Risoluzione dei problemi di abbassamento del calcestruzzo e di blocco della pompa in un progetto di grattacielo con superplastificante in polvere a base di policarbossilato CAS 25133-97-5
Un'impresa edile che gestiva un progetto di torre residenziale di trentadue piani a Metro Manila, nelle Filippine, si trovava ad affrontare un problema ricorrente con il getto del calcestruzzo, che rallentava l'avanzamento strutturale e aumentava i costi del progetto. L'impresa si riforniva di calcestruzzo preconfezionato da un impianto di betonaggio locale e lo pompava ai piani superiori tramite una pompa a linea singola con un dislivello di oltre 80 metri. Dal ventesimo piano in su, il calcestruzzo che arrivava all'uscita della pompa presentava una lavorabilità insufficiente per il getto e il consolidamento, costringendo le squadre in cantiere ad aggiungere acqua nel punto di scarico per ripristinare la fluidità prima che il calcestruzzo potesse essere gettato nelle casseforme di pilastri e solai.
La sfida
L'aggiunta di acqua nel punto di scarico risolveva il problema immediato della lavorabilità, ma creava due problemi a valle, più gravi della perdita di consistenza iniziale. In primo luogo, l'aggiunta incontrollata di acqua aumentava il rapporto acqua-cemento del calcestruzzo gettato al di sopra del limite di specifica strutturale di 0,45, con misurazioni in cantiere che mostravano rapporti acqua-cemento effettivi compresi tra 0,52 e 0,58 nel calcestruzzo gettato ai piani superiori. Campioni prelevati da lastre completate dei piani superiori mostravano una resistenza a compressione media di 28-31 MPa a fronte di un requisito di specifica di minimo 35 MPa, un deficit che ha richiesto una revisione strutturale e iniezioni di malta correttive su diversi elementi delle colonne.
In secondo luogo, la lavorabilità non uniforme tra i diversi carichi di calcestruzzo trasportati dai camion causava blocchi intermittenti della pompa nel punto di consegna al piano superiore. Quando il calcestruzzo arrivava con un abbassamento al cono inferiore a 100 mm e l'operatore della pompa continuava a pompare invece di fermarsi per aggiungere acqua, il tappo di calcestruzzo nella tubazione della pompa causava un accumulo di pressione e un blocco che richiedeva lo smontaggio parziale della tubazione per essere rimosso, operazione che in genere richiedeva dalle due alle tre ore per ogni blocco. Il progetto aveva subito sette blocchi della pompa in un periodo di sei settimane, ognuno dei quali causava interruzioni della produzione di mezza giornata che aggravavano il ritardo del programma di costruzione.
La causa principale risiedeva nel sistema di additivi utilizzato dall'impianto di betonaggio. L'impianto impiegava un superplastificante a base di naftalene al dosaggio standard per le condizioni di Metro Manila, che garantiva un adeguato abbassamento iniziale di 160-180 mm presso l'impianto di betonaggio, ma perdeva rapidamente lavorabilità durante il trasporto e il pompaggio. Il tempo di trasporto dall'impianto di betonaggio al cantiere era di 35-45 minuti nel traffico di Manila, e il tempo di pompaggio aggiungeva altri 15-20 minuti prima che il calcestruzzo raggiungesse il punto di scarico al piano superiore. Il tempo totale trascorso dalla miscelazione alla posa in opera era costantemente di 55-65 minuti, ben oltre la finestra di lavorabilità di 30-40 minuti dell'additivo a base di naftalene al dosaggio utilizzato.
La soluzione
L'ingegnere di cantiere dell'appaltatore ha contattato EastChem per supporto tecnico dopo che una revisione da parte di un ingegnere strutturale aveva segnalato una carenza di resistenza alla compressione sugli elementi del piano superiore. EastChem ha raccomandato di passare dal superplastificante naftalene all'additivo per il mantenimento della consistenza.Polvere superplastificante a base di policarbossilatoIl prodotto CAS 25133-97-5 viene disciolto e dosato come additivo liquido presso l'impianto di betonaggio.
La polvere di cemento PCE ad alta consistenza per costruzioni in calcestruzzo multipiano mantiene la lavorabilità del calcestruzzo per 60-90 minuti dopo la miscelazione grazie al costante impedimento sterico sulle particelle di cemento, un intervallo significativamente superiore ai 30-40 minuti del naftalene a parità di rapporto acqua-cemento. Con un dosaggio dello 0,18% in peso rispetto al cemento, la polvere di cemento PCE ad alta consistenza ha mantenuto una consistenza iniziale di 180-200 mm nell'impianto di betonaggio e ha erogato calcestruzzo all'uscita della pompa del piano superiore con una consistenza di 150-170 mm, entro i limiti accettabili per la posa e la compattazione senza aggiunta di acqua.
EastChem ha fornito supporto tecnico all'impianto di betonaggio per il cambio di additivo, occupandosi della calibrazione del dosaggio per lo specifico tipo di cemento in uso, della verifica della compatibilità con l'additivo riduttore d'acqua esistente e dei risultati delle prove di miscelazione che hanno confermato che il passaggio alla polvere di PCE ha mantenuto la specifica di resistenza minima alla compressione di 35 MPa con un rapporto acqua-cemento di 0,42 senza aggiunta di acqua al punto di scarico.
