Malte a base calce per il retrofit edifici esistenti
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CARATTERIZZAZIONE FISICO-MECCANICA E TERMO-IGROMETRICA DI MALTE A CALCE
ING. LUCA LAGHI – FERRARA, 27 MARZO 2014
www.certimac.it
AGENDA
1. CERTIMAC OVERVIEW;
2. CONTESTO NORMATIVO ED APPLICABILITA’ DEI METODI;
3. METODI DI CARATTERIZZAZIONE FISICO-MECCANICA PER MALTE A BASE CALCE:
• Valutazione della Res. Meccanica a Flessione e Compressione;
• Determinazione del Modulo Elastico in Compressione;
• Determinazione del Legame di Aderenza per Trazione diretta;
• Determinazione della Resistenza a Taglio;
• Determinazione dell’Assorbimento d’acqua;
• Determinazione della Permeabilità all’acqua liquida;
4. METODI DI CARATTERIZZAZIONE TERMO-IGROMETRICA PER MALTE A BASE CALCE:
• Determinazione della Conducibilità Termica;
• Determinazione della permeabilità al Vapore (grado di traspirabilità);
• Determinazione della resistenza al Gelo/Disgelo;
AGENDA
1. CERTIMAC OVERVIEW;
2. CONTESTO NORMATIVO ED APPLICABILITA’ DEI METODI;
3. METODI DI CARATTERIZZAZIONE FISICO-MECCANICA PER MALTE A BASE CALCE:
• Valutazione della Res. Meccanica a Flessione e Compressione;
• Determinazione del Modulo Elastico in Compressione;
• Determinazione del Legame di Aderenza per Trazione diretta;
• Determinazione della Resistenza a Taglio;
• Determinazione dell’Assorbimento d’acqua;
• Determinazione della Permeabilità all’acqua liquida;
4. METODI DI CARATTERIZZAZIONE TERMO-IGROMETRICA PER MALTE A BASE CALCE:
• Determinazione della Conducibilità Termica;
• Determinazione della permeabilità al Vapore (grado di traspirabilità);
• Determinazione della resistenza al Gelo/Disgelo;
COMPETENZE CERTIMAC OVERVIEW: CHI E’ CERTIMAC 1
Laboratorio privato di Ricerca, Certificazione e Prove sui materiali opera dal 1993 a supporto dell’Industria delle Costruzioni.
CertiMaC è Laboratorio Accreditato della Rete Alta Tecnologia Emilia-Romagna - Piattaforma Costruzioni.
Nell’ambito del Tecnopolo di Ravenna, CertiMaC è stato scelto dalla Regione Emilia-Romagna come laboratorio di riferimento per la ricerca sui materiali. La divisione MITAI di CertiMaC - Materiali Innovativi e Tecnologie per Applicazioni Industriali - svolge attività di ricerca industriale, sviluppo sperimentale e trasferimento tecnologico a favore dell’Industria regionale e nazionale.
fondato e partecipato da:
COMPETENZE
EFFICIENZA ENERGETICA SOSTENIBILITA’
SICUREZZA
Sviluppo, messa a punto e qualificazione di materiali e
soluzioni per l’involucro intelligente
CARATTERIZZAZIONI MARCATURA CE
MARCHI QUALITÀ
Test, analisi e prove per la qualità e le prestazioni
dei materiali e degli edifici
PRODOTTI INNOVATIVI
PROCESSI PIU’ EFFICIENTI NUOVE TECNOLOGIE
Centro ricerche per l’innovazione dei materiali: Edilizia – Restauro – Meccanica – Energia e Ambiente
Qualità e Certificazione Ecoefficiency Competence Center
Ricerca e Innovazione
COMPETENZE 2
SERVIZI ALLE IMPRESE _Ecoefficiency Competence Center
ENERGIA SOSTENIBILITÀ SICUREZZA Sono i 3 parametri lungo i quali sviluppiamo progetti di ricerca, nuove metodologie di testing, iniziative di trasferimento tecnologico, interventi diretti sul costruito per offrire a produttori e progettisti le soluzioni più avanzate rese disponibili dal mondo della Ricerca.
audit energetico
analisi e controlli in opera
efficientamento energetico
certificazione energetica edifici
monitoraggio consumi ongoing
sviluppo materiali simulazioni
sviluppo e realizzazione prototipi
sviluppo sistemi e tecnologie
ottimizzazione prodotti e processi
SERVIZI ALLE IMPRESE _Ecoefficiency Competence Center 3
SERVIZI ALLE IMPRESE _Qualità e Certificazione
Certificazione proprietà termiche ed igrometriche
Analisi chimiche, fisiche, strutturali
Resistenza al gelo-disgelo e agenti atmosferici
Prove di durabilità
Marcatura CE
Attestati di Conformità e Qualità
Ricerca normativa e pre-normativa
CARATTERIZZAZIONI. MARCATURA CE. MARCHI DI QUALITÀ.
