Materiali da costruzioni speciali - Appunti molto dettagliati ed esercizi d'esame

D

E 32

-0

= .

Retta orizzontale, che non è influenzata dal pH

2. EQUILIBRIO CD +2

2 Cd* +

2120 Colonia 21

+

+ ci di

detroni

non

-e sono muto

]a

[

+

Kea =

>

-

os

2

[Ca(On12] [H ]

ke +

·

= 1

-

1 10

>

- -

=

[Ca 2]

+ [H20]2

for · = 107

[H ]

+

cuori 1

NOT .

TABULAT =

ea

,

3. EQUILIBRIO CD(OH)2 - CADMIO METALLICO CON IDROSSIDO DI CADMIO

metanico

CADMO

-

3 CADMIO

di

CHIMICO Idrossido

Elibrio +

2H

Ca (d(0)2

2120 2

+ + +

log Han Se

Eo((/Calonia)

E 00059

+

=

E 059pU

31

0 0

= -

- . .

Tutto ciò per capire che quelle rette hanno un significato di tipo chimico-matematico

_______ FERRO

Tutto ciò diventa molto complicato per il

Ferro si può trovare in più condizioni:

• ferro metallico Fe(0)

• Fe +2

• Fe+3

• Fe(OH)2

• Fe(OH)3

Si complica tutto, arrivando a 6 equilibri chimici

L’importante è che noi sappiamo leggere i diagrammi tensioni - pH, dove è rappresentata tutta la vita del Ferro

4. Corrosione nei Materiali da Costruzione

Acciaio nel Calcestruzzo Armato

• Gli ioni cloruro e la carbonatazione del calcestruzzo abbassano il pH, causando la perdita del film protettivo

sugli acciai.

• Fenomeno:

1 Iniziale protezione con film passivante di ossidi.

2 Penetrazione di cloruri o CO₂ diminuzione del pH.

→

3 Corrosione accelerata con perdita di sezione dei ferri.

Prevenzione

• Aumentare il copriferro.

• Utilizzare additivi per ridurre la permeabilità del calcestruzzo.

• Limitare la presenza di cloruri nei materiali.

5. Diagrammi di Pourbaix

I diagrammi tensione-pH descrivono il comportamento dei metalli:

• Zona di Immunità: il metallo è termodinamicamente stabile.

• Zona di Passivazione: si formano ossidi protettivi (es. Cr₂O₃ negli acciai inox).

• Zona di Corrosione: il metallo si dissolve nell'elettrolita.

Per il ferro, ad esempio:

• A pH > 7, può formare (passivazione).

• A pH < 7, può dissolversi come o .

6. Prevenzione e Mitigazione della Corrosione

1 Protezione Catodica

Utilizzo di anodi sacrificali (es. zinco su tubazioni in acciaio).

◦ Corrente impressa per mantenere il metallo come catodo.

◦

2 Rivestimenti Protettivi

Rivestimenti polimerici, pitture anticorrosive o galvanizzazione (es. zinco su acciaio).

◦

3 Leghe Resistenti

Utilizzo di acciai inossidabili o leghe di titanio con elevata resistenza alla corrosione.

◦

4 Controllo Ambientale

Riduzione dell’umidità e controllo della composizione chimica dell’ambiente.

◦

5 Manutenzione Preventiva

Monitoraggio periodico di strutture e applicazione di trattamenti anticorrosione.

◦

11

5 24

.

.

