistema a base di cemento Portland, né a presa rapida né standard, sarebbe in grado di soddisfare questo requisito. A una temperatura ambiente notturna di 10 °C, nemmeno le malte di riparazione a base di cemento Portland a presa rapida raggiungerebbero la resistenza a compressione minima di 25 MPa richiesta per il carico di veicoli pesanti entro 5 ore dalla posa.
Perché i sistemi standard a rapida impostazione sono stati esclusi
L'impresa appaltatrice aveva utilizzato malte di riparazione a presa rapida a base di solfoalluminato di calcio in progetti precedenti ed era a conoscenza dei loro limiti. A 10 °C, i sistemi CSA rallentano significativamente, raggiungendo da 15 a 18 MPa in 5 ore anziché il minimo di 25 MPa, e mostrando un aumento delle fessurazioni da ritiro a bassa temperatura che avevano causato cedimenti per distacco dei bordi in due precedenti riparazioni invernali nello stesso svincolo.
Il cemento Portland accelerato con cloruro di calcio è stato scartato per motivi di durabilità: le lastre in cemento armato dello svincolo presentavano già una contaminazione da cloruri dovuta alle operazioni di sbrinamento invernali, e l'ingegnere strutturale ha escluso l'introduzione di ulteriori cloruri nella malta di riparazione.
Le specifiche del progetto ci sono state riferite dopo che il fornitore di materiali dell'appaltatore ha identificatoCemento al fosfato di magnesioin quanto soluzione tecnicamente appropriata per la combinazione di bassa temperatura ambiente, tempistiche di resistenza ristrette e requisito di assenza di cloruri.
La soluzione
Abbiamo raccomandato il nostro legante MPC formulato per applicazioni a basse temperature, con ritardante al borace regolato per fornire un tempo di lavorazione di 25 minuti a 10 °C ambiente, sufficiente per la posa e la finitura delle sezioni di riparazione nell'ambito di un normale flusso di lavoro di squadra.
La preparazione del substrato ha seguito la procedura standard di riparazione del calcestruzzo: taglio con sega fino al calcestruzzo sano, scarificazione meccanica e pulizia con aria compressa. Non è stato applicato alcun primer: la malta di riparazione per calcestruzzo a presa rapida MPC aderisce direttamente al substrato di calcestruzzo pulito e sano grazie alla sua composizione a base di fosfati, senza necessità di primer, il che ha eliminato una fase di preparazione e ha permesso di recuperare circa 45 minuti del tempo disponibile.
L'acqua di miscelazione è stata preriscaldata a 18 °C per stabilizzare la velocità di reazione alla bassa temperatura ambiente. La posa è avvenuta in tre sezioni lungo i 40 metri di lunghezza della riparazione, con ogni sezione posata, livellata e lisciata meccanicamente entro i tempi previsti.
Progettazione mista utilizzata
| Componente | Dosaggio |
|---|---|
| Cemento al fosfato di magnesio | legante al 100% |
| Aggregato granulometrico (4–10 mm) | 180 kg/100 kg MPC |
| Sabbia fine (0–2 mm) | 120 kg/100 kg MPC |
| Acqua | W/B 0,22 |
| Ritardante a base di borace | 5% in peso di MPC |
Risultati
I cubi per la determinazione della resistenza alla compressione sono stati realizzati al momento della posa in opera e testati a 3 e 24 ore.
| Tempo | Resistenza alla compressione | Requisito |
|---|---|---|
| 3 ore | 32 MPa | ≥25 MPa |
| 24 ore | 58 MPa | ≥40 MPa |
| 28 giorni | 67 MPa | ≥50 MPa |
La corsia è stata riaperta alle 5:15 del mattino, 15 minuti prima del termine previsto, con una resistenza a compressione cubica a 3 ore di 32 MPa, confermata dall'ingegnere di cantiere prima della riapertura. Le prove di adesione a strappo effettuate a 24 ore hanno restituito una media di 2,8 MPa in sei punti di prova, superiore al minimo di 2,5 MPa specificato per la riparazione.
Un'ispezione di controllo effettuata sei mesi dopo ha confermato l'assenza di distacco dei bordi, di fessurazioni superficiali e di cedimenti differenziali misurabili tra la riparazione e la carreggiata circostante. La riparazione ha resistito meglio al carico costante dei veicoli pesanti rispetto alle due precedenti riparazioni con sistema CSA effettuate nello stesso punto, entrambe le quali avevano richiesto interventi di ripristino entro quattro mesi.
Feedback dei clienti
La finestra temporale notturna è stata il vincolo che ha escluso tutte le altre soluzioni che avevamo utilizzato in precedenza. MPC ci ha fornito la resistenza necessaria in 3 ore per riaprire in tempo e ha resistito per tutto l'inverno senza le crepe sui bordi che avevamo riscontrato con il sistema Portland a presa rapida. Ora lo abbiamo specificato come materiale standard per tutte le riparazioni notturne della carreggiata.
— Responsabile dei contratti, appaltatore per la manutenzione stradale (nome non divulgato)
Cosa dimostra questo caso
Da questo progetto emergono tre aspetti rilevanti per qualsiasi specifica di riparazione stradale in condizioni simili.
Innanzitutto, la temperatura ambiente è più importante per i sistemi a base di cemento Portland che per il cemento a presa rapida MPC. A 10 °C, il divario nello sviluppo della resistenza tra MPC e cemento Portland a presa rapida si amplia significativamente: la composizione chimica a base di fosfati dell'MPC è meno sensibile alla temperatura, il che lo rende la scelta più affidabile per le riparazioni notturne invernali, dove i sistemi a base di cemento Portland diventano imprevedibili.
In secondo luogo, eliminare la fase di applicazione del primer rappresenta un reale vantaggio operativo. Nelle riparazioni notturne in cui il tempo è un fattore critico, recuperare 45 minuti di tempo di preparazione può fare la differenza tra completare il lavoro e non riuscirci.
In terzo luogo, il basso ritiro non è un vantaggio marginale, ma la ragione per cui le riparazioni MPC resistono ai bordi delle giunzioni dove le riparazioni Portland falliscono. Il ritiro quasi nullo dicemento al fosfato di magnesioI sistemi di riparazione stradale eliminano la variazione differenziale di volume lungo il perimetro della riparazione, che innesca il distacco dei bordi sotto ripetuti carichi delle ruote.
In qualità di fornitore specializzato di malte per riparazioni di calcestruzzo a presa rapida MPC, offriamo supporto tecnico per la definizione delle specifiche di riparazione, l'ottimizzazione della miscela in base alle condizioni di temperatura e carico specifiche del cantiere e la documentazione completa del certificato di analisi (COA) per ogni lotto.
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