Calcestruzzi spruzzati per rivestimenti di galleria, additivati con acceleranti di presa e rinforzati con fibre

The present paper deals with the use of different types of fibers (steel – SF, glass – GF and polypropylene - PF) to reinforce concretes and shotcretes (manufactured with a sodium silicate based set-accelerating admixture) for tunnel linings in order to compare rheological and mechanical behaviour of set accelerated fiber reinforced mixtures with respect to plain concrete. Tests were carried out directly in the job-site. No influence of fibers was observed on rheological and mechanical properties. Shotcrete rebound was closely related to the dosage of set-accelerating admixture. Strength gain and mechanical properties were strongly influenced by both the casting method and the dosage of set-accelerating product. Early compressive strengths of set-accelerated shotcretes were higher with respect those of plain vibrated concrete. On the other hand, 28-day compressive strengths of fiber reinforced shotcretes containing set-accelerating admixture were about 45% lower of plain mixture without sodium silicate. Furthermore, the test results indicated that punching shear strength of FR mixtures was lower than that of steel mesh reinforced shotcrete without fibers as a consequence of the poor quality of the cement matrix due to the set-accelerator addition. Use of set accelerating admixture reduced the fiber-matrix bond lowering the punching shear strength of FR mixtures. On the other hand, the poor quality of the cement matrix seems to affect less punching shear strength of steel mesh reinforced shotcrete. Results indicate that a replacement of the sodium silicate-based admixture is strictly necessary in order to improve mechanical and durability properties the tunnel linings.

La memoria concerne l'utilizzo di fibre in acciaio (SF), di vetro (GF) e in polipropilene (PF) per il confezionamento di calcestruzzi e betoncini proiettati (confezionati con un accelerante di presa a base di silicato di sodio) per la realizzazione di rivestimenti per gallerie. La ricerca sperimentale è stata condotta direttamente in cantiere valutando prestazioni reologiche e meccaniche di calcestruzzi spruzzati fibrorinforzati per confronto con quelle del conglomerato di riferimento (senza fibre e accelerante di presa). I risultati sperimentali evidenziano come l'aggiunta delle fibre non ha alcuna influenza sulle proprietà del calcestruzzo allo stato fresco e indurito. La percentuale di materiale che rimbalza durante le operazioni di spruzzaggio sono strettamente legate alla percentuale di additivo accelerante di presa utilizzato piuttosto che al tipo di fibra impiegato. Lo sviluppo delle prestazioni meccaniche dei calcestruzzi è fortemente influenzato sia dall'additivo accelerante di presa che dalla proiezione del conglomerato sulle pareti dello scavo. In particolare, la resistenza meccanica a compressione a brevi stagionature dei calcestruzzi spruzzati additivati con l'accelerante di presa sono maggiori di quelle del conglomerato di riferimento (senza silicato di sodio) gettato e vibrato. Dopo 28 giorni di maturazione, invece, la resistenza a compressione dei calcestruzzi spruzzati accelerati è risultata all' incirca del 45% inferiore rispetto a quella del conglomerato di riferimento senza silicato di sodio, gettato in opera entro cassero e successivamente vibrato. I risultati sperimentali, inoltre, indicano che la resistenza a punzonamento delle piastre di betoncino spruzzato rinforzato con fibre è inferiore rispetto a quella della piastra rinforzata con la tradizionale rete elettrosaldata in acciaio. Questo risultato è da ascrivere alla diminuzione dell'aderenza fibra-matrice come conseguenza dell'aggiunta dell'accelerante di presa. E' presumibile, infatti, che tale diminuzione sia più accentuata per un rinforzo discreto (le fibre), che non per il rinforzo continuo rappresentato dalla rete elettrosaldata. I risultati suggeriscono che per il confezionamento di calcestruzzi spruzzati sarebbe opportuno sostituire l'accelerante di presa a base di silicato sodico con additivi acceleranti che presentino una minore interferenza con il processo di idratazione del cemento.