Domande materiali per studio Scienze dei materiali

L'importanza degli aggregati nel calcestruzzo è dunque legata sia alle proprietà

tecniche che essi conferiscono al materiale, sia ai vantaggi economici e

ambientali derivanti dal loro impiego.

3. Classi di Esposizione

La normativa UNI EN 206 definisce per le strutture in cemento armato

l’ambiente di esposizione, attraverso classi e sottoclassi di cui indica il rapporto

a/c massimo, l’Rck del calcestruzzo, il minimo dosaggio di cemento e lo

spessore del copriferro.

La prima classe di esposizione X0 rappresenta un’ambiente asciutto con

 assenza di rischio di corrosione.

La classe XC rappresenta ambienti in cui può avvenire la carbonatazione,

 come ambienti urbani ricchi di CO2, è divisa in 4 sottoclassi con umidità

crescente.

La classe XD rappresenta un ambiente con corrosione indotta da cloruri

 esclusi quelli provenienti da mare, è suddivisa in 3 sottoclassi sempre con

umidità crescente.

La classe XS rappresenta un ambiente con corrosione indotta da cloruri

 provenienti da mare, è suddivisa in 3 sottoclassi:

XS1 moderatamente umido,

o XS2 bagnato,

o XS3 ciclicamente asciutto e bagnato.

o

La classe XF rappresenta un ambiente con attacco gelo disgelo con o

 senza sali disgelanti, è suddivisa in 4 classi con saturazione dei pori

crescente,

con le classi XF2, XF3, XF4 che devono avere un volume d’aria

o minimo del 3% (additivi aeranti).

La classe XA rappresenta ambienti chimici aggressivi, è suddivisa in 3

 sottoclassi con esposizione ad acqua aggressiva (pH, SO42-, CO2, NH4-,

Mg--) o a terreno aggressivo (SO42-).

Quindi in fase di progettazione, mix design, è importante considerare, non solo

la resistenza meccanica, ma anche la durabilità quindi l’esposizione della

struttura.

4. Rapporto acqua/cemento, perché è importante definirlo, a seconda del

rapporto cosa cambia

Mi va ad incidere sulla Presa, Lavorabilità del mio calcestruzzo

• Presa:

Il contenuto d’acqua nell’impasto influenza le proprietà del calcestruzzo

allo stato fresco, in particolare il tempo di presa e la lavorabilità

dell’impasto. La presa di un impasto cementizio è la perdita di lavorabilità

dell’impasto, la resistenza meccanica però è ancora molto bassa. Gli

alluminati C A e C AF sono i responsabili della presa, perché si idratano

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più velocemente, il gesso è un regolatore di presa, rallenta la reazione,

altrimenti il tempo di lavorabilità sarebbe troppo breve. È importante

sapere il tempo di presa per rimuovere i casseri, in particolare a basse

temperature, in inverno, dove la reazione d’idratazione del cemento è più

lenta. Le pavimentazioni industriali in calcestruzzo sono caratterizzate da

uno spolvero superficiale, applicato tra il tempo di inizio e fine presa. Se

viene applicato anticipatamente si formano lenti d’acqua sotto lo

spolvero, al contrario se si applica in ritardo lo spolvero non aderisce

adeguatamente. Lo spolvero è un materiale a base di cemento e filler

silicatici, che aumenta la resistenza all’usura delle pavimentazioni.

L’elevata percentuale di cemento crea un ambiente alcalino, che causa la

reazione alcalino-aggregati. I tempi di presa, ovvero inizio di perdita di

lavorabilità e fine, si misurano con l’apparecchio di Vicat con una prova

standard. L’ago cade ripetutamente in caduta libera, nel momento in cui

l’ago penetra fino a 3mm abbiamo inizio presa; invece, quando l’ago

penetra solo per 0.5mm abbiamo fine presa. Per normativa, l’inizio presa

deve avvenire non prima di 45 minuti, mentre la fine presa deve avvenire

entro 12 ore.

• Lavorabilità

La lavorabilità è la capacità di essere deformato durante il getto. Maggior

fluidità corrisponde ad una maggiore lavorabilità. Si misura attraverso il

cono di Abrams, la prova consiste nel riempire il cono di pasta cementizia,

alzarlo lentamente e misurare la differenza di altezza tra il cono e lo

slump, ovvero la pasta cementizia che si è abbassata. In base

all’abbassamento si individuano 5 classi di lavorabilità o di consistenza, in

ordine crescente, S1, S2, S3, S4, S5. Per calcestruzzi con lavorabilità

molto bassa si usa la prova Vebè, in cui si misura il tempo impiegato dal

calcestruzzo, posto su una tavola vibrante e coperto da un disco

trasparente, a costipare coprendo tutta la superficie del disco. Il tempo

esprime la consistenza V dell’impasto, all’aumentare del tempo impiegato

aumenta la classe di consistenza V1, V2, V3, V4. Pe calcestruzzi con

lavorabilità molto alta si utilizza sempre il cono di Abrams, misurando

però lo spandimento, ovvero il diametro della “pizza” che si spande dopo

15 scosse della tavola vibrante. Maggiore è lo spandimento maggiore

sarà la lavorabilità, F1, F2. F3, F4. Un calcestruzzo si dice

autocompattante, attraverso lo slump flow test, se dopo 12s il diametro

supera i 50cm, e dopo 15 scosse supera i 60cm. Più la geometria è

complessa più il materiale dovrà essere fluido, analogamente maggiori

sono le armature poste maggiore dovrà essere la lavorabilità del

calcestruzzo. La classe di lavorabilità dipende anche dalla strumentazione

e dalle maestranze disponibili, in caso di deficit per la posa in opera è

opportuno utilizzare calcestruzzi con lavorabilità maggiori. Anche la

distanza che il calcestruzzo deve percorrere all’interno dei casseri è un

criterio di scelta della lavorabilità del calcestruzzo. Un calcestruzzo più

lavorabile è molto più costoso rispetto uno con classe di costipazione

inferiore.

