Stagionatura del calcestruzzo
La stagionatura, detta anche maturazione dei getti o post-trattamento, è l’insieme delle misure protettive da applicare al calcestruzzo “giovane” per mantenerlo caldo e umido, evitando l’evaporazione dell’acqua di impasto e proteggendolo da calore eccessivo, vento, gelo, grandine e pioggia intensa, che possono provocare dilavamento.
Il termine in inglese curing ha un significato più ampio: comprende sia le suddette misure sia gli agenti esterni impiegati per proteggere il calcestruzzo durante la maturazione.
Conservare calore e umidità all’interno del conglomerato assicura una completa idratazione del cemento, con effetti positivi sulla sua resistenza meccanica e su altre proprietà, come l'impermeabilità e la riduzione del ritiro. In questo modo il calcestruzzo raggiunge le prestazioni di durabilità e resistenza di progetto.
Il post-trattamento va avviato subito dopo il getto (o dopo la finitura, nel caso dei pavimenti industriali). La fase più critica, per le superfici verticali, è però il momento subito successivo alla scasseratura, che deve avvenire quando il calcestruzzo ha raggiunto una resistenza sufficiente a sopportare le sollecitazioni previste subito dopo il disarmo, indicativamente 5-10 MPa. Una volta scasserato, il getto è esposto agli agenti atmosferici: una protezione inadeguata può compromettere in modo decisivo le prestazioni finali, anche se la miscela è stata progettata correttamente e posata a regola d’arte.
Stagionatura e durata dell'opera in calcestruzzo
Il risultato finale di un’opera in calcestruzzo armato dipende non solo dalla qualità dei materiali e dalle modalità di getto, ma anche dalla maturazione del calcestruzzo, che è influenzata dalle condizioni atmosferiche presenti al momento della sformatura. Un clima secco, caldo e ventilato in quella fase può causare:
- un’evaporazione intensa dell’acqua di idratazione dalla superficie, con conseguente aumento della porosità superficiale;
- il rischio di fessurazione dovuto al maggiore ritiro igrometrico;
- una minore resistenza meccanica dello strato corticale (porzione più esterna);
- una minore resistenza all’abrasione, aspetto rilevante per le pavimentazioni industriali.
Questi fenomeni rendono lo strato esterno meno compatto e facilitano la penetrazione di agenti aggressivi, riducendo la durabilità e quindi la vita utile dell’opera.
Al contrario, un clima freddo rallenta l’idratazione del cemento e l’indurimento della corteccia, rendendo necessari tempi di scasseratura molto più lunghi.
Influenza della temperatura sulle prestazioni meccaniche
La temperatura esterna, insieme all’umidità dell’aria e al vento, influenza in modo significativo la resistenza meccanica a compressione del calcestruzzo. Nelle stagionature brevi la resistenza cresce con la temperatura, mentre nelle stagionature lunghe accade il contrario: a temperature più basse corrisponde una resistenza maggiore.
Il motivo sta nel rallentamento delle reazioni di idratazione del cemento alle basse temperature. Nelle stagionature brevi, un grado di idratazione inferiore si traduce in una minore resistenza a compressione. Nelle stagionature lunghe, invece, il cemento raggiunge un grado di idratazione prossimo a 1 indipendentemente dalla temperatura, purché la maturazione sia stata adeguata. A quel punto la differenza di resistenza dipende dalla qualità dei silicati di calcio idrati (C-S-H), che sono i principali responsabili della resistenza meccanica. I C-S-H formati a basse temperature sono meccanicamente più performanti di quelli prodotti a temperature elevate. Ad alte temperature si forma più C-S-H nelle prime fasi, ma di qualità inferiore; a lungo termine, la quantità finale è simile, mentre la qualità migliore a bassa temperatura garantisce una resistenza superiore.
Clima estivo
Durante l’estate il clima è in genere caldo e asciutto, con umidità relativa inferiore al 95%.
