Materiali e progettazione di elementi costruttivi - Il calcestruzzo e il cemento armato

Il calcestruzzo e il cemento armato

Costituzione e classificazione

I calcestruzzi sono pietre artificiali, nonché conglomerati, costituiti da un impasto intimo ed omogeneo di legante (inerte e acqua) che indurendo va a formare un materiale litoide utilizzato in edilizia. Il più noto è il cemento: la distinzione con la malta è lo spessore (sono fino a 2-3 mm per le malte, fino a 120-150 mm per i calcestruzzi). Inoltre sappiamo che la malta è utilizzata per lo più per opere di finitura e connessione fra i materiali mentre i calcestruzzi hanno funzione strutturale, di riempimento.

Quando si unisce conglomerato cementizio e ferro si realizza il cemento armato, che unisce la grande resistenza a compressione del conglomerato e la resistenza a flessione e trazione del ferro. La collaborazione tra questi due materiali si fonda sulle seguenti proprietà:

• Aderenza tra acciaio e conglomerato; questa proprietà garantisce la trasmissione delle tensioni agenti nel calcestruzzo all'acciaio, e il conglomerato assorbe quelli di compressione.
• I coefficienti di dilatazione termica sono sostanzialmente identici quindi evitano le auto-tensioni.
• Protezione dell'acciaio dalla corrosione.

Il calcestruzzo armato precompresso

La precompressione è una tecnica industriale consistente nel produrre artificialmente una tensione nella struttura dei materiali da costruzione, e in special modo nel calcestruzzo armato, allo scopo di migliorarne le caratteristiche di resistenza. Nel calcestruzzo armato precompresso (nel linguaggio comune chiamato anche cemento armato precompresso, abbreviato con l'acronimo c.a.p.), la precompressione viene utilizzata per sopperire alla scarsa resistenza a trazione del conglomerato cementizio.

I componenti del calcestruzzo

Sono tre:

• Cemento
• Inerti o aggregati: Essi costituiscono il 70-75% del volume. Per calcestruzzi ordinari si usano ghiaie e sabbie di fiume o di cava, oppure inerti artificiali dati dalla frantumazione di altre rocce. In sostituzione della ghiaia può essere utilizzato il pietrisco. Gli inerti tondeggianti sono i più idonei, inoltre, perché hanno maggiore facilità ad assumere una disposizione compatta e richiedono meno acqua. Gli inerti propriamente detti possono essere sostituiti dalla pozzolana e dai granulati di laterizio i quali aumentano l'idraulicità del legante.
• Acqua: Deve essere sufficientemente pura; la più sicura è quella potabile. La funzione dell'acqua può essere:
  • Legante aereo (cioè conferisce alla pasta fluidità per una migliore lavorabilità).
  • Legante idraulico (cioè consentire la presa e il successivo indurimento, idratando il legante).