Competenze specialistiche e strumentazioni tecniche all'avanguardia fanno di CertiMaC il laboratorio di riferimento per la certificazione dei materiali dell'involucro edilizio: laterizi, malte, intonaci, cementi, calcestruzzi e prodotti innovativi.
SERVIZI ALLE IMPRESE _Qualità e Certificazione
4
MATERIALI. PROCESSI. TECNOLOGIA.
Il 50% delle Risorse Umane del laboratorio è dedicata a progetti di Ricerca & Sviluppo in collaborazione con le aziende sui temi della Sicurezza, dell'Efficienza Energetica, dell’Involucro Intelligente e della Sostenibilità.
CertiMaC, nel ruolo di interfaccia tra Ricerca e Industria, mette a disposizione delle imprese una rete di capacità tecnico-scientifiche, competenze, attrezzature e dotazioni presenti presso il laboratorio e presso i suoi partner scientifici – CNR ed ENEA - per attività di:
trasferimento di competenze e tecnologie
sviluppo materiali innovativi
formazione risorse umane
accesso guidato ai finanziamenti pubblici
europrogettazione
SERVIZI ALLE IMPRESE _Ricerca e Innovazione
5
TECNOPOLO MITAI AREA DI RICERCA DEDICATA A TECNOLOGIE E MATERIALI INNOVATIVI
PER EDILIZIA, MECCANICA, ENERGIA E AMBIENTE TECNOPOLO MITAI
QUALCHE DATO Co-finanziato dai fondi europei del 7°Programma Quadro
Fa parte della Rete dei Tecnopoli per l’Alta Tecnologia in Emilia-Romagna
Sorge a Faenza, nel distretto della ricerca sui materiali, spazio di eccellenza in cui si concentrano risorse strategiche per lo sviluppo dell'Industria, della Ricerca e dell’Innovazione.
Gestito da CertiMaC con la partecipazione di CNR-ISTEC ed ENEA per le attività di Ricerca e con il supporto di Centuria – Agenzia per l’Innovazione della Romagna per la Disseminazione.
LINEE DI RICERCA 1. SUPERFICI FUNZIONALIZZATE 2. MATERIALI COMPOSITI CERAMICI E POLIMERICI 3. MATERIALI INNOVATIVI PER L’INVOLUCRO 4. MATERIALI E TECNOLOGIE INNOVATIVE ED ECO-COMPATIBILI PER IL RESTAURO E I BENI CULTURALI TEAM
10 Ricercatori Dedicati
14 Ricercatori Strutturati
ALCUNE REFERENZE 7
CertiMaC oggi:
CertiMaC domani:
Know-how specialistico maturato in oltre dieci anni di attività e strumentazioni tecniche in continuo
ampliamento secondo l’evoluzione della tecnologia fanno di CertiMaC il laboratorio di riferimento per i
materiali dell’involucro edilizio
Soci fondatori
Partner Scientifici
Il partner tecnico-scientifico per chi vuole Innovare per Crescere
NETWORK E PROSPETTIVE 8
RICERCA E INDUSTRIA SI INCONTRANO
Per facilitare il percorso di innovazione dell‘industria regionale, nasce la figura degli Innovation Specialist. Dotati di un mix integrato di competenze tecnico-scientifiche e di business, gli Innovation Specialist agevolano l'incontro tra Domanda e Offerta di Ricerca e Trasferimento di Tecnologia, seguendo i progetti in tutte le loro fasi di sviluppo.