Alle temperature elevate le reazioni di idratazione procedono più rapidamente, e il calcestruzzo fresco perde lavorabilità in tempi più brevi.
Il calcestruzzo superficiale, che costituisce il copriferro, è particolarmente esposto all’evaporazione. Se al clima caldo e secco si somma il vento, l’essiccazione può avvenire precocemente, con i seguenti effetti:
- maggiore porosità superficiale: l’acqua insufficiente rallenta l’idratazione del cemento in superficie, con un copriferro meno compatto e una minore protezione delle armature. Un’evaporazione eccessiva può arrestare completamente l’idratazione, bloccando l’indurimento della parte corticale;
- fessurazione superficiale, dovuta al ritiro plastico del calcestruzzo fresco e al successivo ritiro igrometrico di quello indurito. Le fessure si formano quando le tensioni di trazione, generate dal ritiro della pelle contrastato dal nucleo ancora umido, superano la resistenza a trazione del materiale. Le fessure possono raggiungere le armature e compromettere la durabilità;
- minore resistenza meccanica della parte corticale rispetto al cuore del getto, e minore resistenza in opera rispetto ai provini cubici confezionati dalla direzione lavori;
- minore resistenza all’abrasione, particolarmente penalizzante per i pavimenti industriali;
- perdita più rapida di lavorabilità, maggiore rischio di giunti freddi e maggiore difficoltà nel controllo dell’aria trattenuta.
Clima invernale
Anche il freddo crea problemi analoghi. La velocità di idratazione diminuisce al calare della temperatura: presa e indurimento si allungano, la scasseratura viene rinviata e cresce il rischio di una stagionatura troppo breve. Sotto i 5 °C il rallentamento è marcato e aumenta i tempi in cassero, con ricadute sulla produttività del cantiere. Se la temperatura scende sotto zero, l’acqua d’impasto gela e le prestazioni finali risultano compromesse. Intorno ai −10 °C la presa si arresta del tutto.
Ciclo gelo - disgelo
L’acqua, passando dallo stato liquido a quello solido, aumenta di volume di circa il 9%. Se i pori del calcestruzzo sono saturi d’acqua e non hanno uno spazio vuoto sufficiente a compensare questa espansione, all’interno del materiale si generano pressioni che lo danneggiano progressivamente, soprattutto se il fenomeno si ripete ciclicamente, con un meccanismo di rottura per fatica.
Il principio è lo stesso di una bottiglia piena d’acqua che si spacca nel congelatore. I pori più esposti sono quelli capillari, con dimensioni tra 0,1 e 100 μm: quelli più piccoli gelano solo a temperature molto inferiori a 0 °C. La condizione più critica si verifica quando la parte corticale è molto porosa e una gelata sorprende i pori ancora saturi per una pioggia precedente. Il danno si manifesta con fessurazioni, sfaldamenti e distacchi superficiali.
Rimedi
Per aumentare la resistenza del calcestruzzo indurito all’azione del gelo si possono adottare diverse misure:
- usare un mix design con basso rapporto acqua/cemento, costipare bene il getto e stagionarlo in modo adeguato, così da ottenere un materiale compatto che limita l’ingresso dell’acqua;
- inserire, con additivi aeranti, bolle d’aria di dimensioni comprese tra 100 e 300 µm. Questi macropori accolgono l’acqua spinta fuori dai capillari durante il congelamento, riducendo le tensioni interne. Perché il meccanismo funzioni, la distanza tra le bolle (in inglese spacing) non deve superare qualche centinaio di µm (in genere tra 200 e 400 µm). Il volume d’aria è di circa il 4-6%, che sale a circa l’8% con inerti di diametro massimo inferiore a 20 mm. A parità di mix design, l’aria riduce la Rck di circa il 20%, quindi il rapporto acqua/cemento va abbassato per compensare;
- impiegare inerti non gelivi.
