Membrana impermeabilizzante

MASTERSEAL® 345

1. Introduzione generale 2-3

2. Preparazione del supporto

2.1 Generale 4

2.2 Ottimizzazione della rugosità superficiale del supporto 4

2.3 Pulitura e temperatura del supporto 5

3. Trattamento infiltrazioni d’acqua

3.1 Sistemi di drenaggio 6

3.2 Geocomposito drenante 6

3.3 Canalette drenanti 7

3.4 Captazione e successiva iniezione di sigillatura 7

3.5 Iniezione preventiva 8

3.6 Sigillatura con MASTERSEAL 845 A 8

4. Applicazione

4.1 Applicazione manuale 9

4.2 Applicazione meccanizzata 10-11

5. Condizioni per una corretta proiezione 11

6. Attrezzatura per la proiezione 12

7. Controlli preliminari alla proiezione 13

8. Procedura di inizio-fine proiezione 13

9. Controllo qualità 14

10. Applicazione del calcestruzzo proiettato

sopra la membrana MASTERSEAL 345 15

11. Sistema di interposizione fra fogli di impermeabilizzazione in PVC

e membrana spruzzabile MASTERSEAL 345 15-16

12. Istruzione 16

13. Sicurezza sul lavoro e rispetto ambientale 16

14. Modellazione di un rivestimento di galleria in calcestruzzo proiettato 17-20

e membrana impermeabile: definizione del problema e ipotesi di calcolo

1

MASTERSEAL 345 è una membrana spruzzabile impiegata nella impermeabiliz-

zazione di strutture in sotterraneo, ma il suo uso può essere esteso anche in altre

tipologie di intervento non specificatamente legate al mondo dell’underground.

Le applicazioni tipiche consistono:

• nella realizzazione di strutture a sandwich (single shell) tra strati di calcestruzzo gettati

in opera o proiettati (sia senza che con fibre metalliche) oppure nella realizzazione di

strutture che prevedono conduzioni laminari di acqua di percolamento

• nella realizzazione di rivestimenti che comportano l’eliminazione di qualunque pos-

sibilità di circolazione di acqua tra il sistema impermeabile ed il supporto (per es.

quando si verifica la rottura del manto), rendendo quindi inutile l’esecuzione di un

sistema di compartimentazione che serve usualmente ad ostacolare eventuali

circolazioni d’acqua nei sistemi tradizionali

• Cls proiettato a umido

• Acceleranti alkali free

• Bassi rapporti a/c

(uso di superfluidificante)

• Fibre metalliche

spessore

definitivo

spessore

definitivoNuova tecnologia

con MASTERSEAL 345F

F

F

F

2

1. Introduzione generale

Cls proiettato di prima fase

Foglio di geotessile

Foglio di membrana in PVC

(giunti a doppia saldatura)

Cls definitivo di seconda fase

Cls proiettato definitivo di prima fase

(fibrorinforzato)

MASTERSEAL 345

Cls proiettato definitivo di seconda fase

• nella realizzazione di strutture sotterranee con configurazioni e geo-

metrie difficoltose (nicchie, cunicoli, pozzi di fondazione, ecc.) dove

le tradizionali impermeabilizzazioni riscontrano difficoltà esecutive

• nella impermeabilizzazione di strutture sotterranee che presentano ricoperture

modeste come gallerie artificiali “cut and cover”

• in strutture per la conduzione di acqua quali canali, gallerie idrauliche,

bacini, ecc. soggette prevalentemente a pressioni interne.

Le caratteristiche principali della membrana impermeabile MASTERSEAL 345 sono

costituite da:

• Elevata resistenza di rottura alla pressione idraulica: 15 bar

• Alta aderenza al calcestruzzo: 1,2 ± 0,2 MPa

Aderenza all’acciaio: 0,65 ± 0,05 MPa

• Resistenza a rottura compresa tra 1,5 e 3,5 MPa

• Allungamento a rottura: >100%

• Assenza di componenti tossici

• Autoestinzione in caso di incendio

• Durabilità nel tempo

Mediamente lo spessore applicato è di 3-5 mm.

Il metodo per l’applicazione di MASTERSEAL 345 mediante proiezione, descritto

nei successivi paragrafi, riporta in dettaglio la procedura esecutiva relativa al

“single shell” e può comunque considerarsi come metodo generale di riferimento

per tutte le altre applicazioni del prodotto, nelle quali si potranno apportare, di

volta in volta, gli opportuni adattamenti per rispondere alle specifiche esigenze

operative.

Impermeabilizzazione di un by-pass

di collegamento fra due gallerie.