Efficienza Energetica Sostenibilità Innovazione dei Materiali Energie Rinnovabili Energia & Ambiente
Costruzioni Automotive Aeronautica Aerospaziale Meccanica
Sostegno all’Innovazione R&S Consulenza Formazione Bandi e Finanziamenti
INNOVATION POINT _Soluzioni concrete per lo sviluppo delle imprese
9
AGENDA
1. CERTIMAC OVERVIEW;
2. CONTESTO NORMATIVO ED APPLICABILITA’ DEI METODI;
3. METODI DI CARATTERIZZAZIONE FISICO-MECCANICA PER MALTE A BASE CALCE:
• Valutazione della Res. Meccanica a Flessione e Compressione;
• Determinazione del Modulo Elastico in Compressione;
• Determinazione del Legame di Aderenza per Trazione diretta;
• Determinazione della Resistenza a Taglio;
• Determinazione dell’Assorbimento d’acqua;
• Determinazione della Permeabilità all’acqua liquida;
4. METODI DI CARATTERIZZAZIONE TERMO-IGROMETRICA PER MALTE A BASE CALCE:
• Determinazione della Conducibilità Termica;
• Determinazione della permeabilità al Vapore (grado di traspirabilità);
• Determinazione della resistenza al gelo/disgelo;
CONTESTO NORMATIVO ED APPLICABILITA’ DEI METODI 1
Vuoto normativo per malte a calce e malte storiche per quanto riguarda i metodi di caratterizzazione fisico-meccanica
e termo-igrometrica;
Implementazione standard normativi del settore «cementi» e «premiscelati cementizi» secondo la prassi:
Contesto Normativo
Metodo di Prova
Standard di Riferimento
Malte a Base di Leganti Inorganici
Malte a Base di Leganti Organici
Malte per Intonaco
Malte per Muratura
Resistenza Meccanica a Flessione e
Compressione
UNI EN 1015-11 UNI EN 12190
Modulo Elastico In Compressione
UNI EN 13412
Aderenza per Trazione Diretta
UNI EN 1015-12 UNI EN 1542
Resistenza iniziale a Taglio
UNI EN 1052-3
Assorbimento d’acqua per Capillarità
UNI EN 1015-18
Permeabilità all’acqua liquida
UNI EN 1062-3
CONTESTO NORMATIVO ED APPLICABILITA’ DEI METODI 2
Metodo di Prova
Standard di Riferimento
Malte a Base di Leganti Inorganici
Malte a Base di Leganti Organici
Malte per Intonaco
Malte per Muratura
Determinazione della
Conducibilità termica
UNI EN 1745 UNI EN 12664
Determinazione della
Permeabilità al Vapore
UNI EN 1015-19 UNI EN ISO
10572
Resistenza al Gelo/disgelo
PrEN 1015-14
Resistenza al Gelo/disgelo
UNI EN 13687-3
AGENDA
1. CERTIMAC OVERVIEW;
2. CONTESTO NORMATIVO ED APPLICABILITA’ DEI METODI;
3. METODI DI CARATTERIZZAZIONE FISICO-MECCANICA PER MALTE A BASE CALCE: • Valutazione della Res. Meccanica a Flessione e Compressione;
• Determinazione del Modulo Elastico in Compressione;
• Determinazione del Legame di Aderenza per Trazione diretta;
• Determinazione della Resistenza a Taglio;
• Determinazione dell’Assorbimento d’acqua;
• Determinazione della Permeabilità all’acqua liquida;
4. METODI DI CARATTERIZZAZIONE TERMO-IGROMETRICA PER MALTE A BASE CALCE:
• Determinazione della Conducibilità Termica;
• Determinazione della permeabilità al Vapore (grado di traspirabilità);
• Determinazione della resistenza al gelo/disgelo;
SERVIZI ALLE IMPRESE _Ecoefficiency Competence Center
1. METODI DI CARATTERIZZAZIONE FISICO-MECCANICA 2. Valutazione della Res. Meccanica a Flessione e Compressione
1
Campioni di dimensione 40x40x160 mm formati in appositi stampi;
Realizzazione della prova standard al 28° giorno di stagionatura;
Applicazione del carico in assenza di urti con velocità di applicazione costante in modo da ottenere la
rottura in un periodo di tempo compreso tra 30 e 90 s.
Condizioni Generali di Prova – Malte da Intonaco e Muratura a base di leganti INORGANICI
Stampi per la formatura dei campioni Tipico Esempio di Campioni per prove meccaniche
SERVIZI ALLE IMPRESE _Ecoefficiency Competence Center
1. METODI DI CARATTERIZZAZIONE FISICO-MECCANICA 2. Valutazione della Res. Meccanica a Flessione e Compressione
2
Prova di Flessione a 3 punti (Fig. 1 – setting prova);
Implementazione del Test in controllo di corsa (0.5-1 mm/min – 20 Hz Sample Rate);
Applicazione del carico in assenza di urti con velocità di applicazione costante tra 50 e 100 N/s in
modo da ottenere la rottura in un periodo di tempo compreso tra 30 e 90 s.
Res. Meccanica a Flessione
Figura 1 – Setting Prova Campione in Prova
Dove: - F = Carico massimo applicato (N); - l = Span, porzione di provino soggetta ad inflessione (mm); - b,d = Dimensioni interne dello stampo (sezione trasversale nominale - 40x40 (mm)).
