Dietro le pareti grigie - l'arte dell'applicazione dello spritzbeton

13 agosto 2013

Una miscela di sabbia, inerti e acqua, spruzzata su una superficie ad alta pressione. Può sembrare semplice, ma l'odierna tecnica di applicazione dello spritzbeton è una vera forma d'arte.

Calcestruzzo proiettato sulla parete di un tunnel con un'attrezzatura Meyco.

Oggi, grazie alla sua elevata capacità, nei tunnel viene utilizzato esclusivamente il metodo con miscela a umido per cui risulta ideale l'attrezzatura robotizzata MEYCO.

La familiare sostanza grigia che riveste le pareti e i tetti delle miniere e dei tunnel moderni potrebbe non apparire particolarmente piacevole, ma dietro quel grigio c'è più di un secolo di ricerca scientifica e di sviluppo del prodotto. Utilizzata per la prima volta nei tunnel e nelle miniere nel 1907 e brevettata come "gunite", la miscela originale di sabbia, inerti e acqua divenne rapidamente il metodo preferito di stabilizzazione di una vasta gamma di strutture. Al contrario, oggi la gunite per applicazione a spruzzo non è più una semplice miscela. Nel corso degli anni sono state sviluppate numerose composizioni differenti, attentamente progettate per un numero sempre crescente di applicazioni. Contemporaneamente, l'attrezzatura necessaria per applicare i vari composti ha sviluppato utensili high-tech, più avanzati e tecnicamente sofisticati che mai. Si tratta di una buona notizia per i minatori e gli ingegneri edili; non solo per il ruolo chiave svolto dalla gunite per applicazione a spruzzo nel contribuire a conservare le pareti in roccia dopo lo scavo e le strutture nella posizione stabilita, ma perché è ora in grado di offrire soluzioni personalizzate. Questo è certamente vero per applicazioni in cui il calcestruzzo proiettato deve soddisfare requisiti rigorosi in termini di qualità elevata, durata, resistenza alle infiltrazioni di acqua, basso rischio per la salute nonché basso impatto negativo sull'ambiente.

Miscela a secco o a umido

Attualmente vengono utilizzati due tipi fondamentali di gunite per applicazione a spruzzo nei tunnel e nelle miniere: a secco e a umido. Per molti anni è stata utilizzata solo la miscela a secco, che prevede una premiscela di sabbia e cemento alimentata in una tramoggia. Viene quindi utilizzata aria compressa per introdurre la miscela attraverso un tubo flessibile in un ugello dove viene aggiunta acqua. La miscela umida, introdotta negli anni settanta, prevede la premiscelazione di sabbia, inerti, cemento, acqua e un additivo in un impianto di calcestruzzo. Questa miscela viene quindi convogliata nell'ugello tramite pompe a pistone attraverso un sistema di tubi flessibili, dove viene utilizzata aria compressa per accelerare il flusso del calcestruzzo ad una velocità che consenta il posizionamento dell'ugello a 1,5 m dalla superficie della roccia. Per ridurre i tempi di indurimento del calcestruzzo spruzzato, spesso vengono aggiunti prodotti chimici speciali, noti come acceleratori. Il sistema con miscela a secco tende ad essere più ampiamente utilizzato nel settore minerario poiché si avvale di carri più piccoli e di attrezzature più compatte, mentre il metodo a umido, che utilizza apparecchiature più grandi ed è generalmente considerato più vantaggioso, è la scelta preferita nelle costruzioni sotterranee. Un'altra grande differenza è data dal fatto che i lotti di miscela a umido devono essere utilizzati immediatamente mentre i componenti delle miscele a secco possono essere conservati per ore prima dell'uso. Dal punto di vista logistico, è più facile utilizzare una miscela a secco, ma la miscela a umido offre molti altri vantaggi significativi.

Miglioramenti significativi

Due miglioramenti significativi nello sviluppo della gunite sono stati l'introduzione di fumo di silice nella miscela a secco - un sottoprodotto dei metalli di silicio - e il rinforzo delle fibre di acciaio o di polipropilene. Il fumo di silice, noto anche come microsilice, reagisce con l'idrossido di calcio prodotto durante l'idratazione del cemento. Questo additivo consente alla gunite di raddoppiare o triplicare la resistenza alla compressione delle miscele di calcestruzzo semplici, dando vita ad un prodotto estremamente resistente, impermeabile e duraturo. Analogamente, l'aggiunta di fibra di acciaio, che agisce anche come agente di rinforzo, aumenta notevolmente la resistenza alla trazione della gunite e consente ai minatori e agli addetti ai tunnel di ridurre lo sforzo necessario per il montaggio della rete metallica, consentendo un notevole risparmio di tempo e di denaro. Lo spessore degli strati di gunite varia a seconda del tipo di miscela e ai requisiti del progetto, ma solitamente dopo una passata ha un'altezza massima di 50 mm per la miscela a umido e di 30 mm per le miscele a secco. Tuttavia, in molti casi è necessario uno spessore maggiore, ovvero più passate. Nella scelta della gunite nelle diverse applicazioni, vengono tenuti in considerazione diversi parametri. Per citarne alcuni, grado di sabbia/inerti, tipo e quantità di cemento, controllo dell'idratazione dei coadiuvanti, tipo di plastificanti/superfluidificante, lavorabilità, tipo di acceleratore, temperatura, pulsazioni, sistemi di ugelli. La sicurezza è ovviamente il primo fattore da considerare nella perforazione di tunnel, ma sono importanti anche la velocità e i costi. Ogni operazione nel tunnel deve essere effettuata nel modo più rapido ed efficiente possibile. Quanto più velocemente l'appaltatore è in grado di applicare la gunite, tanto più bassi saranno i costi complessivi del progetto, e più sarà probabile che sia in grado di rispettare i tempi stabiliti per il suo completamento. Analogamente, quanto più è possibile ridurre i tempi di spruzzatura di calcestruzzo, più rapido sarà il lavoro, con conseguenti costi di perforazione ridotti.

Dal 2016 Atlas Copco ha deciso di concentrarsi sul calcestruzzo spruzzato a umido per soddisfare le richieste dei clienti.

Attrezzatura per spritzbeton