Cls proiettato definitivo di prima fase

(fibrorinforzato)

MASTERSEAL 345

Cls proiettato definitivo di seconda fase

3

2.1 Generale

La corretta preparazione del supporto è di fondamentale importanza per le seguenti tre

ragioni:

1. Ottenere una membrana continua senza soluzione di continuità

2. Ottimizzare i consumi di materiale

3. Evitare che percolamenti d’acqua causino discontinuità o impediscano una

corretta polimerizzazione della membrana.

Ciò si ottiene principalmente realizzando una superficie liscia e rimuovendo eccessivi

ingressi d’acqua. Questi punti saranno approfonditi nel seguito.

2.2 Ottimizzazione della rugosità superficiale del supporto

MASTERSEAL 345 può essere applicato su ogni superficie che offra il necessario

aggrappo e sia continua. Al fine di ottenere una membrana continua è necessario che la

superficie del supporto sia sufficientemente liscia.

Questo significa che fori, spigoli e angoli acuti devono necessariamente essere rimossi

dalla superficie mediante uno strato di regolarizzazione di gunite o calcestruzzo proiet-

tato, strato la cui superficie non necessita di frattazzatura.

Si raccomanda di attenersi alle seguenti istruzioni nella pianificazione e realizzazione del

calcestruzzo proiettato prima della applicazione di MASTERSEAL 345:

• stabilire una curva granulometrica ottimale per l’aggregato del calcestruzzo proiettato;

se possibile scegliere un aggregato con dimensionale massima compresa tra 4 e 8 mm

• assicurarsi che la combinazione cemento-accelerante comporti una presa ottimale

del calcestruzzo proiettato; una presa modesta può causare la formazione di crateri

e macroporosità sulla superficie

• se impossibile ottenere una superficie accettabile,

si raccomanda di realizzare uno strato di regolariz-

zazione con gunite (Ø 0-4 mm).

MASTERSEAL 345 può essere proiettato direttamente

su calcestruzzi fibro-rinforzati. Fuso granulometrico per il calcestruzzo proiettato.

% d

i pas

sante

dimensione particelle (mm)

4

2. Preparazione del supporto

Superficie del calcestruzzo proiettato con buona finitura.

Si applicano dai 3 ai 4 kg/m2 di prodotto per uno spessore medio

di membrana di 3 mm.

Finitura moderata. Si applicano dai 4 ai 6 kg/m2 di prodotto

per uno spessore medio di membrana di 3 mm.

Dove la superficie dello spritz beton è molto rugosa, poco liscia, si

consiglia di applicare un leggero strato di regolarizzazione di gunite

(aggregato 0-4 mm), in modo da tenere basso il consumo di prodotto.

Applicare da 3 a 4 kg/m2 di prodotto per uno spessore medio

di membrana di 3 mm.

Il consumo dipende

dalle condizioni di rugosità

della superficie.

2.3 Pulitura e temperatura del supporto

Prima di procedere con l’applicazione di MASTERSEAL 345, la superficie del calce-

struzzo proiettato deve essere pulita con idrogetto a pressione. Il lavaggio ad altissima

pressione (1400 bar) deve essere preso in considerazione solo in casi particolari, in cui

si renda necessaria l’asportazione fisica di uno strato superficiale (ad esempio a causa

di presenza di idrocarburi incombusti depositati sulla superficie di un tunnel in esercizio

o alla presenza di residui di agenti chimici utilizzati per accelerare la maturazione del

calcestruzzo).

Quando si procede all’applicazione della membrana, la superficie di intervento può

essere umida, ma non deve presentare percolazione d’acqua.

Durante l’applicazione, la temperatura del supporto e dell’ambiente circostante deve

essere compresa tra i +5°C ed i +40°C.

5

Esistono diversi metodi per trattare eventuali venute d’acqua, in modo da rendere

possibile l’applicazione e la perfetta polimerizzazione della membrana.

Questi metodi rientrano nelle seguenti categorie:

• Drenaggi

• Iniezione di resine

• Sigillatura rapida superficiale (primering)

3.1 Sistemi di drenaggio

I sistemi di drenaggio possono essere permanenti o temporanei.

I drenaggi permanenti sono generalmente vantaggiosi dal punto di vista progettuale in

quanto evitano la formazione di zone locali di pressione d’acqua in aree che saranno

impermeabilizzate con MASTERSEAL 345.

L’applicazione di prodotti drenanti deve comunque essere limitata il più possibile e

ristretta alle aree di effettiva necessità, in modo da garantire la massima superficie

d’ancoraggio della membrana. Il fissaggio degli stessi deve essere realizzato in modo da

evitare movimenti e vibrazioni durante la proiezione della membrana.

