Cementi di miscele, calcestruzzo e porosità

Si può classificare l’acqua contenuta nei pori e le sue funzioni in

esso determinando le dimensioni del poro stesso:

Evaporazione dell’acqua determina un problema per la struttura perché porta al

collasso del poro che è proprio sostenuto dall’acqua chimicamente legata. Se

acqua evapora e poro collassa, allora poro acqua non può più entrare nel poro.

Evaporazione RITIRO DEL MATERIALE CALCESTRUZZO, causa problemi di fessurazione e

→

quindi genero macromolecole porose. Se ritiro è contrastato da dei vincoli si ha che la

trave si cricca- frattura disomogeneamente perché nascono sforzi interni.

Porosità si ripercuote sulla resistenza meccanica e sui processi di penetrazione degli Cementi di Miscela

agenti aggressivi nella pasta di cemento e quindi i conseguenti fenomeni di

degrado. Si ottengono per macinazione del clinker di cemento portland a cui si

Mentre però la resistenza meccanica dipende da tutta la porosità, la permeabilità aggiungono degli aggregati che spesso sono sottoprodotti di altri processi

dipende solo dai macropori. Se dunque si riuscisse ad ottenere un calcestruzzo con produttivi che andrebbero eliminati e quindi riduco il consumo energetico che

solo micropori, non avrei degrado. Altrimenti posso fare in modo tale che macropori sarebbe maggiore per produrre cemento portland puro.

non siano comunicanti tra loro ma siano collegati da micripori e quindi impediscono Possibili aggiunte sono:

passaggio agenti aggressivi (segmentazione dei pori), .

cioè diminuisco permeabilità 1- Materiali pozzolanici:

Per ridurre la permeabilità si possono modificare due fattori che determinano la • Pozzolana naturale: origine piroclastica: che è un materiale naturale, di

porosità: la stagionatura e il rapporto acqua cemento che ha maggiore influenza. origine vulcanica derivanti dalla sedimentazione di depositi piroclastici

Problemi per la durabilità del calcestruzzo incoerenti (pozzolane flegree) o compatti (tufi napoletani) o di origine

permeabilità degli agenti aggressivi che porta al degrado

MACROPORI biologica (scheletro siliceo di diatomee). Ha struttura silicea amorfa e

rallenta i processi di degrado

MICROPORI porosa, enorme sviluppo superficiale e quindi elevata reattività. Acquista

proprietà leganti solo quando reagisce con la calce (reazione pozzolanica

SEGMENTAZIONE DEI PORI: Macropori Non Comunicanti ) dando luogo a prodotti insolubili simili ai

Pozzolana + Ca(OH) + H O C-S-H

→

2 2

prodotti dell’idratazione del cemento.

• Ceneri volanti: combustione del carbone: sono un sottoprodotto delle 3- lunghi tempi di maturazione (tranne per miscela con fumo di silice). Se non si

rispetta tale tempo, si ha che pori grandi.

centrali termoelettriche a carbone e consistono in polveri molto fini (1-100 4- Minore produzione di alcali che vengono consumati durante la reazione

μm; area superficiale specifica 300-600 m /kg) che vengono separate dai

2 del cemento portland con aggiunte. Determina il fatto che nei cementi

fumi attraverso dei filtri e successivamente raffreddate bruscamente in di miscela il pH è più basso perché in parte viene consumato durante la

modo tale da presentare una struttura vetrosa e quindi molto reattiva. reazione: è circa pH = 12,6-13

• Microsilice/fumo di silice: è prodotto pozzolanico che permette di creare 5- uso di cementi di miscela porta ad un’affinazione dei pori grazie ai

calcestruzzi a bassissima porosità. Sono un sottoprodotto dell'industria di prodotti di idratazione delle aggiunte che formano precipitati molto fini e

produzione al forno elettrico del silicio o delle leghe ferro-silicio che si ottiene quindi determinano diminuzione volume dei pori capillari. Da cu deriva:

dalla riduzione di SiO a SiO in fase gas e poi ossidata a dare→ SiO sotto

→

2 2 - resistenza a penetrazione agenti aggressivi

forma di polvere finissima [0,1-10 μm] con struttura vetrosa e elevata attività

pozzolanica in quanto elevatissima superficie specifica 13000-30000 m /kg)

2

2- Loppa granulata: scoria liquida del processo produttivo della ghisa,

composta da CaO, SiO e Al O di composizione simile al clinker che però

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deve essere usata con attivatori (idrossidi di Na e K) per evidenziare la

caratteristica idraulica (dovuta alla maggiore presenza di Ca rispetto alle

++

pozzolane). Infatti, tale scoria ha proprietà idrauliche solo se all’uscita

dall’altoforno viene raffreddata bruscamente e trasformata in granuli porosi

con struttura vetrosa, altrimenti sono inerti.

Questo materiale presenta delle ottime caratteristiche cementanti perché

idratazione cemento portland crea ambiente alcalino adatto per attivarlo.