• Requisiti dell’acqua

Per confezionare calcestruzzi si utilizzano acqua dolci, con contenuto di

sali inferiore a 1000ppm o mg/kg, e di cloruri inferiore 500ppm. I cloruri

sono acceleranti di presa e causano la corrosione delle armature. Per

acqua di origine industriale possiamo avere un contenuto di sali superiore

a 1000ppm, di cloruri inferiore a 500ppm per calcestruzzi armati

precompressi, a 1000ppm per calcestruzzi armati ordinari. Il contenuto di

solfati deve essere inferiore a 1000ppm, ed il pH dell’acqua deve essere

superiore a 4. L’acqua di mare contiene ioni cloro e solfato, oltre

all’indurimento accelerato e alla corrosione delle armature, si crea il

fenomeno dell’efflorescenza e subflorescenza.

5. Cosa usare per aumentare la durabilità? Senza però diminuire la

resistenza meccanica. Info sul Diametro massimo

La durabilità è la capacità di una struttura di conservare la propria funzionalità

per la vita utile di progetto, senza manutenzione straordinaria.

La vita utile è di 50 anni per opere ordinarie, 100 anni per grandi opere, 10 anni

per opere provvisorie.

Una struttura si dice durabile quando non vengono fatti interventi straordinari

durante la vita utile di progetto.

Secondo l’NTC2018 l’obiettivo di durabilità viene raggiunto definendo:

• la vita utile di progetto;

• l’ambiente in cui la struttura opera;

• il materiale;

• i particolari costruttivi ed il dimensionamento;

• protezioni aggiuntive;

• monitoraggio;

6. Regola di Lyse

La lavorabilità del calcestruzzo dipende da due fattori,

• il dosaggio d’acqua

• la tipologia e granulometria Dmax degli inerti.

La regola di Lyse dice che la lavorabilità aumenta: aumentando il rapporto

acqua/calcestruzzo kg/m3 o L/m3, aumentando il diametro massimo

dell’aggregato. Il diametro degli inerti influenza la lavorabilità del calcestruzzo,

perché con inerti più piccoli si ha una maggiore superficie specifica

dell’aggregato, che causa un assorbimento maggiore di acqua da parte

dell’aggregato, sottraendola all’impasto. Un calcestruzzo è costituito da

cemento, aggregato e acqua, il cemento è il più costoso; quindi, un calcestruzzo

meno lavorabile è meno costoso perché, a parità di volume, contenendo

aggregati più grandi, contiene meno cemento ed è sufficiente meno acqua

nell’impasto. Le dimensioni massime dell’aggregato sono stabilite dell’NTC2018,

per evitare l’eterogeneità del materiale e l’ostruzione del calcestruzzo tra i ferri,

e tra i ferri e i casseri, a causa di aggregati troppo grandi.

7. Ritiro del Cls, Tipi di Ritiro, Cosa fare per ridurre i vari ritiri

Il calcestruzzo perdendo acqua subisce il fenomeno del ritiro, che dipende dalla

contrazione volumetrica della pasta cementizia, mentre gli inerti generalmente

non si deformano per variazioni igrometriche. L’acqua presente nei pori capillari

ha una tensione superficiale, ovvero una tensione di aderenza con le fibre di C-

S-H e C-A-H, evaporando la tensione di aderenza tende ad avvicinare le fibre del

calcio silicati idrati e calcio alluminati idrati. A livello macroscopico l’effetto

dell’avvicinamento delle fibre è il ritiro del calcestruzzo. A causa dei vincoli

volumetrici o del ritiro differenziale, si creano sollecitazioni interne di trazione

che dipendono dalla deformazione e dal modulo elastico: σt=E•ε; per σt>Rt,

ovvero per sollecitazioni interne maggiori della resistenza a trazione, si ha

fessurazione del calcestruzzo e decadimento delle prestazioni meccaniche.

Il consumo di acqua in una malta o in un calcestruzzo può avvenire con 3

processi:

• Ritiro autogeno, è la contrazione volumetrica del calcestruzzo o

malta, causata alla reazione di idratazione del cemento. È importante

in calcestruzzi con un rapporto a/c basso, come calcestruzzi ad alte

prestazioni. È necessario fornire acqua al calcestruzzo mediante

nebulizzazione per evitare ritiri importanti.

• Ritiro plastico, è una contrazione volumetrica del calcestruzzo,

causata dall’evaporazione dell’acqua prima dell’indurimento. Si creano

fessure con “effetto ragnatela”, la resistenza a trazione e il modulo

elastico sono molto bassi ed è facile che le sollecitazioni interne siano

maggiori. Le strutture sottili sono più esposte al ritiro perché offrono

elevate superfici all’ambiente esterno. Per evitare l’evaporazione si

utilizzano fogli e membrane antievaporanti, si umidifica con acqua

nebulizzata, si utilizzano fibre polimeriche molto leggere che legano i

lembi delle microcricche evitando la propagazione, oppure ancora si

aggiungono additivi SRA che modificano la tensione superficiale

dell’acqua diminuendo l’effetto suzione che avvicina le fibre di C-S-H e