Appunti Diagnostica e sperimentazione delle strutture

PROPRIETÀ E PROVE SUI CALCESTRUZZI

Queste sono le proprietà principali.

Parleremo di proprietà delle malte cementizie pensando ai calcestruzzi perché quello che succede nelle malte [

che sono sistemi un po più semplici] è analogo a quello che succede nel cls perché il cls ha i suoi muscoli nella

pasta cementizia.

Nella slide è riportata una frase di Neville :

La resistenza a compressione viene usata da tutti come riferimento perché è la proprietà principale che se

riesco a sviluppare in maniera adeguata si porterà dietro lo sviluppo di quasi tutte le altre.

Quindi se la resistenza a compressione è adeguata tutte le altre andranno all'incirca bene .

Gli aspetti che giocano sulla definizione della resistenza a compressione sono i seguenti :

Iniziamo adesso a guardare cosa fa un cls quando lo sottopongo a compressione:

Il cls ha un comportamento che sin da subito non è mai lineare.

Nella slide sono individuate fasi successive di una prova di compressione fatta per vedere cosa succede all'interno

del campione cilindrico.

Man mano che aumentiamo il livello di tensione da una condizione integra della pasta cementizia piano piano

iniziano a svilupparsi nella zona di interfaccia [ al contatto tra l'aggregato e la pasta cementizia -> è la zona più

debole] delle microfessure . Aumentando ancora l'intensità della tensione le microfessure nell'intorno delle

particelle si propagano all'interno dello pasta cementizia e vanno a collegarsi tra di loro. Questo si chiama

COALESCENZA [ cioè le micro fessure si uniscono a formare delle macro fessure ]

Alla fine le fessure si diffondono molto e minano la continuità del mio elemento.

Alla fine si ha la rottura.

La direzione prevalente di queste fessure qual è?

All'inizio la direzione è indefinita,poi assumono una direzione tendenziale : poiché noi stiamo schiacciando

avremmo longitudinalmente [ cioè nella direzione della pressione ] una ε negativa ovvero di compressione.

Di traverso invece la ε sarà positiva, cioè il cls vorrebbe espandersi e nascono quindi trasversalmente delle tensioni

di trazione che possono essere molto forti.

E nei confronti della trazione il cls non resiste bene e quindi tenderà a rompersi e quindi la fessura si forma nella

direzione ortogonale alla trazione. Qui infatti vediamo che le fessure tenderanno ad espandersi

•Per valutare la resistenza a compressione:

Prendiamo dei cubi o cilindri di dimensioni standard. Li mettiamo all'interno

di una macchina di prova che è un sistema di contrasto con una testa fissa e

una mobile . C'è poi sotto un pistone che spingendo va a schiacciare ciò che

c'è in mezzo .

Questa è una macchina degli anni 50 ma tutt'oggi funziona.

Una variante potrebbe essere che il pistone sta sopra e spinge di sotto dove il cubo è bloccato al basamento della

macchina.

La resistenza in maniera convenzionale ,seguendo le indicazioni delle norme, viene misurata di solito a 28 giorni .

-La resistenza a compressione se la faccio sul cubo la calcolo misurando la forza max che ho applicato per

rompere il cubo e poi divido per l'area.

R: sta per resistenza cubica

-La resistenza a compressione se la faccio sul cilindro la calcolo misurando la forza max che ho applicato per

rompere il cilindro e divido per l'area trasversale del cilindro.

Le due resistenze però,anche se i materiali e il processo è lo stesso, non sono uguali.

Perché ? Prendo il cubetto e lo metto tra le teste della macchina e schiaccio andando a

generare una σ. Nelle superfici di contatto tra le teste della macchina e il cubo

in cls c'è un attrito e quindi il cubo,quando schiaccio,trasversalmente

tenderebbe ad allargarsi. Ma le tensioni tangenziali di attrito tenderanno ad

opporsi all'espansione , e in questa zona dove trasversalmente c'è l'attrito che

impedisce l'espansione il cls è confinato.

E quindi il confinamento mi genera un'azione trasversale che migliora le

proprietà meccaniche del cls confinato.

Questo confinamento è massimo alle superfici di contatto.

Allontanandomi dalle superfici di contatto cosa succede ?

Si è visto sperimentalmente che è possibile individuare una sorta di piramide di cls che parte dalle facce e va via via

rastremandosi verso il centro.

Dentro questa piramide posso pensare che il cls sia confinato,cioè che senta l'effetto dell'attrito .

Quindi tutta questa porzione di cls è confinata e quindi resiste di più.

Chiaramente questa cosa non è una proprietà del materiale ma è un effetto del tipo di test condotto.

Adesso se ripeto lo stesso approccio sul cilindro :

Il cilindro ha la caratteristica di avere un'altezza almeno pari a 2 volte il diametro.

Se ripeto la prova ce chiaramente ancora attrito e se formeranno sempre le 2 piramidi.

Ma poche il cilindro è più snello le 2 piramidi faticano ad incontrarsi, e quindi esiste una porzione centrale di cls che

non risente del confinamento e quindi la porzione centrale sarà la prima a rompersi:

Da qui si capisce perché la resistenza cilindrica è più rappresentativa ,cioè quella che ci dobbiamo aspettare nelle

strutture.

Per questo motivo nella norma la resistenza di riferimento indicata è la 'fc'.