Per accelerare presa e indurimento durante la posa, in modo da raggiungere in tempi brevi la resistenza di circa 5-10 MPa necessaria alla scasseratura, si possono adottare alcune precauzioni:
- evitare di gettare nel tardo pomeriggio, in modo che presa e primo indurimento non coincidano con le ore notturne più fredde;
- proteggere i getti non casserati, come pavimenti industriali, platee e lastre, con materiali isolanti come i pannelli in polistirene espanso, per trattenere il calore di idratazione;
- usare cementi ad alta resistenza iniziale (classe 42,5R o 52,5R);
- impiegare acqua calda per l’impasto;
- aggiungere additivi acceleranti di presa.
Evaporazione superficiale
La stagionatura deve assicurare la completa idratazione del cemento, da cui dipende il progressivo miglioramento della resistenza meccanica e delle altre proprietà del calcestruzzo, come impermeabilità e durabilità.
La formula di Powers, che lega la resistenza meccanica della pasta di cemento Portland al rapporto a/c e al grado di idratazione α, è:
- MPa
dove K = 250 MPa in assenza di porosità capillare.
A parità di rapporto acqua/cemento, la resistenza della pasta, e quindi del calcestruzzo, cresce con il grado di idratazione. Il pericolo principale durante la maturazione resta quindi l’eccessiva evaporazione superficiale: un essiccamento precoce della zona corticale impedisce l’idratazione completa del cemento in superficie, indebolisce la parte più esterna e rende il materiale più permeabile e quindi più esposto agli agenti atmosferici.
La resistenza dipende anche dal grado di compattazione e, in presenza di cicli gelo-disgelo, dalle macrobolle introdotte con gli additivi aeranti. Le strutture con grande superficie esposta, come pavimentazioni industriali, piastre e solai, sono le più soggette a evaporazione differenziata tra interno e superficie. La superficie si disidrata più rapidamente del nucleo e, a causa delle diverse variazioni volumetriche, si generano tensioni di trazione che possono innescare fessurazioni. Inoltre, un’evaporazione eccessiva fa sì che il provino prelevato alla bocca della betoniera e stagionato in condizioni ottimali (in ambiente umido con UR > 95% e circa 20 °C) risulti molto più resistente del calcestruzzo effettivamente in opera, che non riceve alcuna protezione.
È stato dimostrato, però, che mantenere il getto umido per circa 7 giorni e lasciarlo poi maturare in ambiente con UR del 50% produce a 28 giorni una resistenza poco inferiore a quella del provino.
Fattori influenzanti
L’evaporazione superficiale dipende da tre fattori: la temperatura esterna, l’umidità relativa e la velocità dell’aria.
Evapora di più quando aumentano temperatura e velocità del vento e diminuisce l’umidità relativa.
Precauzioni
Dalla fine della posa in opera del calcestruzzo si possono adottare alcuni accorgimenti per mantenerlo umido:
- Bagnatura dei casseri: quando i casseri sono in tavolame di legno, vanno bagnati in modo continuo, con una prima bagnatura poco prima del getto.
- Rinvio della scasseratura: ritardare lo sformo per un tempo adeguato, in genere 3-7 giorni, mantiene il calcestruzzo protetto dal cassero.
- Stagionatura umida dopo lo sformo: va applicata subito dopo la scasseratura, se avviene prima di 7 giorni, e a tutte le superfici che restano scoperte fin dalla posa, come l’estradosso delle platee di fondazione. Un ambiente saturo di umidità permette l’idratazione completa del cemento superficiale ed evita i difetti causati da un’evaporazione eccessiva.
La durata minima della maturazione umida è in genere di 3 giorni in condizioni normali o favorevoli. In un clima caldo e secco va prolungata a 3-7 giorni, e ancora di più in un clima asciutto e freddo al momento dello sformo. Con temperature prossime a +5 °C occorrono prescrizioni specifiche per il calcestruzzo, la scelta degli orari di getto più idonei e protezioni superficiali.