3.2 Geocomposito drenante

Il geocomposito drenante MASTERSEAL DR1 è appositamente realizzato

per l’applicazione in combinazione con la membrana proiettata, dato che

il geotessile stesso risulta essere impermeabile. Si ottiene quindi una

superficie asciutta anche quando copre zone di venuta d’acqua.

Il geocomposito deve essere installato in strisce di larghezza compresa tra

i 30 ed i 50 cm.

Fasce di geocomposito fissate

al bordo con strisce di plastica e

chiodi a sparo.

6

3. Trattamento infiltrazioni d’acqua

3.3 Canalette drenanti

Sistemi prefabbricati di canalette o tubi a mezza sezione possono essere adatti a questo

scopo.

Particolarmente semplice ed economico risulta l’utilizzo di dreni in PVC rinforzato in fibra

di vetro opportunamente sagomati per poter essere fissati alla parete mediante chiodi a

sparo.

L’utilizzo sistematico di questo tipo di soluzione in combinazione con sistemi di raccolta

centrali rappresenta l’effettiva realizzazione di un tunnel “drenato”.

3.4 Captazione e successiva iniezione di sigillatura

Si può pensare ad una combinazione di drenaggi ed iniezioni per risolvere

percolamenti puntuali. Prima dell’applicazione della membrana si realiz-

zano fori (es. Ø 10 mm, profondità 20-40 cm) in corrispondenza dei punti

ove si evidenziano le venute, con lo scopo di raccogliere in ciascun foro

la massima quantità d’acqua possibile.

Si può verificare la necessità di effettuare numerose perforazioni nella zona

per ottenere un buon risultato.

Una volta realizzate le perforazioni si installano dei piccoli packer protetti

da tubicini in gomma (lunghi circa 10 cm).

I packer sono lasciati aperti in modo da permettere all’acqua di fluire.

Si può quindi spruzzare la membrana MASTERSEAL 345.

I fori con i packer garantiranno un drenaggio all’acqua attraverso la mem-

brana, permettendole nel contempo una corretta polimerizzazione.

A polimerizzazione avvenuta (durezza Shore A ~ 60), i packer possono

essere iniettati. Se si è in presenza di potenziali forti pressioni, si può

considerare di iniettare i packer dopo aver realizzato il controgetto.

Installazione di un mezzo tubo drenante.

Tubo fibrorinforzato drenante

e trasparente in PVC,

fissato al supporto con chiodi a sparo.

Drenaggio provvisorio, per modeste

venute d’acqua, mediante packers

introdotti in fori da 10 mm.

I fori vengono iniettati a membrana

stagionata o dopo la stesa dello

strato di copertura di calcestruzzo

proiettato.

Drenaggio mediante fori da 10 mm

entro i quali vengono introdotti

jetpacker e tubicini in gomma prima

dell’applicazione della membrana

MASTERSEAL 345.

MASTERSEAL 345

chiodi a sparo

canaletta drenante

malta spruzzata

calcestruzzo

7

3.5 Iniezione preventiva

Preventivamente all’applicazione della membrana proiettata è necessario

bloccare eventuali significative venute d’acqua mediante iniezioni.

Il tipo d’iniezione dipende da quantità e pressione d’acqua e dal tipo di

supporto su cui si interviene.

I due sistemi più comunemente utilizzati sono:

• MEYCO MP 355 1K resina monocomponente poliuretanica

• MEYCO MP 308 resina monocomponente acrilica.

Le iniezioni chimiche si realizzano attraverso packer o tubicini preventi-

vamente posizionati dopo l’installazione del rivestimento finale.

Nel caso di iniezione attraverso i giunti o fessure del calcestruzzo esi-

stente si deve evitare che residui di PU restino sulla superficie.

3.6 Sigillatura con MASTERSEAL 845 A

MASTERSEAL 845 A (TSL, thin spraying liner, membrana sottile per

supporto roccia) è una membrana spruzzabile a presa rapida, compati-

bile con MASTERSEAL 345.

Può essere utilizzata per una pre-proiezione (primering) con lo scopo di

sigillare piccole venute d’acqua diffuse.

Questo sistema è complementare ai drenaggi e non sostitutivo di questi

ultimi: ad esempio può essere utile per fermare piccole venute che si

evidenziano intorno ai dreni.

Non è raccomandato l’utilizzo di MASTERSEAL 845 A in assenza di

sistemi di drenaggio.

Fessure iniettate

con resine poliuretaniche.

Stillicidi sigillati con resine acriliche.

Applicazione di MASTERSEAL 345 su inserti metallici.