I risultati
Entro due settimane dal passaggio alla polvere EastChem PCE, l'impresa appaltatrice ha segnalato l'eliminazione dell'aggiunta di acqua in loco nei punti di scarico dei piani superiori. Il mantenimento della lavorabilità del calcestruzzo per il pompaggio attraverso l'altezza verticale di 80 metri è risultato costantemente adeguato per la posa in opera senza acqua supplementare, e le misurazioni dell'abbassamento al punto di scarico hanno registrato una media di 155-175 mm su venti carichi consecutivi di camion monitorati durante la prima settimana di pieno funzionamento con il nuovo sistema di additivo.
In seguito al cambio di additivo, i problemi di blocco delle pompe sono cessati completamente. Il progetto ha recuperato circa quattro giorni lavorativi di produzione nel primo mese, eliminando le interruzioni dovute alla rimozione dei blocchi e compensando parzialmente il ritardo accumulato durante il periodo di blocchi ricorrenti.
La resistenza a compressione dei campioni prelevati dagli elementi del piano superiore, posizionati dopo il cambio di additivo, ha mostrato valori medi compresi tra 38 e 42 MPa, superiori al minimo di 35 MPa previsto dalle specifiche e entro i limiti di tolleranza accettabili per la miscela. L'ingegnere strutturale ha quindi chiuso la revisione degli interventi correttivi su tutti gli elementi posizionati dopo la data di cambio di additivo, senza richiedere ulteriori indagini o lavori di riparazione.
L'impianto di dosaggio ha successivamente adottato il grado di ritenzione della consistenzapolvere di PCEcome additivo standard per tutti i contratti di fornitura di calcestruzzo per grattacieli nell'area metropolitana di Manila, in sostituzione del sistema a base di naftalina che aveva causato problemi di lavorabilità e resistenza nel progetto della torre.
Cosa ha detto il cliente
"Aggiungevamo acqua a ogni getto al piano superiore e ci dicevamo che rientrava nei limiti di tolleranza. I risultati delle analisi di laboratorio hanno dimostrato il contrario. EastChem ha identificato immediatamente l'additivo come causa del problema e la soluzione è stata implementata entro due settimane. Da allora non abbiamo più avuto ostruzioni o cedimenti strutturali."
Ingegnere di cantiere, Impresa edile, Metro Manila, Filippine
Domande frequenti
Quali sono le cause della perdita di consistenza del calcestruzzo durante il pompaggio nei progetti di grattacieli?
La perdita di consistenza del calcestruzzo durante il pompaggio nei progetti di edifici multipiano è causata da una combinazione di fattori: il tempo di transito dall'impianto di betonaggio al cantiere, l'attrito nella tubazione di pompaggio e il tempo trascorso prima dello scarico ai piani superiori. I superplastificanti a base di naftalene e melammina perdono la loro lavorabilità entro 30-45 minuti dalla miscelazione, poiché la riagglomerazione del cemento supera il meccanismo di repulsione elettrostatica.polvere di PCEIl grado di ritenzione della consistenza mantiene la lavorabilità per 60-90 minuti grazie a un impedimento sterico costante, coprendo l'intero tempo di transito e pompaggio nella maggior parte dei progetti di grattacieli senza richiedere l'aggiunta di acqua nel punto di scarico.
Perché l'aggiunta di acqua in cantiere per ripristinare la lavorabilità del calcestruzzo causa problemi di resistenza alla compressione?
Ogni 10 litri di acqua aggiuntiva per metro cubo di calcestruzzo aumentano il rapporto acqua-cemento di circa 0,02-0,03 unità e riducono la resistenza a compressione a 28 giorni di 3-6 MPa, a seconda della composizione originale della miscela. Nei progetti di grattacieli, dove le specifiche strutturali richiedono una resistenza a compressione minima di 35 MPa, l'aggiunta incontrollata di acqua che aumenta il rapporto acqua-cemento al di sopra delle specifiche può ridurre la resistenza in opera al di sotto della soglia di accettazione, rendendo necessaria una revisione strutturale e potenzialmente costosi interventi di riparazione.
Quale dosaggio di polvere di PCE mantiene la lavorabilità del calcestruzzo per un pompaggio verticale di 80 metri?
Per il calcestruzzo pompato verticalmente da 60 a 100 metri con un tempo di transito da 35 a 50 minuti, la polvere di cemento PCE CAS 25133-97-5 ad alto potere poroso, a dosaggi dallo 0,15 allo 0,25% in peso rispetto al cemento, mantiene in genere un abbassamento al di sopra di 150 mm nel punto di scarico. Il dosaggio esatto dipende dal tipo di cemento, dalla temperatura ambiente e dall'obiettivo di abbassamento iniziale. Una prova di miscelazione presso l'impianto di betonaggio con il cemento e la composizione specifici conferma il dosaggio corretto prima di avviare la produzione su vasta scala.