SERVIZI ALLE IMPRESE _Ecoefficiency Competence Center
1. METODI DI CARATTERIZZAZIONE FISICO-MECCANICA 2. Valutazione della Res. Meccanica a Flessione e Compressione
3
Prova di Compressione Monoassiale realizzata sulle due metà dei campioni
risultati dalla prova di res. a flessione (Fig. 1 – setting prova);
Implementazione del Test in controllo di corsa (0.5-1 mm/min – 20 Hz
Sample Rate);
Applicazione del carico mediante snodo sferico in assenza di urti con
velocità di applicazione costante tra 50 e 500 N/s in modo da ottenere la
rottura in un periodo di tempo compreso tra 30 e 90 s;
Posizionamento del campione a 16 mm dal bordo non fratturato.
Res. Meccanica a Compressione
Figura 1 – Setting Prova
Dove: - F = Carico massimo applicato (N); - b,d = Sezione trasversale nominale - 40x40 (mm).
SERVIZI ALLE IMPRESE _Ecoefficiency Competence Center
1. METODI DI CARATTERIZZAZIONE FISICO-MECCANICA 2. Determinazione del Modulo Elastico in Compressione
4
Prova di Compressione Monoassiale realizzata su campioni di dimensione 40x40x160 mm;
Applicazione di dispositivi di misura della deformazione parallelamente all’asse longitudinale con
lunghezza di misurazione di 50 mm e sensibilità di misura inferiore ai 50 μm/m;
Implementazione del Test in controllo di corsa (0.5-1 mm/min – 20 Hz Sample Rate);
Applicazione del carico mediante snodo rigido in assenza di urti con velocità di applicazione costante e
tale che la sollecitazione aumenti con la seguente velocità: 0.6±0.4 MPa/s;
Determinazione Del Modulo Elastico Secante - Malte da Muratura a base di Leganti INORGANICI
Misura della Deformazione mediante Strain Gauge Misura della Deformazione mediante Estensimetro Meccanico
SERVIZI ALLE IMPRESE _Ecoefficiency Competence Center
1. METODI DI CARATTERIZZAZIONE FISICO-MECCANICA 2. Determinazione del Modulo Elastico in Compressione
5 Fasi di Prova: Precarico
Ciclo di Precarico – (N) vs (s)
Il ciclo di PRECARICO prevede:
applicazione della sollecitazione σ2 pari a 0.5 N/mm2,
corrispondente a 800 N circa, con vel. di avanzamento
del pistone pari a 0.5 mm/min;
mantenimento per 60 s al medesimo livello di
sollecitazione e rilevazione della deformazione ε2;
aumento successivo del carico fino ad un terzo del
valore di σC = σ1;
mantenimento per 60 s al medesimo livello di
sollecitazione e rilevazione della deformazione ε1;
Ciclo di Precarico a confronto – (N) vs (s)
Il ciclo di PRECARICO viene ripetuto due volte:
Affinché si verifichi un andamento del carico
sufficientemente lineare nei periodi di sosta e tale da
rimanere al valore nominale ±10%;
Il ciclo di CARICO prevede:
applicazione della sollecitazione σ2 pari a 0.5 N/mm2,
corrispondente a 800 N circa, con vel. di avanzamento del pistone
pari a 0.5 mm/min;
mantenimento per 60 s al medesimo livello di sollecitazione e
rilevazione della deformazione ε2;
aumento successivo del carico fino a rottura con misura della
variazione di deformazione Δε nel passaggio σ2 - σ1 (Δσ1);
Completamento della misura di deformazione Δε
nell’intervallo temporale di 30 s;
Determinazione del Carico si Rottura σf;
Determinazione del Modulo Elastico Secante E:
SERVIZI ALLE IMPRESE _Ecoefficiency Competence Center
1. METODI DI CARATTERIZZAZIONE FISICO-MECCANICA 2. Determinazione del Modulo Elastico in Compressione
6 Fasi di Prova: Carico
Correlazione Stress (MPa) vs Strain (mm/mm)
Ciclo di Carico – (N) vs (s)
Dove: - Δσ = Variazione si sollecitazione (MPa); - Δε = Variazione di deformazione (mm/mm);
SERVIZI ALLE IMPRESE _Ecoefficiency Competence Center
1. METODI DI CARATTERIZZAZIONE FISICO-MECCANICA 2. Determinazione del Modulo Elastico in Compressione
7 Determinazione Del Modulo Elastico Dinamico – Malte da Muratura a base di Leganti INORGANICI
L’analisi prevede:
Misura della massa volumica del Campione attraverso valutazione dei parametri dimensionali (40x40x160
mm) e della massa. Disposizione del campione su appositi supporti rigidi di dimensione e sezione variabili