8

Supporto

Rivestimento

di prima fase

Inserto metallico installato

prima dell’applicazione di

MASTERSEAL 345

Rivestimento

di seconda fase

MASTERSEAL 345

50 mmF

F

4.1 Applicazione manuale

La pompa deve essere completamente asciutta prima di iniziare l’appli-

cazione. Come prima operazione si fa girare la pompa a vuoto, dopodiché

si riempe la tramoggia di carico direttamente con un sacco di

MASTERSEAL 345.

Consecutivamente si aprono i rubinetti di acqua, aria e prodotto e si

proietta quest’ultimo su una superficie di prova per regolare la portata

della pompa.

Inizialmente questa deve essere la più bassa possibile. Il flusso d’aria

all’ugello dovrebbe avere una pressione sufficiente a creare uno spray

sottile ed omogeneo a circa due metri di distanza.

È buona norma che la pressione dell’aria sia tale da permettere una facile

gestione della lancia.

La distanza di proiezione, sia per l’applicazione manuale che per quella

robotizzata, dovrebbe essere tra 1,5 e 2,5 metri.

La spruzzata dovrebbe essere realizzata mediante piccoli movimenti

circolari su traslazioni parallele. In questo modo si realizza una copertura

sistematica dell’area di interesse. È raccomandabile ottenere lo spessore

desiderato con una singola passata.

La ripresa dopo una interruzione si ottiene mediante una semplice

spruzzata di sovrapposizione di circa 20-30 cm. La zona di ricopertura

deve essere pulita da eventuali accumuli di polvere e bagnata prima di

essere ricoperta.

L’applicazione manuale è la più comune e appropriata per tunnel di

piccolo diametro. Nel caso di dimensioni maggiori potrebbe essere

necessario utilizzare delle piattaforme mobili per garantire il rispetto

delle distanze di applicazione. In tali casi si raccomanda di installare

l’ugello su un braccio robotizzato tipo MEYCO RAMA 4.

Normalmente l’applicazione manuale richiede una squadra composta da

tre persone: la prima controlla la lancia, la seconda gestisce il corretto

flusso di alimentazione dei vari elementi alla lancia e verifica gli spessori,

controllando nel contempo eventuali errori d’applicazione, la terza

governa la pompa.

Applicazione con sistema manuale

della membrana MASTERSEAL 345.

9

4. Applicazione

4.2 Applicazione meccanizzata

Per applicazioni di larga scala, la realizzazione mediante attrezzature

automatizzate della proiezione di MASTERSEAL 345 offre diversi van-

taggi.

Un sistema totalmente automatico robotizzato, tipo MEYCO LOGICA,

consente di realizzare considerevoli applicazioni mantenendo costante la

quantità di materiale e quindi lo spessore della membrana.

Infatti l’applicazione della membrana viene effettuata a considerevole velo-

cità ottimizzando il consumo di materiale e garantendo al contempo

l’omogeneità dello spessore.

È cruciale che le irregolarità della superficie siano ridotte al minimo per

sfruttare al meglio i vantaggi legati a questa tecnologia.

Con l’applicazione meccanizzata si può ridurre a due il numero di ope-

ratori necessari ad eseguire il lavoro.

Quando si applica MASTERSEAL 345 utilizzando una attrezzatura

MEYCO LOGICA la procedura operativa consiste dei seguenti pas-

saggi:

• la lancia è montata su un braccio robotico con controllo a distanza

• la superficie viene scannerizzata (sistema laser a memoria digitale) in

campi di 3 metri di lunghezza

• l’applicazione della membrana è eseguita in modo totalmente automa-

tico dal braccio robotico, che provvederà alla realizzazione di uno strato

omogeneo di prodotto.

Ciò offre numerosi vantaggi:

• rapida applicazione - maggiore produttività

• spessore omogeneo della membrana

• minore possibilità di difetti, maggiore qualità

• minor consumo medio di prodotto (grazie ad una minor variabilità dello spessore)

• migliori condizioni dell’ambiente di lavoro

• minore necessità di forza lavoro.

La sequenza operativa è così articolata:

• scannerizzazione della superficie

• proiezione d’acqua per bagnare la superficie da trattare

• inizio applicazione con parametri predeterminati di distanza lancia-superficie,

velocità della lancia e portata della pompa

• quando il braccio completa la zona scannerizzata, terminano in sequenza

il pompaggio del prodotto, dell’acqua e quindi dell’aria

• posizionamento della macchina per la scannerizzazione dell’area adiacente.

Applicazione con sistema robotico

meccanizzato MEYCO LOGICA.