CALCE E GESSO

Gesso —> in questi ultimi anni sta riprendendo interesse, per l’isolamento acustico e per la resistenza al fuoco

leganti aerei

Calce e gesso sono dei —> è una vecchia denominazione per cui per legante aereo si intende un

materiale che sviluppa resistenza meccanica per indurimento all’aria (diverso da leganti idraulici, che sviluppano

resistenze meccaniche sia in aria che in acqua) —> resistenze meccaniche più basse di quelle che vengono

ottenute con leganti idraulici Res Meccanica

↳ . MPa

43

-35 :

AS STANDARD

ORDINAMO ,

↳ Mia

:

mert-15 25

legant

L di PRODOT CALCE

di

BASE

A

prodor Gesso

Base A

↓ ↳ Mpa

20

tra

Mia 25

:

13 20

= ↳ è possibile MECCANICHE PU

spingere Auto

In

resistente

↳ MPa

labaratdio 45

40

genere

posso =

a

fino

in

IDRATAZIONE

Devo scrivere le reazioni di per capire cosa succede nello sviluppo delle resistenze meccaniche.

CALCE

Iniziamo dalla

Calce viva —> CaO —> ossido di calcio spegnimento

Calce spente —> prodotto di idratazione del CaO —> reazione di perché la CaO è estremamente

reattiva dal punto di vista chimico

Calci non esistono in natura, ma si generano da trasformazioni

Reazioni: TEMPERATURA

ALA

PORTO a

Calosco ↑CO2

Cao

1 produzione - (Cala

+ viva)

altengo Ossido CO2

Calcio

De mondo

atmosfera

un

e

↓ scegliend

lo

(non

-alla

Carbonato di forma è marno

sua -

pura il

+

CALCIO Nobile

molto

prodotto

~ cui

L da di

di 36

CO2

Ago CALCE

MoreCORE VIA

e

PESO g

Caothio-Calonka

spegnimento

2 L

↳ attengo di

della idrossido calcio

spegnimento

VIVA

CALCE

↳ Idratazide

di

Reazione Calenz Co2CaCostHeO

>

PRESA +

3 Calce ↓ ↓

della stama

L calcio

di

PROSSIDO mossess

sviluppo resistente

MECCANICHE Parto goi

Carbonato di

da Calcio e areazioni

↓ ruottengo

alla lo

ente arcolari

facessi

Se 100%

retazione edrotre

Col

un'atmosfera

questa in salre

di moto con le

RESISTENZE MECCANICHE

gesso

Passiamo ora al

Il gesso è solfato di calcio bidrato. Al suo interno contiene il 20% di acqua in peso, contribuisce alle resistenze al

fuoco.

Produzione

1 dal pdV

serve edicto per la presa

I

5120/Casoria embrato dellAcava di

213

Cason Eh20 Combinate

Ec gesso perde

Casor l

1 Solta

2420 a

+ :

.

. Ambrite)

210 dell'UNITA d'Acana

S

Cason

Iro 0

Casa Cason SEUMNE

+ : .

↓ Di

Solfato CALCIO ANDO

solubilità

differente

avviene per

↑

PRESA

2 INDURIMENTO

ED

1120

CaSOn 5H20CaSOn

1 CHeu

+

. ·

. ↓ L Press GESSO

di del

di

,

Fondo

Prodotto

un

No

↓ (29/1)

sombiltà

9/1)

(10

Sombiltà dell'ARI

INDUrimento Avviene REAZIONE

per

>

-

CURVE DI DECOMPOSIZIONE CALCE

Pressione in funzione della temperatura

Oltre la curva nella parte destra ci sarà il prodotto di idratazione CaO + CO2, a sinistra ci sarà il carbonato di

calcio che sta reagendo

Se io vado a 760 mm Hg a 1 atmosfera trovo punto di trasformazione, di decomposizione, che sta esattamente a

885 gradi. Se supero quel punto sarò al di là della trasformazione.

Composizioni delle Malte di calce

Qui ci sono tutte le possibili applicazioni — non è semplice trovarle

DECOMPOSIZIONE DEL GESSO

Passiamo ora alla

A destra ci sarà il prodotto di reazione - emidrato

La curva rappresenta l’equilibrio della reazione

A sinistra gesso bidrato

CURVE DI SOLUBILITÀ

grafici estremamente chimici

PRESA He0

CaSon FCaSOn

=

5420 2He0

1

5

0

>

- + ·

. .

