I componenti del calcestruzzo

2.1.2) L'acqua

Tutte le acque naturali possono essere usate per l'impasto, sono escluse le acque degli scarichi civili ed industriali e quelle che influiscono negativamente sull'indurimento del calcestruzzo perché contengono zuccheri, oli e grassi; è inoltre necessario che i solfati non superino l'1% in concentrazione SO₂ e mantenere una concentrazione di cloruri, non deve superare lo 0,05÷1%.

L'acqua di mare, pur non essendo consigliabile perché le resistenze del calcestruzzo si riducono di almeno il 15% e perché può esercitare azioni corrosive sulle armature, può essere usata per conglomerati comuni. Non è invece ammessa per impasti confezionati con cemento alluminoso e per il getto di opere in cemento armato precompresso. Per le acque torbide è ammesso un limite di torbidità di 2 g/l. (residuo all'evaporazione).

La quantità di acqua di impasto deve essere la minima compatibile con la lavorabilità del getto, perché, diminuendo la quantità di acqua si migliora, a parità delle altre condizioni, la qualità del calcestruzzo.

Comunque la dosatura in acqua dei getti è sempre maggiore di quella occorrente alla reazione chimica col cemento (rapporto acqua-cemento ≅ 0,27) perché è necessario che essa avvolga la superficie di tutti i grani degli inerti e che fornisca all'impasto la scorrevolezza necessaria alla lavorabilità. Nel fissare la dosatura dell'acqua bisogna.

2.1.2) L'acqua

Tutte le acque naturali possono essere usate per l'impasto. Sono escluse le acque degli scarichi civili ed industriali e quelle che influiscono negativamente sull'indurimento del calcestruzzo perché contengono zuccheri, oli e grassi. È inoltre necessario che i solfati non superino il 4% in concentrazione SO₄, mentre la concentrazione dei cloruri, non deve superare lo 0,05-1%.

L'acqua di mare, pur non essendo consigliabile perché le resistenze del calcestruzzo si riducono di circa il 15% e perché può esercitare azioni corrosive sulle armature, può essere usata per conglomerati comuni e non è invece ammessa per impasti confezionati con cemento alluminoso e per il getto di opere in cemento armato precompresso. Per le acque torbide è ammesso un limite di torbidità di 2 g/l (residuo all'evaporazione).

La quantità di acqua di impasto deve essere la minima compatibile con la lavorabilità del getto, perché, diminuendo il quantitativo di acqua si migliora, a parità delle altre condizioni, la qualità del calcestruzzo.

Comunque la dosatura in acqua dei getti è sempre maggiore di quella occorrente alla reazione chimica col cemento (rapporto acqua-cemento ≅ 0,27) perché è necessario che essa avvolga la superficie di tutti i grani degli inerti e che fornisca all'impasto la scorrevolezza necessaria alla lavorabilità.

Nel fissare la dosatura dell'acqua bisogna:

• Tener conto che il grado di umidità degli inerti, variabile con le condizioni atmosferiche, può portare ad errori maggiori del 60%.
• La quantità di acqua deve essere determinata anche in base al tipo di cassettaforma perché, mentre quelle metalliche trattengono quasi tutta l'acqua, quelle in legno ne assorbono e ne lasciano sfuggire una parte.
• Bisogna poi tener presente che può essere preferibile una minore resistenza per un modesto eccesso di acqua piuttosto che per mancanza di acqua necessaria per la presa. Un impasto troppo asciutto oltre a rendere poco lavorabile il getto, può creare, quando l'armatura è fitta, delle insidiose cavità interne non visibili in superficie.

La resistenza del calcestruzzo presenta un massimo quando l'impasto assume la consistenza della "terra umida".

Nella fig. 2.5 è rappresentato un possibile andamento della relazione tra la resistenza ed il rapporto acqua/cemento. Col crescere della percentuale di acqua diminuisce anche la resistenza a trazione ed aumenta l'azione del ritiro. Sulla dosatura di acqua influiscono altri elementi, un alto tenore di sabbia e l'uso di inerti porosi o spugnosi richiedono una maggiore quantità d'acqua.

2.1.3) Il cemento

Il legante è costituito da vari tipi di cemento a lenta presa e essi, a seconda della loro composizione, sono così distinti:

• A) Portland (idraulico normale). È ottenuto macinando finemente il materiale (clinker) derivato dalla cottura di marne naturali o di miscele di calcare ed argilla.
• B) Pozzolanico è una miscela ottenuta dalla macinazione di clinker Portland e di pozzolana (tufo vulcanico).
• C) D'alto forno è una miscela ottenuta dalla macinazione di clinker Portland e di loppe basiche d'alto forno.
• D) Alluminoso o fuso (a lenta presa e rapido indurimento). È ottenuto con un'impiegazione di clinker costituito da alluminati idraulici di calcio. I materiali greggi impiegati sono le gialle e la bauxite rossa che, opportunamente mescolati, sono fusi in forno.

