Giunti e pavimenti di calcestruzzo

Le note che seguono fanno esplicito riferimento ai documenti più recenti e significativi in relazione ai giunti nelle pavimentazioni di calcestruzzo, certamente rappresentati dalla norma UNI 11146-2005: “Pavimenti di calcestruzzo ad uso industriale, criteri per la progettazione, la costruzione ed il collaudo” e dalla Raccomandazione CNR-DT 211/2014: “Istruzioni per la progettazione, l’esecuzione ed il controllo delle pavimentazioni di calcestruzzo”, emanato dalla Commissione di studio per la predisposizione e l’analisi di norme tecniche relative alle costruzioni, del Consiglio.

I documenti citati si differenziano per i maggiori o minori dettagli richiamati in relazione ai singoli argomenti, senza presentare contraddizioni di sorta per quanto attiene le indicazioni tecniche fondamentali. Il documento CNR-DT 211/2014 in particolare, fornisce precisi orientamenti in ordine ai giunti, alla loro funzione ed ai criteri che debbono informarne la progettazione .

Definizione essenziale dei giunti

la norma UNI 11146-2005, al punto 3.3, definisce il giunto come discontinuità nella piastra di calcestruzzo o in altri elementi costruttivi, che interessa tutto lo spessore o parte di esso.

In altri termini. i giunti sono soluzioni di continuità, appositamente realizzate nella lastra di pavimentazione, o nelle strutture in genere, al fine di assecondarne le deformazioni e le variazioni dimensionali. Tali deformazioni, o variazioni dimensionali, sono da considerare rispetto al terreno, o ad altri elementi strutturali e la funzione dei giunti è quella di assicurare una corretta trasmissione delle sollecitazioni.

Tipi di giunto per funzione

La norma UNI 11146-2005 elenca i giunti delle pavimentazioni di calcestruzzo suddividendoli funzionalmente in giunti di isolamento, al punto 3.3.1, giunti di costruzione, al punto 3.3.2, e giunti di deformazione, al punto 3.3.3. in questi ultimi sono compresi i giunti di contrazione ed i giunti di dilatazione che, nelle Istruzioni CNR-DT 211/2014 sono considerati separatamente ai punti 6.3 e 6.4.

Funzione dei giunti di ISOLAMENTO: creazione di spazi in grado di consentire i possibili movimenti, sia orizzontali che verticali, delle lastre in prossimità di elementi fissi quali pilastri, muri perimetrali, basamenti di macchine operatrici, tombini ecc.

Funzione dei giunti di DILATAZIONE: consentire la dilatazione termica di lastre in sequenza, senza che si determino coazioni tali da generare sollevamenti o rotture. Premesso che la prescrizione dei giunti di dilatazione deve essere, sempre e comunque, affidata al progettista, si osserva che in genere, negli ambienti chiusi, dove il ritiro da essiccamento è maggiore della dilatazione termica, i giunti di dilatazione possono non risultare necessari anche per lunghezze della sequenza di lastre superiori ai 100 metri.

Nelle pavimentazioni esterne, al contrario, le variazioni di temperatura e le conseguenti dilatazioni possono essere molto ampie e il progettista deve valutare accuratamente il problema anche sulla base dei dati meteorologici storici della zona. Si osserva altresì che i giunti di costruzione, opportunamente progettati, possono normalmente svolgere anche le funzioni proprie dei giunti di dilatazione.

Funzione dei giunti di COSTRUZIONE: consentire il corretto collegamento di lastre costruite in sequenza, al fine di contenere e/o eliminare sia gli inconvenienti derivanti dal ritiro che gli spostamenti verticali differenziali tra i campi di pavimentazione. I giunti di costruzione, spesso definiti anche con il termine “giunti di lavoro”, vengono posizionati in corrispondenza del perimetro di ogni campo di pavimentazione eseguito in unica soluzione e possono contemplare differenti modalità esecutive, in funzione delle necessità funzionali e delle indicazioni del progettista. Si osserva che tra il completamento delle lastre eseguite per prime e l’inizio dei getti successivi, trascorre un periodo di tempo durante il quale si verifica una parte del ritiro delle prime che deve essere sommato al ritiro dei getto successivi, con contrazioni sia in direzione perpendicolare che parallela. Il progettista deve prescrivere le modalità di costruzione dei giunti di costruzione in base all’entità dei carichi, al tipo di ruote che transitano sulla pavimentazione, ed all’entità del ritiro da essiccamento prevedibile calcolato sulla base delle indicazioni delle normative, con particolare riferimento al “FIB Model Code for Concrete Structures 2010”.