In questo diagramma vediamo:

Sulle ascisse abbiamo il diametro e sulle Ordinate la massima resistenza

corrispondente adimensionalizzata al cubo.

Se considero rapporti h/a sempre più grandi la resistenza cala perché una

volta che i 2 prismi si sono separati ,che in mezzo io abbiamo 1-10 cm di

cls confinato non cambia tanto ma il punto debole resta sempre quello.[

per questo qui poi la curva rimane costante ].

Viceversa se andiamo verso l'alto e abbiamo quindi un cubo--> l'effetto del

confinamento diventa così forte che la resistenza più crescere tantissimo.

Per passare dalla resistenza cubica alla cilindrica esiste questa relazione in normativa:

•Per fare le prove di compressione ci sono sempre le norme :

Si possono usare i cubi,i cilindri e i prismi di varie dimensioni.

Noi in genere usiamo i cubi 15x15 e i cilindri 15x300.

Chiaramente si possono usare tutte le dimensioni che si vogliono

ma si fatica poi a trovare i casseri opportuni.

I casseri devono avere tutta una serie di capacità di farci rispettare

la geometria, quindi non tutti i cubi devono avere delle dimensioni

abbastanza precise in termini di planarità,dimensiomi delle facce,

ecc.. e queste soglie sono tutte stabilite da norma.

Rotture per schiacciamento che mi aspetto : Più schiaccio e più rompo il cubo.

I tipi di casseri che si possono usare sono :

•di acciaio

•in polimeri [ in plastica ]

•in polistirolo

Chiaramente quelli che si usano sono quelli in acciaio perché sono i più rigidi e

sono quelli meglio definiti come geometria e mi garantiscono quindi che il mio

cubo abbia le giuste dimensioni,sono però i più costosi, ma mi danno le

prestazioni migliori.

Poi abbiamo i casseri in plastica che non sono pieni,quindi hanno una intercapedine ,però non è molto rigida.

Quindi se la parete è di plastica dobbiamo creare una struttura rigida in modo che non spanci a seguito dello

spanciamento del cubo dovuto allo schiacciamento,quindi c'è uno spessore molto più grande . Costano di meno e si

possono riutilizzare, sono leggeri .

Quindi sono un compromesso tra quelli in acciaio e quelli in polistirolo.

I casseri fatti in polistirolo invece hanno spessore di pareti molto grossi perché il modulo elastico è molto basso

quindi devo avere uno spessore adeguato per evitare lo spanciamento.

Sono molto leggere , sono monouso,hanno una manutenzione nulla,e costano pochissimo .

In Italia i casseri che si usano di più sono quelli in polistirolo.

Osservazione

Dobbiamo stare attenti perché quando scassero il cubo e lo vado a mettere nella macchina di prova, noi lo ruotiamo

di 90° perché la superficie libera è irregolare: Facce contro cassero che

dobbiamo ruotare di 90° per poter

fare la prova di compressione

Quindi le facce che prima erano verticali diventano le facce 'di sopra' e 'di sotto' perché dobbiamo schiacciare con

la macchina sulle facce che sono contro cassero:

Se il cassero non è buono le superfici stanno fatte così: Facce contro cassero che

dobbiamo ruotare di 90° per poter

fare la prova di compressione

07/03/2024

Stavamo analizzando i parametri che hanno un ruolo nell'influenza della resistenza a compressione del cls.

•Un elemento da considerare è la velocità di caricamento,ciò in base a quanto rapidamente noi siamo un grado di

schiacciare il cls,questo ci risponderà con una resistenza che può variare .

Normalmente noi siamo ,per le applicazioni civile, in un range abbastanza limitato di velocità.

Ma la cosa può diventare importante quando si parla di botte,esplosioni,ecc..

Infatti se è visto che il cls è in grado di fornire una resistenza un po più grande.

Quindi capito che la velocità può dare un effetto,dobbiamo tenere conto di questo facendo in modo che quando

andiamo a fare i test di resistenza a compressione del cls dobbiamo usare velocità che siano assegnate,cioè

all'interno di un certo range.

Nella norma per le prove di compressione c'è scritto che dobbiamo muoverci in un range tra 0.2-1 MPa al secondo.

E questo lo dobbiamo sapere perché le macchine che usiamo per fare le prove in qualche modo sono già impostate

per procedere a queste velocità.

Noi ci troviamo all'incirca qui.

Nei range di velocità maggiore vediamo che è vero che il cls resiste un po di più ma ha un comportamento più

fragile. [ quindi minore capacità duttile ]

•Un altro elemento importante è il tipo di cemento che usiamo all'interno del cls in termini di sviluppo di resistenza.

Abbiamo detto che ci sono I 32.5,42.5,52.5 e la loro differenza si basa in sostanza sulla finezza di macinazione.

Quindi abbiamo capito che i 52.5 ,che sono i più fini,si idratano più velocemente e quindi di conseguenza lo sviluppo

di resistenza ,nello specifico nelle brevi stagionature, è più rapido.

Usando via via dei cementi più grossolani l'idratazione sarà più lenta e quindi lo sviluppo di resistenza sarà lento.

E quindi Se abbiamo fretta e vogliamo vedere le proprietà meccaniche nei 28 giorni c'è sicuramente una grande

differenza nell'usare un cemento 52.5 piuttosto che un 32.5 o un 42.5

Se invece abbiamo pazienza ,