10

Al fine di ottenere un consumo corretto di materiale durante la proiezione e, quindi, una

membrana dello spessore determinato, è necessario regolare la distanza dell’ugello

dalla superficie, la velocità della lancia, così come la portata di prodotto. Ciò si realizza

mediante delle prove preliminari che devono essere accuratamente monitorate.

Il procedimento operativo è il seguente:

• regolazione della distanza ugello-superficie (~ 2 m)

• velocità della lancia ~ 0,15 m/s

• inizio proiezione e regolazione della pompa sino a che si ottiene una copertura

consistente (ispezione visiva)

• verifica dei risultati mediante misurazione dello spessore e regolazione della pompa

in funzione dei risultati riscontrati

• memorizzazione dei parametri di utilizzo.

Per avere un consumo costante di prodotto per m2 si devono tenere fissi questi tre

parametri:

1. distanza lancia - supporto

2. velocità di movimento braccio/lancia

3. velocità di pompaggio.

5. Condizioni per una corretta proiezione

Per una corretta proiezione per via secca della membrana MASTERSEAL 345 è impor-

tante che vengano rispettate le seguenti condizioni ambientali:

• temperatura dell’aria superiore a 5°C; il prodotto, una volta applicato, non deve gelare

durante il periodo di stagionatura (28 gg)

• umidità dell’aria (ottimale al di sotto del 90%)

• ventilazione (ottimale con flusso d’aria maggiore di 1 m/sec).

Applicazione di MASTERSEAL 345 con sistema robotico meccanizzato

MEYCO LOGICA.

11

La membrana MASTERSEAL 345 deve essere applicata per via secca con una pompa

elettro-pneumatica del tipo MEYCO PICCOLA o similare oppure con una pompa a

umido.

Nel caso di applicazione a secco, al fine di assicurare una portata controllabile, l’attrez-

zatura deve ottemperare alle seguenti specifiche :

• il rotore deve essere a 12 fori, alti 90 mm

• rotore di altezza 90 mm, compreso attacco e collettore polvere

• lancia spruzzo Ø 32 mm (di plastica con collare conico)

• culotta Ø 32 mm

• sono necessarie due valvole per la linea dell’acqua sulla lancia: la prima valvola, ad ago

serve per il controllo del dosaggio dell’acqua, la seconda, a sfera, per il controllo aper-

tura-chiusura

• la pompa MEYCO PICCOLA, o similare, deve essere munita di filtro antipolvere o di

altro apparato similare per la raccolta della polvere.

Ai paragrafi 7 e 8 vengono riportati ulteriori dettagli sui controlli preliminari e sulla pro-

cedura di proiezione.

Nel caso di applicazione a umido, il MASTERSEAL 345 viene premiscelato

con l’acqua e quindi convogliato all’ugello della lancia.

Pompa a secco MEYCO PICCOLA

munita di filtro antipolvere.

Configurazione standard della lancia a doppia valvola

per l’applicazione di MASTERSEAL 345.

12

6. Attrezzatura per la proiezione

Esempio di pompa a umido.

La seguente procedura deve essere seguita per tutte le applicazioni:

• accendere la pompa e regolare l’acqua

• accendere il compressore e regolare l’aria

• cominciare la proiezione del prodotto alla base del supporto e, regolando il dosaggio

dell’acqua, verificare la corretta consistenza dell’impasto proiettato

• applicare il prodotto al substrato

• chiudere l’alimentazione di MASTERSEAL 345

• chiudere l’alimentazione dell’acqua una volta che il prodotto non fuoriesce più

• chiudere l’alimentazione dell’aria quando la sola acqua spruzzata è pulita.

Il dosaggio dell’acqua deve essere regolato in un intervallo compreso fra il 30 ed il 50%

del peso del prodotto. Si consiglia di eseguire dei test preliminari di proiezione con la

pompa in dotazione, in modo da determinare le corrette portate di acqua e prodotto.

La normale velocità di consumo è la seguente:

prodotto 8-10 kg/minuto, aggiunta d’acqua 3-4 litri/minuto.

13

8. Procedura di inizio-fine proiezione

Prima della proiezione controllare i seguenti punti:

• volume d’aria 10 m3/minuto (pompa pneumatica), pressione di mandata min 7 bar

• volume d’aria 6 m3/minuto (pompa elettrica), pressione di mandata min 7 bar

• acqua: normale pressione dell’acqua in sito (6 bar)

• luce adeguata per illuminare l’intera area di lavoro

• piattaforme mobili adatte ad assicurare una corretta proiezione della membrana.

IMPORTANTE

Il compressore d’aria deve essere equipaggiato con un dispositivo di deumidifi-

cazione a bordo macchina. L’aria fornita dal compressore è frequentemente ricca

di condensa e tale fenomeno può creare problemi (indurisce il prodotto) in fase di

pompaggio.