in funzione del tipo di parametro ricercato;
Eccitazione impulsiva del campione mediante apposito «martelletto» ;
Acquisizione mediante microfono delle frequenze di risonanza eccitate mediante martelletto;
Valutazione della frequenza fondamentale di risonanza mediante elaborazione FFT ed implementazione di
correlazioni ad hoc;
Screenshot Oscilloscopio e FFT
Impianto per la Misura del Mod. Elastico Dinamico
Dove: - m = Massa campione (g); - b,l,h = parametri dimensionali (mm); - f = frequenza di risonanza (Hz),
Risonanza
SERVIZI ALLE IMPRESE _Ecoefficiency Competence Center
1. METODI DI CARATTERIZZAZIONE FISICO-MECCANICA 2. Determinazione del Legame di Aderenza per Trazione diretta
8 Condizioni generali di Prova – Malte da Intonaco di ogni tipo Campioni costituiti da un substrato in laterizio o calcestruzzo di dimensione 120x250x50 mm con
assorbimento d’acqua noto XX kg/m2min sul quale viene deposto uno strato di malta a spessore 10±1
mm;
Realizzazione della prova standard al 28° giorno di stagionatura;
Carotaggio di diametro 2’’ per una profondità tale da incidere il substrato per 2 mm circa;
Applicazione mediante apposito collante epossidico di placchetta metallica;
Applicazione del carico in assenza di urti con velocità di applicazione costante compresa tra 0.003 e 0.100
N/(mm2 s) in modo da ottenere la rottura in un periodo di tempo compreso tra 20 e 60 s;
Campione per prove di Aderenza Campione con placchetta metallica incollata
SERVIZI ALLE IMPRESE _Ecoefficiency Competence Center
1. METODI DI CARATTERIZZAZIONE FISICO-MECCANICA 2. Determinazione del Legame di Aderenza per Trazione diretta
9
Prova di Trazione Monoassiale (Fig. 1 – setting prova) atta a definire la resistenza a
trazione/strappo/pull-off dell’interfaccia malta - substrato;
Implementazione del Test in controllo di corsa (0.9 mm/min – 20 Hz Sample Rate);
Applicazione del carico mediante snodo in assenza di urti con velocità di applicazione costante;
Determinazione del carico di rottura e valutazione ex-post della modalità di rottura.
Figura 1 – Setting Prova
Modalità di Rottura corretta all’interfaccia mnalta/substrato
Dove: - FU = Carico massimo applicato (N); - A = Superficie di aderenza soggetta a trazione (mm2);
SERVIZI ALLE IMPRESE _Ecoefficiency Competence Center
1. METODI DI CARATTERIZZAZIONE FISICO-MECCANICA 2. Determinazione della Resistenza a Taglio
10
Campioni costituiti da n° 3 mattoni in laterizio di res. alla compressione nota e n° 2 giunti di malta per
valutare la res. iniziale a taglio di malte ad uso strutturale;
Campioni con spessore del giunto di malta compreso tra 8 e 15 mm e fatti maturare in condizioni di
precompressione tale da ottenere sul muretto uno sforzo verticale compreso tra 0.002 e 0.005
N/mm2;
Realizzazione della prova standard al 28° giorno di stagionatura in condizione
di precompressione laterale zero;
Post-elaborazione mediante metodo statistico per determinare la res. iniziale
a taglio caratteristica
Condizioni Generali di Prova – Malte da Muratura a base di leganti Inorganici
Campione di prova
SERVIZI ALLE IMPRESE _Ecoefficiency Competence Center
1. METODI DI CARATTERIZZAZIONE FISICO-MECCANICA 2. Determinazione della Resistenza a Taglio
11 Prova di Taglio (Fig. 1 – setting prova) mediante sollecitazione della sezione trasversale impegnata dal
doppio giunto di malta.
Estremità del campione sistemate su appoggi metallici a rulli il cui spessore, sia degli appoggi che dei rulli,
è pari a 12 mm e la cui larghezza è superiore a quella del campione in prova. Ottimizzazione
dell’interfaccia rullo/campione mediante l’interposizione di un sottile strato di materiale deformabile;
Applicazione del carico mediante snodo sferico ed implementazione del Test in controllo di corsa (0.5÷2
mm/min – 20 Hz Sample Rate) in maniera tale da garantire una velocità di applicazione del carico
compresa tra 0.1÷0.4 (N/mm2)/min;
Determinazione del carico di rottura e valutazione ex-post della modalità di rottura.
