Cemento e clacestruzzo

Materie:	Appunti
Categoria:	Tecnologia Delle Costruzioni
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Data:	11.06.2007
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CEMENTO

Il cemento è un legante idraulico che, mescolato ad acqua, forma un impasto nel quale si producono reazioni chimiche e processi di idratazione capaci di sviluppare i fenomeni di presa e indurimento e di conferire, anche nel caso di completa immersione in acqua, le caratteristiche di resistenza meccanica e di stabilità prestabilite.

PROCESSI DI PRODUZIONE DEL CEMENTO:
• Le materie prime, miscelate e macinate, formano la miscela cruda che viene sottoposta a cottura in forni rotanti costituiti da lunghi cilindri disposti con l’asse leggermente inclinato rispetto all’orizzontale.
• Il materiale percorre l’intero cilindro, spinto verso il basso dall’inclinazione e dalla rotazione, incontrando lungo il percorso temperature crescenti progressivamente da 1000 ºC a 1400-1500 ºC che provocano la cottura.
• Il prodotto della cottura è il clinker, che raffreddato con aria all’uscita dal forno, assume l’aspetto di granuli tondeggianti di diverse dimensioni.
• Il clinker viene ridotto in polvere finissima mediante macinazione e additivato con altri costituenti in modo da ottenere cementi con caratteristiche diverse.

CLASSI DI RESISTENZA:
Secondo la norma UNI ENV 197/1, i cementi comuni sono suddivisi in classi in base alle seguenti caratteristiche:
- resistenza normalizzata (resistenza a compressione in N/mm² determinata a 28 giorni di maturazione)
- resistenza iniziale (resistenza a compressione determinata a 2 o a 7 giorni di maturazione).

PROVE DI ACCETTAZIONE:
Le prove vengono eseguite affinché venga verificata la resistenza del materiale.
Tutte le prove vengono effettuate su campioni prelevati e confezionati con particolari modalità e devono essere effettuate presso i laboratori annessi agli Istituti di Scienza delle Costruzioni o di Chimica applicata, a seconda della natura delle indagini oppure presso altri Laboratori Ufficiali elencati dalla legge n. 595/1965.

PROVE MECCANICHE:
• Prova a flessione. Deve essere eseguita su provini di dimensioni 40 x 40 x 160 mm confezionati con malta normale (tre parti di sabbia, una di legante e mezza di acqua). La prova consiste nel poggiare i provini su due rulli distanti 10 cm e nel determinare il carico P (in N) necessario per produrre la rottura con un terzo rullo agente in mezzeria.
• Prova a compressione. I provini vengono sottoposti a un carico P, fino a produrre la rottura.

PROVE FISICHE:
• Prova di indeformabilità. Prova eseguita utilizzando un contenitore di forma cilindrica, avente un diametro di 30 mm e un’altezza di 30 mm, tagliato su una generatrice da una fessura ai bordi della quale sono collegati due aghi lunghi 15 cm. Il contenitore viene riempito di pasta normale (miscela di legante e acqua in proporzioni tali da permettere l’affondamento), e trascorso un periodo di maturazione di 24 ore, si procede alla misura del divaricamento degli aghi provocato dall’aumento di volume del campione dopo una permanenza per tre ore in acqua bollente.
• Tempo di inizio presa. Questa valutazione viene fatta determinando la profondità di penetrazione in un impasto normale di un ago di acciaio cilindrico (ago di Vicat) avente un diametro di 1,13 mm e caricato con 300g. Il tempo di inizio della presa è quello che trascorre dall’inizio della confezione della pasta al momento in cui l’ago si ferma a circa 4 mm dal fondo dell’impasto.

PROVE CHIMICHE:
Queste prove sono analisi chimiche da condurre con appositi metodi, in relazione al tipo di cemento e possono essere: perdita al fuoco, residuo insolubile, contenuto di SO3 , contenuto di cloruri e pozzolanicità.

CALCESTRUZZO

E’ un impasto omogeneo di legante ed acqua, che, per effetto dei fenomeni di presa e indurimento attivati dal legante, raggiunge valori di compattezza e resistenza tipici dei materiali litoidi.

COMPONENTI:
• Legante, di norma cemento.
• Aggregati o inerti costituiti di sabbia, ghiaietto e ghiaia.
• Acqua, che deve essere limpida e priva di impurità.
• Additivi, sostanze che possono essere eventualmente aggiunte all’impasto per conferirgli particolari caratteristiche.