7. Controlli preliminari alla proiezione

Apparecchiatura per la misurazione

della durezza (Shore A).

Shore A Stato di stagionatura Valore raggiunto

a 20°C e 65% di umidità relativa

Non misurabile Prima coagulazione, molto soffice 1 ora

5 – 10 Coagulo formato, poco indurito, ancora pastoso 2 ore

15 - 25 Si raccomanda di evitare di applicare dello spritz

sopra la membrana prima di raggiungere

tale valore di durezza. 6 ore

Grado di adesione sufficiente, ma il prodotto

non è ancora sufficientemente stagionato.

30 – 40 La membrana è stagionata, ma elevati tenori

di acqua residuale ammorbidiscono il prodotto 20 ore

50 MASTERSEAL 345 può essere ricoperta

da uno strato di calcestruzzo proiettato. 24 ore – 2 gg

75 – 85 Membrana completamente asciutta e stagionata > 10 gg

14

Ci sono diversi metodi per misurare lo spessore della membrana applicata:

• mediante continua punzonatura da parte dell’assistente alla proiezione, presente sulla

piattaforma di lavoro; questo controllo è essenziale per raggiungere il minimo spessore

richiesto ed evitare sprechi di materiale

• consumo calcolato su alcune aree predeterminate per verificarne la corrispondenza

rispetto allo spessore raggiunto

• utilizzo del punzone indicato in figura, per una registrazione sistematica degli spessori

• una volta indurita, la membrana può essere tagliata in piccole porzioni (5 cm x 5 cm)

per controllare lo stato di stagionatura e lo spessore ottenuto; queste piccole aree

di ispezione si possono riparare facilmente con una applicazione manuale del prodotto.

Per monitorare sul luogo di lavoro la stagionatura della membrana e la possibilità di

spruzzarci sopra dello shotcrete, si raccomanda di eseguire sulle suddette porzioni

misurazioni della durezza (Shore A = resistenza meccanica superficiale) in accordo con

le norme DIN 53505 o ASTM D 676, utilizzando le strumentazioni sotto riportate.

9. Controllo qualità

Il controllo dello

spessore può essere

effettuato usando

un piccolo punzone.

Il calcestruzzo proiettato può essere applicato direttamente sulla membrana una volta

che questa sia sufficientemente stagionata.

Il valore minimo di durezza Shore A è di 30 (raccomandato 50).

Temperatura, umidità e ventilazione possono condizionare il tempo di stagionatura.

In condizioni particolarmente severe e sfavorevoli, la durezza richiesta alla membrana

per supportare uno strato di shotcrete può richiedere un tempo molto più lungo, men-

tre al contrario, in condizioni climatiche particolarmente favorevoli, la stagionatura appro-

priata si può ottenere dopo solo 6 ore.

L’applicazione della membrana deve cominciare dalla parte bassa della parete di sup-

porto e continuare progressivamente verso l’alto.

L’uso di fibre d’acciaio negli strati di calcestruzzo che racchiudono la membrana non

causa alcun danno a quest’ultima.

È essenziale che la membrana, una volta raggiunta la maturazione ottimale, venga rico-

perta da calcestruzzo proiettato (o gettato in sito), al fine di essere protetta da eventuali

danni. La membrana in ogni caso deve essere protetta dal gelo.

È possibile creare una valida interposizione fra fogli di membrana in PVC e la membrana

MASTERSEAL 345 sopra spruzzata.

Ciò permette al progettista di combinare i due sistemi e scegliere localmente quello più

appropriato in accordo con la geometria del tunnel e le condizioni di percolazioni idriche

esistenti.

11. Sistema di interposizione fra fogli di impermeabilizzazione in PVC e membrana spruzzabile MASTERSEAL 345

10. Applicazione del calcestruzzo proiettato sopra la membrana MASTERSEAL 345

Sezione raffigurante in dettaglio l’interposizione fra membrana in PVC e la membrana spruzzabile MASTERSEAL 345.

MASTERSEAL 345foglio in PVC

striscia in acciaio largh. 40 mm

malta di regolarizzazione

15

Come indicato nella fig.17, sull’area del supporto, in corrispondenza della sovrapposi-

zione delle due membrane, per una quarantina di cm di lato, si deve applicare una malta

di regolarizzazione (aggr. max = 4 mm.) in modo da costituire una superficie d’appog-

gio piana e regolare per applicarvi in seguito una lamina d’acciaio, larga circa 30 cm, su

cui fissare mediante chiodatura la membrana in PVC sino ad ancorarla alla malta.