Funzione dei giunti di CONTRAZIONE: assorbire le contrazioni termoigrometriche della piastra di calcestruzzo determinate dal ritiro igrometrico, “indirizzandole” in zone di indebolimento preferenziale preposte alla formazione di fessure lineari “guidate”. Le contrazioni che debbono essere contenute ed “indirizzate” sono conseguenti al fatto che, subito dopo la fine presa del calcestruzzo, le lastre iniziano a contrarsi, sia per effetto del ritiro da essiccamento del calcestruzzo che a seguito della contrazione del calcestruzzo che si verifica dopo il picco termico prodotto dal calore di idratazione del cemento (con un aumento fino a 10÷12 gradi rispetto alla temperatura del conglomerato al momento del getto). Poiché questo ritiro è ostacolato dall’attrito delle lastre con il sottofondo, nascono tensioni di trazione che risultano sempre in grado di superare la resistenza a trazione del calcestruzzo giovane. Ne conseguono fessure “random” che possono risultare vistose, numerose e pregiudicanti la funzionalità e la durabilità della pavimentazione, poiché sottoposte traffico, tutte le fessure tendono a disgregarsi ed ampliarsi, con un danneggiamento progressivo della superficie.

Tipi di giunto per modalità di costruzione

Mentre i giunti di costruzione, dilatazione ed isolamento debbono essere predisposti preliminarmente alla costruzione della lastra di calcestruzzo, i giunti di contrazione, detti anche giunti di controllo, vengono in genere realizzati successivamente.

I giunti definiti da UNI 11146 - 2005

Giunto di isolamento - (punto 3.3.1) - Giunto che isola la pavimentazione da elementi fissi e/o singolari (muri, pilastri, travi di fondazione, pozzetti, ecc.), preposto a limitare l'innesco di fessure dovute ai possibili impedimenti di deformabilità della pavimentazione in prossimità di tali elementi.

Giunto di costruzione - (punto 3.3.2) – Spesso definito con il termine “giunto di lavoro”, questo giunto suddivide la pavimentazione in moduli di cui è prevista la realizzazione in tempi diversi. I giunti di costruzione, estesi a tutto lo spessore, sono spesso organizzati in modo da trasmettere parte del carico presente su una piastra alla piastra adiacente. Si cerca in tal modo di ridurre il gradino di deformazione dovuto a un diverso schema di carico delle due piastre, che risulterebbe di ostacolo alla circolazione dei mezzi e oggetto di precoce deterioramento. Come precisato al punto 8.3.1, i giunti di costruzione devono coincidere con uno degli altri tipi di giunto, in particolare con i giunti di dilatazione.

Giunto di deformazione – (punto 3.3.3) – Premesso che nella termologia corrente questi giunti sono suddivisi in giunti di dilatazione e giunti di controllo o contrazione, i giunti di deformazione hanno lo scopo di assorbire i movimenti termoigrometrici della piastra di calcestruzzo: dilatazioni dovute a escursioni termiche (nel caso di pavimentazioni esterne), contrazioni dovute al ritiro igrometrico del calcestruzzo (sempre presente, ma di particolare rilievo per le pavimentazioni interne protette dall'escursione termica).

I giunti nell’istruzione CNR – DT 211/2014

Seppure in assoluta coerenza con la norma UNI 11146-2005 il documento CNR-DT 211/2014, concepito come orientamento progettuale, così come recita il titolo: “Istruzioni per la progettazione, l’esecuzione ed il controllo delle pavimentazioni di calcestruzzo”, fornisce indicazioni puntuali in ordine ai giunti, alla loro funzione ed ai criteri che debbono informarne la progettazione e, per questo motivo viene, assunto come indicazione di percorso per le presenti note.