.

enidetto

sombiltà gr/l

10

-

· gill

solbiltà bidran-2

·

Ci sono tutte le possibili forme del gesso, ma a noi interessano le forme più generali (la curva 3 e la curva 1), ovvero

le 2 specie prevalenti di gesso.

RESISTENZE MECCANICHE

i pannelli di gesso sono più utilizzati, mentre le calci si usano sono negli intonaci.

Dal punto di vista edilizio vengono utilizzate le miscele calce - pozzolana —> cemento romano

Gesso ha più ampio gamma di applicazione — cerco di ricondurre la resistenza meccanica in funzione del rapporto

acqua-gesso (come faccio col cemento) Se più

Rapporto dal costruttivo

uniutato

>

- pdu

resistenza al fuoco dei pannelli

Il gesso biidrato al suo interno contiene il 20% di acqua e andiamo a vedere la

dei gessi

Luigi XVI nel 1600 si spaventò molto per un incendio a Londra, quindi riempi le strutture di Parigi di gesso, in

quanto il gesso ha grandi capacità ignifughe

I tempi di ritardo di perdita delle resistenze meccaniche, sono diagrammi sperimentali

In un incendio standard la temperatura arriva a 1100 gradi centigradi, se vado oltre è un disastro

550

Temperatura di riferimento: gradi centigradi, è la temperatura a cui gli acciai perdono le loro caratteristiche

meccaniche all’80 %.

Tempo di contatto al fuoco.

Se l’acciaio è nudo —> curva scura continua nera

Se acciaio è ricoperto da 1,5 cm di gesso, da 3 cm di gesso, da 4 cm di gesso, da 5 cm di gesso —> resistenza

aumenta —> la perdita delle proprietà meccaniche viene ritardata

Pannelli di gesso —> strumento più economico per difendere le strutture

CALCESTRUZZI

Faremo alcune applicazioni che ci riportano ai cls tradizionali, in particolare la miscelazione granulometrica.

Gli inerti da miscelare nel calcestruzzo vero sono 3 o 4.

La normativa blocca tutto: c’è una tabella di riferimento che dà la progettazione dei cls ordinari.

Classi di esposizione : rese chiare dalla norma UNI EN 206: sono 6

1. X0 —>assenza di rischio di corrosione o attacco - non ho nulla

2. XC1, XC2, XC3, XC4 —> corrosione delle armature per effetto della carbonatazione - livello crescente di

controllo, 1 è il minimo e 4 è il massimo

3. XD1, XD2, XD3 —> corrosione delle armature per effetto dei cloruri esclusi quelli provenienti dall’acqua di

mare - cloruri stanno nell’aereosol (?) marino

4. XS1, XS2, XS3 —> corrosione delle armature indotta da cloruri presenti nell’acqua di mare - strutture

portuali esposte ad acqua salmastra

5. XF1, XF2, XF3, XF4 —> attacco dei cicli di gelo/ disgelo con o senza sali disgelanti - ambiente delle

autostrade

6. XA1, XA2, XA3 —> attacco chimico - ambiente delle raffinerie, ambienti siderurgici

Libertà nella progettazione — solo sugli inerti

AZIONE CO2 Cor-Calos

Caloriz He0 24ro

+ + Carbonatatore

+ -

CalozthrotCo-Caltosla Dissotone

Se la CO2 aumenta le reazioni vanno verso i prodotti (verso dx)

Prima reazione variazione pH

Attore solfat

de /Cason)

Gesso

Calcetsolfat

Calolz Sontent-CaSonteleo

+

Calce libera reagisce i solfati che stanno nell’atmosfera e torniamo a gesso, ma il gesso ha una sua solubilità,

per cui c’è la distruzione della parete di calcestruzzo

ettringite

Possiamo avere la formazione di —> alluminati che reagiscono con i