I primi tre tipi di cemento si suddividono a loro volta in normali e ad alta resistenza; i secondi sono ottenuti con una scelta più accurata delle miscele, con un cemento a temperatura più elevata e con una maggiore finezza di macinazione.

Resistenze minime sulla malta normale

Le norme impongono le seguenti resistenze minime su malta normale:

Resistenza in kg/cm².

Caratteristiche tecniche e requisiti dei leganti idraulici

Le "caratteristiche tecniche ed i requisiti dei leganti idraulici" sono fissati dalla legge 26.5.65 n. 595; i "requisiti di accettazione e le modalità di prova dei cementi" sono stabiliti da L. M. 3.6.68.

Quest'ultimo indica, in particolare le prove fisiche (finezza di macinazione, indeformabilità, espansione in autoclave, tempo di presa, flessione e compressione) e chimiche (perdita al fuoco, residuo insolubile, Si₂, MgO ecc.) per accertare l'identità dei cementi.

I provini, per determinare le resistenze a flessione ed a compressione devono essere confezionati, secondo le norme suddette, con malta normale formata con una parte di cemento, tre parti di sabbia di Torre del Lago e mezza parte di acqua; i provini sono prismatici di dimensioni 40 x 40 x 160 mm.

La presa non deve iniziare prima di 95' (45' per il c.l.m.e.p.u.) e non deve terminare dopo 12 ore (10 ore per il c.m. fuso), l'inizio e la durata della presa sono determinati facendo affondare, nella pasta normale, ad intervalli di tempo prefissati, l'ago di Vicat.

Durante la presa, si verifica un aumento di temperatura (2° - 4° per i cementi normali e 35° - 20° per quello alluminoso). Le basse temperature ed il gelo ritardano la presa.

Durante la presa non si verificano variazioni di volume; terminata la presa inizia l'indurimento che, dopo 28 giorni di stagionatura, raggiunge circa l'80% del valore finale; è accompagnato, se la stagionatura non avviene in acqua, da una diminuzione di volume (ritiro).

Il ritiro è influenzato dal tipo di cemento, dall'umidità relativa dell'aria, dalla quantità di acqua d'impasto e dallo spessore del getto.

La scelta del tipo di cemento deve essere fatta in relazione al tipo di lavoro; il cemento Portland è adatto per opere non soggette ad azioni chimiche o poste in ambienti non corrosivi (fumi, vapori dannosi); in caso contrario sarà opportuno l'impiego di cemento ad alto forno o di quello alluminoso. Per le opere marittime è particolarmente indicato il cemento pozzolanico.

I cementi ad alta resistenza dovranno essere usati, per le loro buone resistenze iniziali, quando sia richiesto un rapido disarmo. Il cemento alluminoso (il cui prezzo è più elevato) sarà usato per getti da eseguire, sia con temperature minori di zero gradi.

Esistono altri tipi di leganti (cementi a rapida presa, alluminati cementizi, calci idrauliche ecc.); essi però non possono essere usati per le opere in c.a.

2.1.4) Dosatura del cemento

La dosatura del cemento è normalmente compresa fra 250 e 450 kg di cemento per m³ di getto. Le alte dosature (400÷500 kg/m³) sono richieste per strutture molto sollecitate o quando particolari condizioni di posa in opera (ad es. strutture sottili e molto armate) impongono un elevato tenore di acqua.

In circostanze normali, quando soprattutto venga eseguito un accurato controllo granulometrico sugli inerti, la dosatura può scendere al valore minimo di 250 kg/m³; il corretto studio della granulometria consente infatti un risparmio di cemento poiché questo deve riempire i vuoti degli inerti, mentre quelli degli stessi in assenza delle cavità sono a loro volta riempiti dalla malta (cemento e sabbia).

Dosature minori di 250 kg/m³ possono essere accettate solo per getti non armati di strutture poco sollecitate perché altrimenti la compattezza del calcestruzzo sarebbe insufficiente ad assicurare la protezione dalla corrosione delle armature di acciaio.

La determinazione della quantità di cemento deve essere fatta in relazione al tipo di getto; una dosatura troppo magra riduce la resistenza del calcestruzzo, mentre un tenore troppo alto di cemento causa maggiori contrazioni di ritiro. Inoltre, l'aumento della dosatura del cemento non è sufficiente, per sé stesso, senza riguardo agli altri fattori (acqua, granulometria e qualità degli inerti ecc.) ad aumentare