Come è possibile evincere dalla tabella, le “istruzioni” citate suddividono i giunti di deformazione, contemplati funzionalmente da UNI 11146, nelle due differenti categorie normalmente considerate nella pratica costruttiva: giunti di dilatazione e giunti di contrazione (o controllo).

La progettazione dei giunti nell’istruzione CNR – DT 211/2014

La pavimentazione è una piastra di calcestruzzo che deve essere libera di manifestare le proprie dilatazioni senza interagire con gli elementi verticali presenti nell’edificio. Il corretto funzionamento delle pavimentazioni richiede quindi la presenza dei giunti descritti nel seguito. La disposizione dei giunti, in generale, è determinata dal tipo di supporto della pavimentazione, dalla conformazione delle superfici, da esigenze funzionali, dalla presenza di interruzioni ed irregolarità (pozzetti, griglie, basamenti), dallo spessore della piastra, dal ritiro del calcestruzzo e dalla sua armatura, e viene stabilita dal Progettista. Eventuali piccoli sbrecciamenti causati dal taglio meccanico del giunto non costituiscono difetto, se limitati nella quantità e nell’ampiezza. Gli accorgimenti adottati per proteggere la pavimentazione durante la stagionatura, temporaneamente rimossi per permettere le operazioni di taglio, devono essere ripristinati immediatamente dopo il completamento delle operazioni stesse (*1).

NOTA (*02.1): Il richiamo all’immediato ripristino delle procedure di curing, eventualmente interrotte per consentire il taglio dei giunti, è una indiretta ma significativa conferma dell’assoluta importanza attribuita alla protezione ed alla stagionatura umida delle superfici.   

Giunti di isolamento in CNR – DT 211/2014

Come recita la definizione i giunti di isolamento sono preposti a separare (isolare) la pavimentazione da elementi fissi e/o singolari (muri, pilastri, travi di fondazione, pozzetti, ecc.), al fine di limitare l'innesco di fessure dovute ai possibili impedimenti di deformabilità della pavimentazione in prossimità degli elementi considerati. Estesi a tutto lo spessore della pavimentazione, sono generalmente realizzati ponendo, prima del getto, una striscia continua di materiale deformabile di adeguato spessore lungo lo sviluppo dell'elemento da isolare. Lo spessore del giunto dipenderà dalle deformazioni previste, in relazione alle dimensioni della pavimentazione e delle deformazioni della stessa. Generalmente lo spessore può essere compreso tra mm 5 e mm 20.

Giunti di costruzione in CNR – DT 211/2014

Spesso definiti con il termine “giunti di lavoro”, questi giunti suddividono la pavimentazione in moduli di cui è prevista la realizzazione in tempi diversi: porzioni di getto della pavimentazione realizzate per ciascun giorno di lavorazione. Estesi a tutto lo spessore, sono spesso organizzati in modo da trasmettere parte del carico presente su una piastra alla piastra adiacente. Si cerca in tal modo di ridurre il gradino di deformazione dovuto a un diverso schema di carico delle due piastre, che risulterebbe di ostacolo alla circolazione dei mezzi e fonte di rapido deterioramento. Come precisato al punto 8.3.1 della norma UNI EN 11146, i giunti di costruzione devono essere fatti coincidere con uno degli altri tipi di giunto previsti progettualmente, in particolare con i giunti di dilatazione.