3- Vetro di riciclo = ancora troppo costoso, usa polveri di vetro trattate in

aggiunta a cemento

4- Ceneri da inceneritore = ancora in sperimentazione, usa polveri residue

dall’incenerimento rifiuti contenenti zinco e alluminio

CEMENTO POZZOLANICO (< 35%)

-migliore in presenza di attacco solfatico, a causa di una minore concentrazione

di Ca(OH)

2

-migliore in presenza di Cl− perché ha bassa porosità

-minimo calore di idratazione (< ritiro plastico)

-resistente alla reazione alcali-aggregati (c)

-quantità d'acqua leggermente maggiore Proprietà dei cementi di miscela

-attenzione alla stagionatura ha bisogno di tempi di maturazione maggiori -Lento sviluppo di calore di idratazione

CEMENTO d'ALTOFORNO (30-85%) -idratazione lenta cioè sviluppo lento della resistenza meccaniche

-si idrata anche da solo, ci vogliono attivatori -Tempi di maturazione molto lunghi

- composizione minore di solfati rispetto il pozzolanico ma più calce -Affinazione della struttura idratata (porosità)

Idratazione dei cementi di miscela -Riduzione della penetrazione di agenti aggressivi

Idratazione dei cementi di miscela presenta differenza con idratazione -Riduzione del contenuto di alcali e di Ca(OH) 2

cemento portland: :

Importante è il tipo dell’acqua usata

1- lenta idratazione = ritardo nello sviluppo resistenza meccanica -se acqua di mare, ho la presenza di cloruri in percentuale maggiore rispetto al

2- lento sviluppo del calore di idratazione (e quindi minore gradienti di calore 0,2% e questo causa l’intacco delle armature del calcestruzzo armato

e meno probabilità di cattiva idratazione al cuore della gettata) -se acqua potabile va bene per qualsiasi tipo calcestruzzo

Tipi Di Cemento Non partecipano ai processi chimici-fisici che portano alla presa e

UNI EN 197-1 (tabella pg. )

NORNATIVA 69 all’indurimento, ma in certe casi successivamente reagiscono con la matrice

CEM I: cemento Portland (>95% clinker) cementizia.

CEM II: cemento Portland con aggiunte (di miscela) Il loro compito è quello di creare volume (60-80% in volume) perché:

- loppa d’altoforno

- fumo di silice - si abbatte il costo del cemento

- pozzolana - si permette di diminuire e rallentare lo sviluppo del calore di idratazione (in

- cenere volante quanto essi non lo producono e, anzi lo assorbono rimanendo sempre freddi)

- calcare - permette la stabilità dimensiona si impedisce/riduce il ritiro della pasta

=

CEM III: cemento d’altoforno (>35%) cementizia e conseguente creazione di fratture-fessure se vincolato.

CEM IV: cemento pozzolanico (11-60%) Natura degli aggregati

CEM V: cemento composito Rocce ignee, metamorfiche o sedimentarie:

Designazione dei cementi • Silice: dura e compatta

CEM + tipo + classe di resistenza [

Provini STD: a/c = 0,5 sabbia/c = 3] • Calcari e dolomiti: meno resistenti, ma accettabili

Il tipo e il sottotipo sono designati da due lettere maiuscole che indicato tipo e • Scisti, gesso o pomice: poco adatte

percentuale di componenti Dimensione e Forma

R= indurimento rapido, sviluppo rapido della resistenza meccanica causata da >finezza e > silicati Si dividono il fini ) e grossolani .

per dimensione (dimensione < 4 (dimensione > 4 )

mm mm

Si dividono per forma in alluvionali (se derivano da pietre naturalmente corrose, sono

più arrotondate. Permettono i usare meno acqua, risalita acqua bleeding eliminazione

e frantumate

bolle aria) ( o pietrisco, se derivano da estrazione di cava, sono angolari

aumentano resistenza a trazione e a flessione poiché maggiore aderenza al cemento).

La forma ha influenza sul grado di riempimento (cioè sul comportamento reologico)

del volume che risulta massimo con forme sferiche.

Caratteristiche superficiali: la tessitura: vetrosa, liscia, rugosa, porosa.

All’aumentare della rugosità aumenta l’adesione

degli aggregati alla pasta di cemento (aumento

Resistenza a trazione), ma ciò fa aumentare rapporto

a/c (quindi più porosità, meno Rc).

Porosità: dipende dalla roccia da cui aggregati derivano e può variare 2-40% in

volume. È importante la distribuzione dimensionale degli aggregati, il

Costituenti del Calcestruzzo grado interconnessione dei pori e collegamento con ambiente.

Influisce su Rc, su proprietà chimico-fisiche, termiche e durabilità.

CALCESTRUZZO = acqua + cemento + aggregati + additivi Caratteristiche meccaniche: le proprietà meccaniche del calcestruzzo sono

Il calcestruzzo: poco influenzate dal comportamento meccanico

- ha buone caratteristiche di resistenza a compressione, di resistenza ad acqua degli aggregati perchè di solito li resistenza

e ad agenti atmosferici; dell'aggregato rimane superiore a quella della pasta

- è compatibile con armature di acciaio che permettono di aumentare la cementizia.

resistenza a trazione e flessione Umidità: si definisce umidità il contenuto percentuale d'acqua rispetto alla

- è facilmente prodotto e può assumere le forme più svariate massa secca dell'aggregato. Quindi si ha che l'aggregato è detto

- è materiale economico -asciutto o insaturo quando i pori aperti non sono completamente

Aggregati riempiti

-bagnato quando, oltre ad avere i pori pieni d'acqua, la superficie è

Sono costituiti da sostanza naturali minerali naturali e/o naturali e/o artificiali bagnata

frantumate e/o non, con particelle di dimensioni e forme adatte alla produzione

del calcestruzzo.