DOSATURA DEL LEGANTE:
La quantità di legante impiegata, influisce in maniera determinante sulla resistenza del conglomerato: di norma è compresa tra i 150 kg/m3 di impasto (adatta ad ottenere un calcestruzzo di scarsa resistenza come il “magrone”) e i 350 Kg/m3 di impasto per ottenere calcestruzzi di elevata resistenza.
La corretta dosatura del legante, degli aggregati e dell’acqua costituisce una condizione necessaria, ma non sufficiente per ottenere un calcestruzzo con le caratteristiche volute.
A parità di dosatura infatti, è possibile che si ottengano calcestruzzi con differenti caratteristiche a seconda di vari fattori: contenuto di umidità negli aggregati o granulometria degli stessi che compromette la compattezza.

RAPPORTO A/C:
Il rapporto acqua /cemento è un importante indicatore della qualità del calcestruzzo perché contribuisce in modo determinante a definirne due caratteristiche fondamentali: la lavorabilità e la resistenza a compressione.
La funzione essenziale dell’acqua aggiunta al legante è di realizzare il processo di presa e indurimento dell’impasto.
I valori del rapporto A/C normalmente adottati variano a seconda degli impieghi, tra 0,5 e 0,7.
Nella valutazione della quantità di acqua da aggiungere al legante bisogna tenere conto di quella già presente negli aggregati per evitare il rischio di eccedere, questo infatti potrebbe portare a inconvenienti quali, effetti di dilavamento, formazione di porosità nella massa o il ritiro del calcestruzzo.

GLI AGGREGATI:

La qualità degli aggregati è legata alla natura delle rocce che gli hanno generati e ai loro componenti mineralogici.
La norma UNI 8520 classifica gli aggregati a seconda della granulometria:
• Finissimi (fillers), quando presentano un passante allo staccio 0.075 mm maggiore del 90%.
• Fini (sabbie), quando presentano un passante allo staccio 4 mm maggiore del 95%.
• Grossi (ghiaietto o ghiaia), quando presentano un passante allo staccio 4 mm minore del 5%.
Gli aggregati costituiscono la vera e propria “ossatura portante” del calcestruzzo. Per ottenere calcestruzzi di elevata resistenza non è dunque solo necessario utilizzare aggregati di buona qualità ma occorre anche che essi formino all’interno dell’impasto una massa compatta e per quanto possibile senza vuoti, in modo da costituire una sorta di continuità strutturale che il legante provvederà poi a cementare. Per questo è necessario utilizzare aggregati di granulometrie assortite, in modo che gli elementi più piccoli si assestino negli spazi vuoti esistenti di dimensioni maggiori.
Fuller stabilì che la composizione granulometrica ottimale era quella che meglio si avvicinava alla curva granulometrica ideale rappresentata dalla parabola avente equazione:

P = 100 √d/D

In cui:
P, percentuale in peso di aggregato passante al vaglio avente i fori di diametro d.
D, diametro massimo degli aggregati.
LE PROVE SUL CALCESTRUZZO

Il calcestruzzo, più ancora di ogni altro materiale da costruzione, deve essere sottoposto a prove che consentano di valutarne le proprietà e, di conseguenza, l’idoneità agli impieghi ai quali è destinato.
Nel caso del calcestruzzo per cemento armato, il controllo della sua resistenza dà luogo ad una serie di operazioni e di adempimenti importanti e delicati, che la normativa italiana affida ai responsabili del cantiere e al direttore dei lavori.
Queste prove devono essere dirette, oltre che alla verifica della qualità dei suoi componenti, al controllo delle caratteristiche che esso presenta al momento del confezionamento (calcestruzzo fresco) e al momento in cui ha completato l’indurimento (calcestruzzo indurito).
Caratteristiche calcestruzzo fresco:
• Consistenza
• Composizione
• Peso a m3
Caratteristiche del calcestruzzo indurito:
• Resistenza a compressione su provini cubici confezionati con cls fresco (prova distruttiva)
• Resistenza a compressione su provini ricavati da cls indurito (prova distruttiva)
• Resistenza a compressione mediante sclerometro (prova non distruttiva)
• Composizione
• Assorbimento d’acqua per immersione
• Massa volumica