Nella pratica operativa i giunti di costruzione si realizzano con l'accostamento di due lastre gettate in tempi diversi. Se non diversamente previsto in fase progettuale, l'accostamento dei getti deve essere rettilineo e a tutta sezione verticale. L’interruzione del getto di calcestruzzo comporta che, in tali zone, le sollecitazioni assumano valori particolarmente elevati. I giunti di costruzione, ove non correttamente progettati e costruiti, rappresentano quindi la parte della pavimentazione più soggetta a prematuri deterioramenti. Al fine di prevenire gli inconvenienti richiamati, possono essere adottati presidi specifici, quali rinforzi della parte superficiale in fase di posa, ad esempio mediante predisposizione di profili metallici oppure, a stagionatura avvenuta, con la formazione di travetti di malte a base di resina o con particolari riempimenti.

La distanza tra i giunti di costruzione dipende dalle caratteristiche della piastra di pavimentazione, dall’attrito con il supporto e dalle condizioni ambientali. I riquadri che si vengono così a formare tra i giunti di costruzione devono avere la forma più regolare possibile ed il rapporto dei lati, a e b, deve rispettare la condizione:

Al fine di limitare gli spostamenti verticali differenziali tra campi di pavimentazione diversi, separati da giunti di costruzione, è necessario impiegare sistemi di trasferimento del taglio, quali barrotti o  sistemi prefabbricati in acciaio. Tali collegamenti a taglio devono però consentire il libero scorrimento tra i diversi campi della piastra.

NOTA (*02.3.1): È importante sottolineare come i giunti di costruzione non siano semplici “riprese di getto”. Non è infatti casuale che questi giunti, unanimemente considerati dagli operatori come il “tallone di Achille” di tutte le pavimentazioni di calcestruzzo per la “quantità” di manutenzione che generalmente richiedono. Due piastre adiacenti, infatti, pur deformandosi in modo diverso, devono consentire il trasferimento delle tensioni da flessione innescate dai carichi d’esercizio, per limitare il degrado dei bordi causato dai microurti dovuti ai cicli di carico e ai passaggi e, nello stesso tempo, devono impedire che si verifichino traslazioni relative in direzione verticale e rotazioni relative tra le due porzioni del pavimento. In altri termini, il giunto deve consentire il libero espletamento delle traslazioni relative orizzontali in direzione ortogonale al piano del giunto, causate, in genere, da dilatazioni o contrazioni termiche, da contrazioni di ritiro igrometrico del pavimento e deve impedire che si verifichino traslazioni relative in direzione verticale e rotazioni relative tra le due porzioni adiacenti del pavimento.

(A) = movimenti relativi che debbono essere impediti da un giunto di costruzione funzionalmente corretto - (B) = movimenti relativi che non debbono essere consentiti da un giunto di costruzione funzionalmente corretto.

Giunti di costruzione e rete elettrosaldata

Un errore, che non è difficile riscontrare, nei giunti di costruzione, è il posizionamento “passante” dell’eventuale armatura di rete elettrosaldata, in corrispondenza del giunto di costruzione. Così posta infatti, la rete si oppone ai movimenti traslatori, che dovrebbero invece essere consentiti dal giunto, provocando l’innesco di lesioni significative.

Giunti di contrazione e controllo in CNR – DT 211/2014

I giunti di contrazione sono preposti ad assorbire i movimenti termoigrometrici della piastra di calcestruzzo quali le dilatazioni dovute a escursioni termiche (nel caso di pavimentazioni esterne) e le contrazioni dovute al ritiro igrometrico del calcestruzzo. i giunti di contrazione che come è noto, interessano soltanto una parte superficiale della piastra (mediamente 1/ 4 o 1/5  dello spessore) possono essere realizzati per sagomatura del conglomerato fresco, con appositi attrezzi o, costruiti successivamente, mediante taglio.

Nel caso dei tagli questi devono essere realizzati prima possibile, sempre in funzione delle condizioni climatiche ambientali, del tipo di cemento e del rapporto acqua/cemento, allo scopo di prevenire fessurazioni indesiderate dovute al ritiro impedito del calcestruzzo. Generalmente dovrebbero essere eseguiti entro le 24 ore dal getto e non oltre le 48 ore, salvo condizioni di stagionatura particolari. (vedere il documento: “Giunti di contrazione: misure di contenimento delle criticità”).