La stagionatura protetta può essere realizzata in diversi modi:
- Teli impermeabili, ad esempio fogli di polietilene, che bloccano la fuoriuscita del vapore e creano un ambiente saturo. I bordi vanno sigillati, altrimenti l’aria che circola sotto il foglio riduce l’umidità superficiale.
- Teli permeabili, ad esempio juta o tessuto non tessuto, tenuti costantemente bagnati, che impediscono la perdita dell’acqua di idratazione.
- Nebulizzazione d’acqua: l’acqua fredda va evitata perché il brusco salto termico tra il cuore del getto, ancora caldo per il calore di idratazione, e la superficie può innescare fessure (vedi stress termico). Il metodo è diffuso nel prefabbricato, dove spruzzatori automatici bagnano i manufatti in attesa di spedizione.
- Velo d’acqua permanente, per le strutture bidimensionali come solai, lastre, pavimenti industriali e platee di fondazione.
Infine si possono usare agenti stagionanti (in inglese curing compound), a base di paraffina o di resine disciolte in un solvente, spruzzati sul calcestruzzo subito dopo il disarmo. Quando il solvente evapora, resta una membrana cerosa antievaporante che mantiene l’umidità. Questi prodotti presentano però un inconveniente: la pellicola, una volta indurita, va rimossa meccanicamente nelle zone di ripresa di getto, altrimenti compromette l’aderenza con quello successivo.
Classi di stagionatura
La norma UNI EN 13670-1 indica i tempi minimi di stagionatura protetta raccomandati per impedire la formazione di fessure indotte dal ritiro igrometrico. Essa stabilisce 4 classi di stagionatura alle quali corrispondono dei tempi minimi di stagionatura protetta del calcestruzzo gettato, in funzione della temperatura superficiale e dello sviluppo di resistenza a 20 °C.
Lo sviluppo della resistenza è misurato mediante il rapporto dove:
- è la resistenza media del calcestruzzo dopo 2 giorni a 20 °C;
- è la resistenza media del calcestruzzo dopo 28 giorni a 20 °C.
Tali valori essendo caratteristici del calcestruzzo devono essere forniti dal produttore. Per ogni classe di stagionatura (tranne la 1) sono previsti quattro tipi di sviluppo della resistenzaa 20 °C (UNI EN 206-1):
- rapido r ≥ 0,5
- medio 0,3 ≤ r < 0,5
- lento 0,15 ≤ r < 0,3
- molto lento r < 0,15
I calcestruzzi preparati co i cementi Portland e di miscela (CEM I e CEM II) sviluppano normalmente la resistenza in modo rapido; i cementi pozzolanici (CEM IV), d'alto forno (CEM III) e di miscela (CEM V) hanno sviluppo della resistenza medio o lento.
Le aggiunte del tipo II (cenere volante e loppa d'alto forno macinata) rallentano lo sviluppo della resistenza.
ai quali corrispondono altrettanti tempi minimi di stagionatura.
- classe di stagionatura 1: è previsto un tempo minimo unico di stagionatura pari a 12 ore;
- classe di stagionatura 2 - garantisce una resistenza meccanica della superficie del calcestruzzo pari al 35% Rck: in funzione della temperatura superficiale il tempo di stagionatura può variare da 1 - 2,5 giorni per 25 °C a 2-11 giorni per temperature pari a 5 °C;
- classe di stagionatura 3 - garantisce una resistenza meccanica della superficie del calcestruzzo pari al 50% Rck: in funzione della temperatura superficiale il tempo di stagionatura può variare da 1,5-3,5 giorni per 25 °C a 3,5-18 giorni per temperature pari a 5 °C;
- classe di stagionatura 4 - garantisce una resistenza meccanica della superficie del calcestruzzo pari al 70% Rck: in funzione della temperatura superficiale il tempo di stagionatura può variare da 3-6 giorni per 25 °C a 9-30 giorni per temperature pari a 5 °C.