NOTA

Il foglio in PVC deve essere steso senza onde o pieghettature. Successivamente

verrà spruzzata la membrana MASTERSEAL 345 sopra il foglio in PVC e sopra la

testa d’ancoraggio, il tutto per una larghezza d’intervento di 40-50 cm. L’area di

ricoprimento ovviamente deve essere asciutta ed il foglio in PVC ben pulito.

12. Istruzione

È raccomandabile che tutti gli operatori impegnati nell’applicazione della membrana

MASTERSEAL 345 seguissero, prima dell’intervento vero e proprio in galleria, l’apposito

corso pratico istituito da MEYCO GLOBAL UNDERGROUND CONSTRUCTION..

Il corso d’istruzione contempla una sessione teorica nella quale vengono evidenziati i

dettagli più importanti e gli eventuali punti di criticità del sistema, seguita da una ses-

sione pratica di applicazione presso un campo prove appositamente allestito.

13. Sicurezza sul lavoro e rispetto ambientale

L’impiego di MASTERSEAL 345 comporta le seguenti peculiarità:

• Sicurezza sul lavoro: la procedura applicativa “a freddo” e l’impiego di attrezzature

compatibili con l’eventuale presenza di gas ambientali aumentano sensibilmente la

sicurezza rispetto alle tecniche tradizionali che prevedono l’uso di macchine di salda-

tura a funzionamento elettrico con sviluppo di alte temperature.

Il prodotto risulta autoestinguente in Classe E secondo le vigenti Norme Europee.

• Rispetto ambientale: i suoi componenti sono atossici, compatibili con le acque

potabili, non contengono cloro o derivanti da esso, non rilasciano sostanze tossiche,

non contengono plastificanti o solventi di nessuna natura.

16

17

Una delle notevoli caratteristiche del MASTERSEAL 345 è costituita dalla possibilità di

eseguire il rivestimento di una galleria in due strati di calcestruzzo proiettato (il secondo

strato può essere costituito anche da un getto di conglomerato in opera) interconnessi

da uno strato millimetrico di MASTERSEAL 345 e tali da ottenere uno strato comples-

sivo collaborante, denominato in inglese single shell.

È possibile modellare il comportamento del rivestimento di questo strato, e parimenti

quello della membrana stessa applicata a spruzzo, attraverso l’uso di codici di calcolo

adatti come, per esempio, i softwares FLAC2D (alle differenze finite) e PHASE2D (agli

elementi finiti).

Nel seguente esempio, che illustra la procedura, si ha una galleria stradale policentrica

con raggio medio di scavo pari a 7 m e rivestimento composto da un primo strato di

calcestruzzo proiettato di 20 cm, da uno strato di circa 3 mm di MASTERSEAL 345 e

da un ultimo strato di 10 cm di calcestruzzo proiettato.

Con la modellazione bidimensionale le analisi vengono condotte in condizioni di deforma-

zione piana (deformazione nello stesso piano della sezione), tuttavia per rappresentare

l’effetto di avanzamento del fronte si simula una progressiva riduzione delle “forze di

scavo”, vale a dire delle forze applicate in direzione radiale ai nodi appartenenti al profilo

(con verso uscente, cioè dal centro della galleria al profilo di scavo).

La loro introduzione comporta l’eliminazione del nucleo di materiale all’interno del profilo

di scavo e la loro progressiva riduzione carica i rivestimenti proporzionalmente al loro

spessore. La sostituzione del nucleo di materiale con forze agenti all’interno del profilo

della galleria viene usata per simulare l’effetto reale dello scavo: evitare un repentino

caricamento dei sostegni e tener conto dell’effetto tridimensionale, cioè della distanza

dal fronte di scavo.

14. Modellazione di un rivestimento di galleria in calcestruzzo proiettato e membrana impermeabile: definizione del problema e ipotesi di calcolo

Cls proiettato di prima fase

Foglio di geotessile

Foglio di membrana in PVC

(giunti a doppia saldatura)

Cls definitivo di seconda fase

spessore

definitivo

F

F

Cls proiettato definitivo di prima fase

(fibrorinforzato)

MASTERSEAL 345

Cls proiettato definitivo di seconda fase

spessore

definitivo

F

F

Galleria policentrica oggetto di studio con raggio di scavo pari a 7 m.

Geometria e condizioni al contorno del modello della galleria oggetto di studio.