I riquadri che si vengono a formare con la creazione dei giunti di contrazione (e controllo) devono avere la forma più regolare possibile. Il rapporto dei lati, a e b, deve rispettare la condizione:

Giunti particolari, ad esempio lungo il perimetro interno dell'edificio oppure da realizzare per limitare le deformazioni in una zona ritenuta a rischio, devono essere indicati nel progetto. Le protezioni antinfortunistiche delle macchine taglia-giunti di normale utilizzo consentono di prolungare i tagli oltre cm 15 dagli spiccati in elevazione. È da ritenersi pertanto accettabile la conseguente relativa fessurazione di prolungamento del taglio.

Distanza fra i giunti di contrazione e controllo

La distanza tra i giunti (tagli) deve consentire la limitazione dei fenomeni fessurativi da ritiro e l’innalzamento della pavimentazione causata dal ritiro differenziale tra estradosso e intradosso. Generalmente la distanza tra i giunti di contrazione varia da un minimo di 20 fino a un massimo di 35 volte lo spessore della piastra, in funzione del ritiro del calcestruzzo, delle condizioni ambientali, delle condizioni di maturazione e del gradiente di umidità tra estradosso e intradosso.

L’adozione di calcestruzzi fibrorinforzati per esempio con fibre READYMESH, opportunamente progettati, consente incrementi delle distanze normalmente ammissibili sino a valori estremamente interessanti: per esempio le tradizionali distanza fra i giunti, di metri 4 che determinano campiture di m² 16, possono essere incrementate sino a distanze di metri 10, con campiture sino a m² 100. I vantaggi, in termini esecutivi e di riduzione delle criticità d’esercizio sono facilmente intuibili.

Anche prescindendo dai vantaggi insiti nell’adozione di campiture più estese è opportuno sottolineare come l’addizione delle fibre riduca comunque e sensibilmente i rischi di fessurazione, grazie  alla capacità delle fibre di incrementare la resistenza a trazione del calcestruzzo fresco e nelle fasi di primo indurimento che, come è noto, sono i momenti di maggiore scompenso fra la resistenza a trazione del calcestruzzo ordinario e le tensioni indotte dal ritiro.

Sulla “criticità” dei giunti di contrazione/controllo

La costruzione dei giunti di deformazione, con particolare riferimento ai giunti di contrazione e controllo presenta numerosi aspetti di criticità. 

Per una informazione ulteriore si rimanda al documento “Giunti di contrazione: misure di contenimento delle criticità”.

Giunti di dilatazione in CNR – DT 211/2014

I giunti di dilatazione sono preposti a consentire le libere dilatazioni delle pavimentazioni. Ove possibile, per ragioni di economia di lavoro e di riduzione delle discontinuità determinate dai giunti, è bene fare coincidere i giunti di dilatazione con quelli di costruzione. Le modalità di esecuzione sono analoghe ai giunti di costruzione già citate.

Tra le piastre che formano il giunto deve essere inserito un materiale comprimibile il cui spessore possa consentire la dilatazione delle stesse senza che vengano a contatto diretto tra loro. L’inserto comprimibile in questione deve essere dimensionato in relazione alle deformazioni previste a partire dalla fase di realizzazione delle piastre stesse, considerando tanto il ritiro quanto le variazioni termiche.

La dimensione del giunto deve essere tale che, nella massima fase di chiusura, il materiale di riempimento (sigillante), soggetto a pressioni elevate, non fuoriesca dal giunto stesso. In caso di contrazioni particolarmente ampie si consiglia di prendere accorgimenti idonei ad evitare aperture del giunto eccessive all’estradosso della piastra, inserendo specifici apparecchi quali i giunti a pettine o altri accorgimenti opportuni. La profondità dell'eventuale taglio, da realizzarsi in fase successiva per l'inserimento del riempitivo, è ininfluente ai fini delle prestazioni del giunto.

