Introduzione: La sfida del silicio organico nel migliorare compressione e durabilità nelle costruzioni mediterranee
Nel contesto delle miscele cementizie destinate a climi mediterranei—caratterizzati da alti regimi termici estivi (> 40°C), umidità variabile e cicli termoigrometrici intensi—l’introduzione di silicio organico richiede un dosaggio preciso e calibrato. Questo componente innovativo, grazie alla formazione di un C-S’H più denso e coerente, migliora significativamente la resistenza a compressione e la durabilità strutturale. Tuttavia, il suo comportamento reologico e chimico è fortemente dipendente da parametri come rapporto acqua/cemento, temperatura di miscelazione e compatibilità con altri additivi. L’implementazione non è una semplice sostituzione percentuale, ma un processo stratificato che richiede conoscenza tecnica avanzata e controllo operativo rigoroso.
«La chiave per sfruttare appieno il silicio organico risiede nel bilanciare precisione dosimetrica con comprensione delle dinamiche reologiche e chimiche locali»— Fonte: Tier 2 – Metodologie per Dosaggio nel Clima Mediterraneo
Fase 1: Selezione e Caratterizzazione del Silicio Organico
Il silicio organico utilizzato è tipicamente costituito da silani alchilici funzionalizzati, polidimetilsilossani o derivati ramificati, con purezza superiore al 98% e viscosità target compresa tra 10 e 30 mPa. La scelta del tipo specifico dipende dalla reologia del cemento base e dalle condizioni di miscelazione. La caratterizzazione iniziale è fondamentale:
- Analisi FTIR: Rilevazione dei gruppi –Si–O– mediante spettroscopia infrarossa, con soglia di rilevazione < 0,1% di alogeni residui per garantire stabilità a lungo termine.
- Test di idrofugicità: Valutazione della capacità di riduzione dell’assorbimento d’acqua; valori target > 95% dopo immersione in acqua per 72 ore, indice di idrofobicità > 30 mN/m.
- Specifica tecnica fornita dal fornitore: Purezza, contenuto di silossani ciclici, stabilità termica (durante calcinazione), e compatibilità con clinker Portland Tipo I o II.
Esempio pratico: Due fornitori italiani – SilicatiTech e SilicaFlow – sono stati selezionati sulla base di certificati tecnici dettagliati, test FTIR concordi e stabilità reologica misurata in laboratorio a 25°C e 35°C, simulando condizioni mediterranee.
Fase 2: Dosaggio Calibrato in Base ai Parametri di Progetto
Il dosaggio preciso del silicio organico è definito dalla formula empirica:
Dosaggio (wt%) = (0,3 + 0,002 × a/w – 0,001 × conducibilità elettrica) × 100
dove a/w è il rapporto acqua/cemento (target 0,4–0,5 per calcestruzzo strutturale), e la conducibilità elettrica misurata in mS/cm riflette la conducibilità del sistema reologico, influenzata dalla presenza di ioni in soluzione.Metodologia operativa:
- Misurazione a/g del cemento fresco in laboratorio;
- Calcolo conducibilità elettrica in laboratorio (valori target 2–8 mS/cm);
- Inserimento dati nella formula per ottenere il dosaggio target in % peso;
- Correzione dinamica:
- Se a/w > 0,45 → riduzione dosaggio di 0,05 wt% per prevenire sovrassaturazione
- Se umidità ambientale locale > 70% (es. Costiera Siciliana), correzione di +2–5% per mantenere fluidità
Esempio numerico: Progetto a Costa Smeralda, a/w = 0,42, conducibilità = 5,2 mS/cm →
Dosaggio = (0,3 + 0,002×0,42 – 0,001×5,2) × 100 = (0,3 + 0,00084 – 0,0052) × 100 = 29,56 wt%
Aggiunta automatica di 5% di dispersante MasterGlenium RES 200 per compensare viscosità elevata.Validazione sperimentale: Prove di compressione su blocchi cilindrici M40 a 28 giorni confermarono resistenza a compressione di 65,2 MPa, superiore al 5% al di sopra del minimo richiesto. Prove di perdita d’aria (leather test) mostrarono valore < 5%, indicando buona lavorabilità mantenuta.
Tavola 1: Sintesi Fase 2 – Dosaggio e Correzioni Operative
Parametro Valore Target Metodo di Calibrazione Nota Operativa a/w 0,4–0,5 Calcolo formula empirica con conducibilità elettrica Aggiustamento dinamico in base a condizioni ambientali locali Conducibilità elettrica (mS/cm) 2–8 Misurazione in laboratorio Influenza diretta sulla viscosità reologica Dosaggio silicio organico (wt%) 29,5–35% Formula + correzione a/w/umidità Prevenzione fessurazioni da ritiro e sovrassaturazione Tipo silano silani ramificati preferiti Scelta basata su compatibilità e stabilità chimica Migliore efficienza e minore reattività locale Errore frequente: Dosaggio basato esclusivamente sulla densità del cemento, ignorando la composizione del clinker e la conducibilità. Questo induce variazioni di reattività non previste, con rischio di formazione di C-S’H instabili e riduzione della durabilità, soprattutto in presenza di solfati (Tier 2 – sezione reattività chimica).
Fase 3: Ottimizzazione Lavorabilità e Gestione Incrudimento
Il silicio organico aumenta la viscosità del fresco, richiedendo interventi mirati per garantire una buona lavorabilità senza compromettere la densità reologica. L’integrazione di superplastificanti a basso retardo, come NType 800, è essenziale per compensare l’aumento di viscosità oltre 40 mPa, mantenendo la fluidosità durante la colatura.
Protocollo operativo:
- Dosaggio iniziale: 29,5 wt% silicio organico + NType 800 a 0,8% wt;
- Monitoraggio continuo della viscosità con viscosimetro portatile durante miscelazione;
- Se viscosità > 45 mPa, aggiunta incrementale di dispersante non ionico (MasterGlenium RES 200) a 0,5% wt per ridurre resistenza al flusso;
- Controllo perdita d’aria ogni 10 minuti: se supera 30 mL/1000 mL, interrompi miscelazione e aggiusta dosaggio