Dove: - fv0i = Resistenza a Taglio del singolo provino (N/ mm2) - Fi,max = Carico massimo di Taglio (N); - Ai = Area trasversale del provino e parallela al giunto di malta (mm2).
Figura 1 – Setting Prova
SERVIZI ALLE IMPRESE _Ecoefficiency Competence Center
1. METODI DI CARATTERIZZAZIONE FISICO-MECCANICA 2. Determinazione dell’Assorbimento d’acqua
12
Prova di Assorbimento d’acqua realizzata su campioni di dimensione
40x40x80 mm;
La prova mira a quantificare la quantità d’acqua assorbita dal materiale in
esame per capillarità forzando un fenomeno di risalita monodimensionale in
un campione esposto all’acqua da un lato ed all’ambiente di laboratorio
dall’altro, con tutte le superfici laterali sigillate;
Realizzazione della prova standard al 28° giorno di stagionatura;
Immersione per 5÷10 mm al di sotto del pelo libero e mantenimento del
livello lungo l’intera durata della prova;
Post-elaborazione mediante pesatura dopo 1,5h o 24h di esposizione e
valutazione della penetrazione dell’acqua all’interno
Condizioni Generali di Prova – Malte da Intonaco e Muratura a base di Leganti inorganici
Figura 1 – Setting Prova
Dove: - M1 = massa del provino valutata dopo immersione per un tempo pari a 10’ (kg); - M2 = massa del provino valutata dopo immersione per un tempo pari a 90’ (kg);
Dove: - M0 = massa del provino valutata al tempo zero (kg); - M3 = massa del provino valutata dopo immersione per un tempo pari a 24h (kg);
SERVIZI ALLE IMPRESE _Ecoefficiency Competence Center
1. METODI DI CARATTERIZZAZIONE FISICO-MECCANICA 2. Determinazione della permeabilità all’acqua liquida
13
Prova di Assorbimento d’acqua per capillarità simile alla precedente realizzata su campioni costituiti da un
substrato il laterizio rivestito di malta di dimensione 250x120x50 mm in maniera tale da avere una
superficie minima esposta di 200 cm2;
La prova mira a quantificare la quantità d’acqua assorbita dal materiale in esame per capillarità forzando
un fenomeno di risalita monodimensionale in un campione esposto all’acqua da un lato ed all’ambiente di
laboratorio dall’altro, con tutte le superfici laterali sigillate;
Realizzazione della prova standard al 28° giorno di stagionatura previa sigillatura delle superfici laterali;
Immersione per 5÷10 mm al di sotto del pelo libero ed a una distanza di 10 mm dal fondo con
mantenimento del livello dell’acqua lungo l’intera durata della prova;
Condizioni Generali di Prova – Malte da Intonaco a base di Leganti ORGANICI
Figura 1 – Setting Prova
Campioni sottoposti a Prova
SERVIZI ALLE IMPRESE _Ecoefficiency Competence Center
1. METODI DI CARATTERIZZAZIONE FISICO-MECCANICA 2. Determinazione della permeabilità all’acqua liquida
14 Effettuazione di n° 3 Cicli di Pre-condizionamento dei campioni secondo le seguenti fasi:
Mantenimento in Acqua potabile per 24 h alla temperatura di 23±2 °C;
Mantenimento in forno ventilato per 24 h alla temperatura di 50±2 °C;
Essicazione fino a massa costante ed immersione con valutazioni dell’incremento di massa dopo 10’, 30’,
60’, 120’, 180’, 6h e 24h;
Determinazione della permeabilità all’acqua liquida w come segue:
Dove: - ∆mt = Variazione di massa del provino tra l’istante t (24h) e l’istante iniziale in relazione all’area del campione (kg/m2); - mt = massa del provino all’istante t (kg); - mi = massa del provino all’istante t=0 (kg); - A = sezione di riferimento (m2);
Dove: - ∆mt = Variazione di massa del provino tra l’istante t (24h) e l’istante iniziale in relazione all’area del campione (kg/m2);
Incremento della Massa nel Tempo
AGENDA
1. CERTIMAC OVERVIEW;
2. CONTESTO NORMATIVO ED APPLICABILITA’ DEI METODI;
3. METODI DI CARATTERIZZAZIONE FISICO-MECCANICA PER MALTE A BASE CALCE:
• Valutazione della Res. Meccanica a Flessione e Compressione;
