Un calcestruzzo ad alte prestazioni (BHP) (o calcestruzzo ad alte prestazioni) è un calcestruzzo caratterizzato da una resistenza a compressione molto elevata, poiché è maggiore di 50 MPa a 28 giorni, e proprietà eccezionali allo stato fresco (soprattutto in termini di viscosità), breve o lungo termine.
Il calcestruzzo ad alte prestazioni è apparso alla fine degli anni '80.
Le leggi di resistenza legante concreta alla composizione sono esposti alla fine del XIX ° secolo con, in particolare, l'ingegnere francese Féret, ma non vengono utilizzati immediatamente. Fino alla fine degli anni '40 , la formulazione del calcestruzzo era molto semplice: 800 litri di ghiaia , 400 litri di sabbia , da 4 a 8 sacchi di cemento e molta acqua, questa ricetta non dovrebbe sempre corrispondere esattamente a un metro cubo, ma si fisserebbe e si indurirebbe. Con fattori di sicurezza di rottura dell'ordine di tre in strutture semplici, i rischi erano minimi.
Negli anni '40 sappiamo che per ottenere cemento bisogna ridurre al minimo la percentuale di vuoti. M. Duriez precisa quindi che è consigliabile arrivare ad un'ossatura la cui superficie specifica sia minima dando un calcestruzzo che, posto in opera con il dosaggio prescritto di cemento e l'acqua minima necessaria per la bagnatura di tutti i grani. cemento, forma un insieme omogeneo senza vuoti.
Negli anni '80 abbiamo scoperto un modo per ridurre questi vuoti con l'aggiunta di microparticelle e additivi come i plastificanti, dando vita così a calcestruzzi ad alte prestazioni.
Per migliorare le prestazioni di un calcestruzzo, si consiglia di ridurne la porosità agendo sullo scheletro granulare (granulometria) mediante l'aggiunta di particelle ultrafini del tipo "silice fume", l'aggiunta di un superfluidificante /ad alto additivo. e riducendo il rapporto acqua/cemento.
L'utilizzo di "superfluidificanti/riduttore d'acqua alta" permette di ridurre l'acqua nel calcestruzzo ad una consistenza uguale, con conseguente eliminazione di un grande volume non mobilitato dall'acqua necessaria per l'idratazione del cemento . Il rapporto acqua/cemento è quindi compreso tra 0,30 e 0,40 mentre normalmente è compreso tra 0,45 e 0,60 per il calcestruzzo normale.
La composizione di un calcestruzzo ad alte prestazioni è generalmente la seguente: da 750 a 950 kg/m 3 di truciolo, 700 kg/m 3 di sabbia, da 350 a 500 kg/m 3 di cemento di classe 52,5 N o R e un "fumo di silice "tipo addizione. L'aggiunta di un "superfluidificante/riduttore di acqua alta" a un livello compreso tra l'1 e il 2% del peso del cemento consente di ridurre il volume d'acqua richiesto ad un valore compreso tra 140 e 160 litri/m 3 .
L'uso di particelle ultrafini di larghezza inferiore a un micron aiuta a ridurre ulteriormente la porosità, ma viene utilizzato principalmente per calcestruzzi ad altissime prestazioni (BTHP).
Le particelle ultrafini utilizzate sono principalmente fumi di silice, contenenti oltre il 90% di ossido di silicio, un sottoprodotto dell'industria del ferrosilicio.
Questi fumi di silice hanno una doppia azione. Oltre a ridurre i vuoti, svolgono anche un ruolo catalitico con la calce viva, legato al loro carattere pozzolanico.
Questo tipo di calcestruzzo unisce i vantaggi del calcestruzzo ad altissime prestazioni e del calcestruzzo fibrorinforzato . Rispetto ai normali calcestruzzi contengono più cemento, un minor rapporto acqua/cemento, inerti e fibre a grande granulometria.
A causa della presenza di superfluidificanti, il calcestruzzo ad alte prestazioni è molto facile da manovrare. I valori di sag sono misurati al cono o alla tabella di impatto per una classe S4 o F5 (fluido) nella maggior parte dei casi. La fluidità di tale calcestruzzo consente facilità di realizzazione, in particolare con buon riempimento dei casseri e rivestimento completo delle armature, anche in zone dove l'armatura è molto densa. Questa facilità di realizzazione consente inoltre di ridurre i tempi di esecuzione e permette di realizzare getti complessi in condizioni di difficile accesso, come ad esempio rimontaggi a grande altezza (caso dei piloni del viadotto di Millau ).