Cop

ert

ura

y

x

18

K0

A

B

C

Membrana impermeabile

a spruzzo MASTERSEAL 345

20 cm cls

proiettato

10 cm cls

proiettato

17 m

6,5 m

7,3 m

Per modellare l’ammasso roccioso si deve dapprima scegliere un valido modello costi-

tutivo, vale a dire che occorre decidere se modellare il comportamento del materiale

incassante come elastico o plastico e di conseguenza che occorre adottare un appro-

priato criterio di resistenza. Tale criterio permetterà di definire il dominio degli stati

tensionali che ogni materiale può sopportare, senza raggiungere una condizione limite

di snervamento o rottura (per esempio Mohr-Coulomb o Hoek-Brown).

I principali parametri di resistenza e deformabilità che caratterizzano l’ammasso roccioso

sono:

• peso di volume γ (kN/m3)

• coesione C (MPa)

• angolo d’attrito φ (°)

• modulo elastico di Young E (GPa)

• modulo di Poisson (υ)

Il passo successivo consiste nel definire il rivestimento della galleria in esame. Esso è

generalmente composto da:

• un primo strato di calcestruzzo proiettato con o senza centine e fibrorinforzato o no

(provvisorio o di prima fase)

• da un secondo strato di calcestruzzo proiettato oppure gettato in opera (definitivo o

di seconda fase).

Durante il calcolo è possibile tener conto della maturazione del calcestruzzo attraverso

l’incremento delle sue prestazioni nel tempo.

I due strati di calcestruzzo tra cui è interposta la membrana impermeabile a spruzzo

MASTERSEAL 345 possono essere modellati o con elementi di volume (elementi di

base a tre e quattro nodi e due gradi di libertà per ogni nodo: traslazione orizzontale e

traslazione verticale) o con elementi beam (elementi trave con tre gradi di libertà in ogni

nodo: traslazione orizzontale, traslazione verticale e rotazione), mentre la membrana

impermeabile è studiata tramite un elemento interfaccia (elemento con rigidezza nor-

male e a taglio, capace di unire tra loro due elementi).

La caratteristica principale dell’elemento interfaccia, nonché l’informazione chiave per il

corretto studio della membrana impermeabile MASTERSEAL 345, è che ogni nodo pre-

sente nell’interfaccia, dovuto alla discretizzazione, si sdoppia in due nodi distinti per per-

mettere alle sue due facce di muoversi e scorrere in modo indipendente l’una dall’altra.

Le proprietà del MASTERSEAL 345 da inserire nel modello di calcolo sono:

• Adesione (1.2 MPa)

• Rigidezza normale kn (1011 Pa/m)

• Rigidezza a taglio ks (77·106 Pa/m)

• Coesione (0.5 MPa)

• Dilatanza (20°)

• Angolo d’attrito (24°)

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Tali valori sono stati ricavati tramite una back analysis, necessaria per la validazione del

modello di calcolo, facendo riferimento a prove sperimentali di taglio diretto.

Il risultato della modellazione di un rivestimento composto da due strati di calcestruzzo

proiettato uniti dalla membrana MASTERSEAL 345 evidenzia un trasferimento di carichi

e fratture dal primo al secondo strato di calcestruzzo e quindi una collaborazione totale

fra i due. Questo permette di considerare la membrana non come una discontinui-

tà fra i due rivestimenti, bensì come un elemento necessario per far sì che il primo

strato di calcestruzzo proiettato, generalmente considerato provvisorio, entri in

funzione come rivestimento definitivo, con il conseguente vantaggio di una netta

riduzione degli spessori complessivi di calcestruzzo e dei volumi di scavo.

Tale risultato è possibile solo grazie all’ottima aderenza tra MASTERSEAL 345 e i due

strati di calcestruzzo. Infatti, l’aderenza al calcestruzzo (1.0÷1.4 MPa) si sviluppa non

solo tra il primo strato e MASTERSEAL 345 ma anche tra MASTERSEAL 345 e il secondo

strato.

Una volta che la membrana abbia raggiunto una durezza Shore sufficiente (general-

mente 30-50), è possibile proiettare il secondo strato di calcestruzzo (come sopra detto

quest’ultimo può essere costituito anche da un getto di conglomerati in opera).

L’elevata adesione è data dai cristalli prodotti durante l’idratazione del cemento. Tali

cristalli sono presenti sulla superficie del calcestruzzo maturo del primo strato e si

ingrandiscono nel MASTERSEAL 345 fresco non appena spruzzato, garantendo una

forte adesione. Gli stessi cristalli sono anche presenti sulla superficie esposta del

MASTERSEAL 345 indurito e si ingrandiscono nell’impasto del calcestruzzo fresco del

secondo strato generando una forte aderenza chimica e meccanica.

20

2 mm

MASTERSEAL 345Calcestruzzo

Interfaccia membrana-calcestruzzo. Prova di compressione.

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