• Determinazione del Modulo Elastico in Compressione;
• Determinazione del Legame di Aderenza per Trazione diretta;
• Determinazione della Resistenza a Taglio;
• Determinazione dell’Assorbimento d’acqua;
• Determinazione della Permeabilità all’acqua liquida;
4. METODI DI CARATTERIZZAZIONE TERMO-IGROMETRICA PER MALTE A BASE CALCE: • Determinazione della Conducibilità Termica;
• Determinazione della permeabilità al Vapore (grado di traspirabilità);
• Determinazione della resistenza al gelo/disgelo;
SERVIZI ALLE IMPRESE _Qualità e Certificazione
METODI DI CARATTERIZZAZIONE TERMO-IGROMETRICA Determinazione della Conducibilità Termica
1
Misura della Conducibilità Termica realizzata su campioni di sezione circolare con diametro 2’’ e spessore
variabile tra 1 e 25.4 mm;
La prova mira a caratterizzare le proprietà termiche della malta in termini di attitudine allo scambio
termico conduttivo (W/mK);
Ipotesi: Flusso Monodimensionale e Stazionario;
Realizzazione della prova standard al 28° giorno di stagionatura previa mappatura della massa volumica e
lavorazione meccanica mediante carotaggio, finitura diametrale e rettifica superficiale dei provini;
Implementazione dell’analisi alla temperatura media di 10 °C ed in condizioni dry per evitare l’ulteriore
variabile legata all’umidità;
Condizioni Generali di Prova – Malte da Intonaco e Muratura di ogni tipo
Figura 1 – Setting Prova
SERVIZI ALLE IMPRESE _Qualità e Certificazione
METODI DI CARATTERIZZAZIONE TERMO-IGROMETRICA Determinazione della Conducibilità Termica
2 Misura della Conducibilità Termica Range di misura 0÷300°C;
Taratura apparato con 6 campioni di resistenza R
certificata forniti dalla casa produttrice;
Campioni con diametro 50.8 mm, spessore 0.5÷25 mm.
Possibilità di indagini locali (effetto alleggerimento);
Range di Misura R - 0.002÷0.5 m2K/W;
Accuratezza della misura 2÷5%;
Tempi di prova, previa calibrazione, limitati ad 1.5 h
circa per campione.
Abbattimento della Resistenza termica di contatto
mediante: carico pneumatico, thermal compound, iter di
taratura strumento;
Attrezzatura supplementare: Chiller operante nel range
di T° -50÷100°C, impianto alimentazione Azoto per prove
in condizioni criogeniche;
Impianto di Prova
SERVIZI ALLE IMPRESE _Qualità e Certificazione
METODI DI CARATTERIZZAZIONE TERMO-IGROMETRICA Determinazione della Conducibilità Termica
3 Principio di Funzionamento
Determinazione indiretta di RESISTENZA TERMICA e CONDUCIBILITA’
TERMOFLUSSIMETRO Misura diretta di flusso termico e ∆T
SCHEMATIZZAZIONE SET-UP TERMICO per la misura a 10°C
SERVIZI ALLE IMPRESE _Qualità e Certificazione
METODI DI CARATTERIZZAZIONE TERMO-IGROMETRICA Determinazione della Conducibilità Termica
4 Curva di Taratura
R2 = 0.994
SERVIZI ALLE IMPRESE _Qualità e Certificazione
METODI DI CARATTERIZZAZIONE TERMO-IGROMETRICA Determinazione della Conducibilità Termica
5 Correlazione Sperimentale Conducibilità Termica vs Massa Volumica
SERVIZI ALLE IMPRESE _Qualità e Certificazione
METODI DI CARATTERIZZAZIONE TERMO-IGROMETRICA Determinazione della Permeabilità al Vapore
6
Misura della Permeabilità al Vapore d’acqua realizzata su campioni di sezione circolare con diametro 160
mm e spessore variabile tra 10 e 20 mm;
Misura mediante la presenza di fenomeno diffusivo: Leggi di Fick;
Ipotesi: Flusso Monodimensionale e Stazionario;
Umidità relativa fissata e costante con: soluzione salina satura di KNO3 all’interno (20 °C; 93.2% u.r.) e di
LiCl all’sterno nella camera di prova (20 °C; 20% u.r.). Tale gradiente fa sì che la tensione di vapore
dell’acqua sia mantenuta ad un valore diverso tra l’interno e l’esterno del contenitore in modo da garantire
la presenza di un gradiente di pressione di vapore tale da innescare i fenomeni di diffusione.