La porosità e la permeabilità di questi calcestruzzi migliorano anche la durabilità. Lo stesso vale per la resistenza agli attacchi chimici come quelli che il calcestruzzo può subire in ambiente marino o aggressivo (cemento classe PM-ES) e la resistenza al gelo. La resistenza agli agenti aggressivi (ioni cloro, solfati, acqua di mare, acidi, ecc.), il basso rischio di corrosione delle armature, l'elevata resistenza al ciclo gelo-disgelo e alla scheggiatura nonché la bassa permeabilità sono tutte proprietà che qualificano questo calcestruzzo come durevole.
Tuttavia, a causa della sua composizione specifica che utilizza in particolare materiali come i fumi di silice, è difficile prevederne la durata. Il programma europeo Lifecon ha permesso di confrontare diverse strutture costruite in ambienti molto specifici ei relativi dati teorici, per sviluppare diversi modelli di degrado. Sono state redatte anche le linee guida sulla valutazione della vita, la classificazione EN 206 e le raccomandazioni del settore per le applicazioni BHP.
I calcestruzzi sono classificati in base alla loro resistenza alla compressione a 28 giorni. I calcestruzzi ad alte prestazioni hanno un'elevata resistenza.
| Classe | Resistenza alla compressione a 28 giorni (MPa) |
|---|---|
| Calcestruzzo ordinario | da 16 a 40 |
| Calcestruzzo ad alte prestazioni | da 45 a 60 |
| Calcestruzzo ad altissime prestazioni | da 65 a 100 |
| Calcestruzzo ad altissime prestazioni | > 150 (EIFFAGE con BSI può raggiungere i 195 MPA)
e BOUYGUES 250 Mpa |
Lo scorrimento è molto inferiore a quello del calcestruzzo convenzionale. Il coefficiente di creep, pari al rapporto tra deformazione ritardata e deformazione istantanea, è compreso tra 1 e 1,5 per BHP mentre è 2 per i calcestruzzi ordinari.
Il calcestruzzo ad alte prestazioni è sottoposto agli stessi tipi di prove del calcestruzzo ordinario nel contesto della loro conformità alla norma NF EN 206-1, ad esempio:
- Consistenza misurata al cono di Abrams
- Resistenza alla compressione
Ci sono anche vari test aggiuntivi per misurare le proprietà del calcestruzzo ad alte prestazioni sia nella fase di sviluppo della formulazione, sia durante i controlli di convenienza o in loco.
- Spargimento al tavolo vibrante
- Reometro
- Metodo AFREM stucco
- Metodo della malta cementizia equivalente (MBE)
Le elevate resistenze a breve termine da 24 a 3 giorni secondo CCTP consentono un rapido distacco e una rapida precompressione. Pertanto, i BHP vengono utilizzati per le strutture: precompresse, prefabbricate, gettate in opera ...
Queste elevate proprietà in giovane età portano a consigliare l'uso di questo BHP per strutture soggette a forti sollecitazioni meccaniche (grattacieli, ponti, serbatoi, centrali nucleari, ecc.). La resistenza in ambiente aggressivo porta a consigliarli per lavori in ambiente marino o aggressivo. Infine, quando il calcestruzzo deve essere pompato a grandi altezze, BHP è consigliato per la sua grande manovrabilità.
La torre EDF a La Défense è alta 165 metri. L'utilizzo di un BHP tipo B80 per i pilastri di facciata ha consentito di limitare il diametro dei pilastri più carichi a 1,30 m .
I pali delle torri Coeur Défense hanno un diametro di 1,10 m e sono stati realizzati con un BHP B80.
| Data di invenzione | Nome depositato | Sviluppatore | Stress da compressione a 28 giorni |
| 1990 | Ducorit | ITW WindGroup | 90MPa |
| 1998 | duttale | Lafarge , Rhodia , Bouygues | 150 MPa |
| 1998 | BSI | Eiffage , Sika | 150 MPa |
| 2000 | CEMTECmultiscala | IFSTTAR (ex-LCPC) , EPFL | 60MPa |
| 2000 | BCV | Vicat , Vinci | 130MPa |
| 2004 | Effix Design | Cementi Calcia | 130MPa |
| 2005 | M2C | Jungwirth, EPFL - ENAC - IS-BETON | 180MPa |
| 2005 | CARDIFRC | Karihaloo, Università di Cardiff | 185MPa |