La classe di stagionatura deve essere scelta dal progettista in base alla classe di esposizione, al tipo di calcestruzzo, al copriferri, alle condizioni climatiche e alla dimensione degli elementi gettati, pertanto se ad esempio:
- si previsto un calcestruzzo confezionato con un cemento a rapido indurimento, che garantisce un rapporto r ≥ 0,5,
- la struttura da proteggere ha una superficie molto esposta agli agenti atmosferici (come ad esempio una platea); che entrerà in contatto con terreni aggressivi (es classe di esposizione XA3) e per la quale l'ambiente di maturazione del calcestruzzo non è ottiminale (alte temperature e venti elevati).
è conveniente prevedere una classe di stagionatura 4. Al tal fine scegliendo una protezione che determini una temperatura superficiale pari a 25 °C, bisogna prevedere una stagionatura del getto di almeno 3 giorni.
Note
- ↑ calcestruzzo indurito, il cui indurimento ha appena avuto inizio
- 1 2 3 4 5 (EN) Bryant Mather, Curing of Concrete, vol. 104, 1987, pp. 145-160, DOI:10.14359/1632. URL consultato il 28 ottobre 2026.
- ↑ È un valore orientativo: il limite effettivo dipende dal progetto, dalle norme applicabili e dalle indicazioni della direzione lavori.
- ↑ come si vedrà in seguito con la formula di Powers la resistenza meccanica dipende anche dal grado di idratazione.
- ↑ il simbolo C-S-H non è una formula chimica ma piuttosto le iniziali in inglese di Calcium Silicate Hydrated
- ↑ questa situazione si presenta quando il grado di saturazione del calcestruzzo è superiore al 91,7% che rappresenta il grado di saturazione critica.
- ↑ Al crescere del diametro dell'aggregato, per la regola di Lyse, diminuisce il volume d'acqua dell'impasto per una data classe di consistenza, pertanto a parità di rapporto acqua/cemento, diminuisce il dosaggio di cemento e di conseguenza il volume di pasta cementizia che deve essere protetto dal ciclo gelo-disgelo. Pertanto il volume di aria inglobata decresce con l'aumentare della pezzatura massima dell'inerte.
- 1 2 3 (EN) T. C. Powers e T. L. Brownyard, Studies of the physical properties of hardened Portland cement paste, in Portland Cement Assoc R & D Lab Bull, n. 00213475, 1970. URL consultato il 28 ottobre 2026.
- 1 2 3 National Academies, NCHRP Synthesis, capitolo 6 sulla stagionatura degli impalcati da ponte (documento 24689)., su nationalacademies.org. URL consultato il 28 ottobre 2026.
- ↑ La norma ACI 318 prevede una stagionatura umida ≥ 7 giorni.
- ↑ la temperatura superficiale può differire da quella ambientale in funzione del tipo di protezione applicata
- ↑ il primo valore corrisponde ad uno sviluppo rapido il secondo ad uno lento
- ↑ Le NTC nel paragrafo 4.1.7 prescrivono che: tutti i progetti devono contenere la descrizione delle specifiche di esecuzione in funzione della particolarità dell'opera, del clima, della tecnologia costruttiva. In particolare il documento progettuale deve contenere la descrizione dettagliata delle cautele da adottare per gli impasti, per la maturazione dei getti, per il disarmo e per la messa in opera degli elementi strutturali. Si potrà a tal fine fare utile riferimento alla norma UNI EN 13670-1: 2001 "Esecuzione di strutture in calcestruzzo - Requisiti comuni".
Bibliografia
- ACI 308, Standard Practice for Curing Concrete.
- ACI 305R, Hot Weather Concreting, e ACI 305, Guide to Hot Weather Concreting.
- UNI EN 13670, Esecuzione di strutture di calcestruzzo.
- UNI EN 206, Calcestruzzo: specificazione, prestazione, produzione e conformità.