Condizioni Generali di Prova – Malte da intonaco e muratura di ogni tipo
Cella di Permeazione in assetto di prova
SERVIZI ALLE IMPRESE _Qualità e Certificazione
METODI DI CARATTERIZZAZIONE TERMO-IGROMETRICA Determinazione della Permeabilità al Vapore
6
Campioni opportunamente sigillati lungo il perimetro circonferenziale e posti in un ambiente a
temperatura controllata (20°± 2°C);
Il flusso di vapore, indicato con Δm’ (kg/s), viene valutato a partire dalla variazione di massa dell’insieme
contenitore-campione-soluzione.
Condizioni Generali di Prova
Rilevazione Massa ad intervalli di tempo opportuni fino al raggiungimento della condizione di variazione
lineare della massa (cond. Stazionaria);
Camera di prova
SERVIZI ALLE IMPRESE _Qualità e Certificazione
METODI DI CARATTERIZZAZIONE TERMO-IGROMETRICA Determinazione della Permeabilità al Vapore
7 Determinazione della Permeabilità al Vapore
Estrapolazione Grafica del parametro G (Flusso di Vap. Acqueo kg/s), pendenza della retta valutata
trascurando la fase di transitorio iniziale.
dove: - W = Permeanza Igroscopica (kg/m2 Pa s); - G = Flusso di Vapore acqueo (kg/s); - A = Superficie di scambio effettiva legata al diametro dell’attrezzatura e ≈ 0.015 m2; -Δpv = Differenza di tensione di vapore (Pa);
(1) dove: - μ = Coefficiente di permeabilità al vapore (-); - δa = Permeabilità Igroscopica dell’aria valutata con la relazione di Schirmer (kg/m s Pa); - d = Spessore medio del provino (m);
(2)
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METODI DI CARATTERIZZAZIONE TERMO-IGROMETRICA Determinazione della Resistenza al Gelo/Disgelo
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Analisi realizzata su un muretto costruito ad hoc e lasciato maturare per 28 giorni con superficie maggiore
di 0.25 m2, costituito da 18 elementi in laterizio resistenti al gelo di dimensioni 264 x 128 x 55 mm;
Giunti di malta di spessore pari a circa 10 mm;
Implementazione di un gradiente termico sulle sezioni esposte al gelo al fine di indurre uno stress termo-
meccanico dovuto al passaggio attorno allo 0 termico mediante il cambiamento di fase dell’acqua da
liquido a solido e viceversa
Condizioni Generali di Prova – Malte da Muratura a base di Leganti INORGANICI
Impianto di Prova Campione sottoposto a Prova con Giunti di Malta in evidenza
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METODI DI CARATTERIZZAZIONE TERMO-IGROMETRICA Determinazione della Resistenza al Gelo/Disgelo
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Fase di gelo, raffreddamento in aria da 20 ± 3°C a -15 ± 3°C in 20÷30 minuti e permanenza a -15 ± 3°C per
un tempo compreso tra 90 e 100 minuti;
Fase di disgelo, riscaldamento in aria da -15 ± 3°C a 20 ± 3°C in 15÷20 minuti. Successivamente la
superficie esposta del pannello viene irrorata con un flusso di acqua a temperatura compresa tra 18 e 25°C
(portata di 6 ± 0.5 litri/minuto per metro di larghezza del pannello) per un periodo di 120 ± 10 secondi.
Controllo visivo di aspetto dopo l’effettuazione di 100 cicli di gelo/disgelo, per valutare l'entità dei danni
eventualmente causati dall'esposizione ai cicli termici.
Fasi di Prova
Campione in fase di disgelo Andamento del Ciclo Termico
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METODI DI CARATTERIZZAZIONE TERMO-IGROMETRICA Determinazione della Resistenza al Gelo/Disgelo
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Condizioni Generali di Prova - Malte da Intonaco a base di Leganti ORGANICI
Campione sottoposto a prova
Andamento del Ciclo Termico
Campioni costituiti da un substrato in laterizio di dimensione 120x250x50 mm sul quale viene deposto uno strato
di malta a spessore 10±1 mm;
Determinazione del decadimento della prestazione meccanica – legame di aderenza – a seguito dei cicli di
gelo/disgelo;
Implementazione di un gradiente termico sulle sezioni esposte al gelo al fine di indurre uno stress termo-
meccanico dovuto al passaggio attorno allo 0 termico mediante il cambiamento di fase dell’acqua da liquido a
solido e viceversa
Controllo visivo di aspetto e caratterizzazione meccanica dopo l’effettuazione di 20 cicli di gelo/disgelo della
durata di 24h, per valutare l'entità dei danni eventualmente causati dall'esposizione ai cicli termici.
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