Concetti Chiave
- Il cemento armato combina calcestruzzo e armature metalliche, sfruttando la resistenza a compressione del calcestruzzo e a trazione dell'acciaio.
- L'associazione dei materiali è efficace grazie a un coefficiente di dilatazione termica simile e una buona aderenza tra il cemento e l'acciaio.
- La protezione dell'acciaio dalla corrosione è garantita dall'impermeabilità del cemento e dall'ambiente alcalino.
- Il cemento armato precompresso migliora ulteriormente le resistenze, permettendo l'uso di travi più piccole e leggere senza fessurazioni capillari.
- L'utilizzo di acciai ad alta resistenza contribuisce a mantenere le caratteristiche meccaniche alleggerendo i manufatti.
Il cemento armato
L’impiego più comune del calcestruzzo riguarda il cemento armato (più propriamente si dovrebbe dire calcestruzzo o conglomerato armato), che si ottiene associando al calcestruzzo un’armatura metallica, costituita da barre o da tondini di acciaio dolce o semi duro, opportunamente distribuita nella massa del conglomerato.
‘associazione dei due materiali determina ottime proprietà di resistenza del manufatto finale, in quanto il calcestruzzo resiste agli sforzi di compressione e l’armatura metallica a quelli di trazione e flessione. Le caratteristiche che consentono l’abbinamento dei due materiali sono:
- analogo coefficiente di dilatazione termica lineare ( il calcestruzzo ha coefficiente 0,1310ˉ4, l’acciaio 0,1210ˉ4);
- ottima aderenza del cemento all’acciaio, che evita lo scorrimento del tondino di Fe nella massa del calcestruzzo e permette la trasmissione degli sforzi: questa caratteristica è dovuta alla reazione superficiale fra Ca (OH)2 e Fe, che formano cristalli di ferrito di Ca;
- protezione del Fe dal contatto dell’aria e quindi dalla corrosione: se non si formano fessurazioni nel calcestruzzo, la protezione del Fe dalla corrosione è di durata pressoché illimitata, a causa dell’impermeabilità del cemento e dell’alcalinità dell’ambiente, dovuta alla presenza dell’idrossido di calcio;
- assenza di reazioni chimiche fra il calcestruzzo e l’acciaio, se non quella relativa all’aderenza.
Recentemente viene impiegato, sia per la produzione di prefabbricati che per opere in loco, il cemento armato precompresso, che sfrutta ancora meglio le resistenze del calcestruzzo e del ferro. Se, infatti, si esercita una forte compressione sulla trave di calcestruzzo scarica (precompressione), o prima che il calcestruzzo venga gettato nella forma o dopo il processo di indurimento, si annullano gli sforzi di trazione prodotti dai carichi che in seguito agiscono sulla trave.
Il materiale in questo modo sfrutta per intero la sua capacità di resistenza, per cui è possibile usare travi piccole e leggere, evitando le fessurazioni capillari che si formano nelle zone tese del cemento armato precompresso. Inoltre, migliorando il comportamento elastico della struttura, aumenta anche la sua resistenza nei confronti delle intemperie e dell’eventuale attacco di liquidi e di gas. Per alleggerire ulteriormente i manufatti, sempre mantenendone invariate le caratteristiche meccaniche, si possono anche usare acciai a elevata resistenza.
Domande da interrogazione
- Quali sono le proprietà che rendono efficace l'abbinamento tra calcestruzzo e armatura metallica nel cemento armato?
- Qual è il vantaggio del cemento armato precompresso rispetto al cemento armato tradizionale?
- Come si garantisce la protezione del ferro dalla corrosione nel cemento armato?
Le proprietà includono un analogo coefficiente di dilatazione termica lineare, ottima aderenza del cemento all'acciaio, protezione del ferro dalla corrosione e assenza di reazioni chimiche tra calcestruzzo e acciaio.
Il cemento armato precompresso sfrutta meglio le resistenze del calcestruzzo e del ferro, permettendo l'uso di travi più piccole e leggere e migliorando la resistenza alle intemperie e agli attacchi di liquidi e gas.
La protezione è garantita dall'impermeabilità del cemento e dall'alcalinità dell'ambiente, che impediscono il contatto del ferro con l'aria, a condizione che non si formino fessurazioni nel calcestruzzo.
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