Caratteristiche dei sigillanti secondo CNR-DT 211/2014

La scelta del sigillante più adatto per i giunti dei pavimenti di calcestruzzo ad uso industriale deve essere orientata attraverso la coniugazione di due differenti e fondamentali prestazioni: l’allungamento di lavoro, risultante da calcolo statico, e la durezza Shore, necessaria in funzione delle caratteristiche di traffico previste. La tabella che segue, desunta dal documento CNR-DT 211/2014: “Istruzioni per la progettazione, l’esecuzione ed il controllo delle pavimentazioni di calcestruzzo”, fornisce alcune indicazioni orientative.

Nella pratica costruttiva sono relativamente frequenti anche sigillanti di tipo siliconico, acrilico ed epossidico. ACI 302: “Guide to Sealing Joints in Concrete Structures”, suggerisce l’impiego nella colmatura dei giunti di contrazione, di resine “semirigide” con durezza Shore A di circa 70 ed una conseguente capacità di allungamento che, stante la durezza, è limitata al 20%. Queste condizioni comportano la formazione di tagli piuttosto sottili.

Nelle valutazioni inerenti la colmatura sigillante dei giunti è opportuno considerare anche il differente comportamento stagionale, delle sezioni di sigillatura e del materiale, in funzione delle condizioni termiche, stagionali caratterizzanti la colmatura stessa.

A proposito di dilatazione termica lineare

La temperatura è un indice dell’agitazione (velocità di vibrazione) delle particelle dei solidi. Con l’aumentare della temperatura le particelle aumentano la loro velocità di vibrazione ed hanno quindi bisogno di uno spazio maggiore. La condizione accennata è espressa dal “coefficiente di dilatazione lineare, indicato con l, che definisce numericamente l’allungamento subito da un campione di lunghezza unitaria per ogni grado centigrado (° C) di incremento della temperatura.

La dilatazione termica lineare rappresenta un fattore rilevante per le strutture e le pavimentazioni esterne, esposte: 1 metro lineare di calcestruzzo, riscaldato di 1° C, si allunga di metri 0,000012. Si rammenta che l’efficienza del conglomerato cementizio armato è una conseguenza della pratica corrispondenza fra il coefficiente di dilatazione lineare del calcestruzzo e dell’acciaio.

Prodotti ed accessori Azichem per i giunti

Il programma di fornitura AZICHEM comprende numerosi prodotti adatti per la costruzione e la riparazione dei giunti nelle pavimentazioni di calcestruzzo.

Riferimenti bibliografici

V. ALUNNO ROSSETTI, A. FERRARO: “Giunti delle pavimentazioni in calcestruzzo: aspetti tecnologici” e “Difetti delle pavimentazioni in calcestruzzo”; American Concrete Institute ACI 302.1R: “Guide for Concrete Floor and Slab Construction”; ACI 504R-90: “Guide to Sealing Joints in Concrete Structures”; UNI 11146:2005 “: Pavimenti in calcestruzzo ad uso industriale - Criteri per la progettazione, la costruzione ed il collaudo”; CNR – Consiglio Nazionale delle Ricerche: “Istruzioni per la Progettazione, l’Esecuzione ed il Controllo delle Pavimentazioni di Calcestruzzo”; Ente Nazionale COMPAVIPER: “Codice di buona pratica”; S. TATTONI: “Patologie e degrado delle pavimentazioni industriali”; G. BEBI, E. MOCCO: “Pavimentazioni industriali in calcestruzzo. Cause ricorrenti di contestazione”; R. AICARDI: “Il pavimento, il calcestruzzo, l’industria” (CON.PAV.I); S. COLLEPARDI, L. COPPOLA, R. TROLI: “I giunti nei pavimenti, il ritiro, i giunti di contrazione”; P. A. OKAMOTO, P. J. NUSSBAUM, K.D. SMITH, M. I. DARTER, T. P. WILSON, C. L. WU, D. TAYABJI: “Guidelines for Timing Contraction Joint Sawing and Earliest Loading for Concrete Pavements“; ACPA - American Concrete Pavement Association: “Design and Construction of Joints for Concrete Highways” and “Cracking of Concrete Pavements”; PCA – Portland Cement Association: “Placing and Finishing Concrete”.