Schemi: Appunti di Scienza dei materiali

DISPENSA 9: IL CLS FRESCO

Per avere cls compatto serve LAVORABILITÀ: attitudine degli impasti ad essere messi in opera con

 minimi energia e tempo, con compattezza e omogeneità → fluidità. Viene misurata con lo SLUMP

TEST (col cono di Abrams)

Come aumentare lavorabilità: Cls ideale: a/c=0.5 + superfluidificanti

+ acqua → + lavorabilità, - resistenza

o + aggregato grosso sferoidale rugoso x

+ aggregato → + lavorabilità, + resistenza

o reticolo + aggregato fine x evitare

+ è grande l’aggregato → + lavorabilità

o bleeding e ritiri. Cassaforma non in

+ è rugoso l’aggregato → - lavorabilità, + resistenza

o legno (assorbe acqua d’impasto)

Additivi superfluidificanti → + lavorabilità, = resistenza

o stagionatura a U.R.100% e T≈20°

Getto – come aumentarne la qualità:

 Limitare essudazione (bleeding: formazione di strato di boiacca su superficie del getto):

o  Usando aggregato fine

 Mettendo + cemento

 - acqua, + superfluidificanti

Costipamento – come aumentarne la qualità:

 Vibrazione con aghi a luce costante e paralleli o con casseri vibranti

o

Stagionatura: operazioni che avvengono dopo il getto e che assicurano condizioni ottimali x presa e

 indurimento.

Obiettivo: conservare l’acqua finchè non sarà completamente sostituita dai prodotti

o d’idratazione

Durata: in ambiente umido, durata 7 giorni (finchè resistenza = 70% resist richiesta)

o Come aumentarne la qualità: a temperatura costante≈20° e U.R. = 80%

o

Ritiro: contrazione orizzontale dovuta alla tensione superficiale

 Cause: reazioni di idratazione, sedimentazione delle particelle → bleeding, evaporazione

o acqua (x bassa umidità – vapore non saturo), assorbimento acqua da parte di inerti e

casseforme in legno, troppa acqua

H O superficiale risente di una forza dovuta al contatto con aria. Tale

2

forza induce H O a contrarre la sua superficie fino ad assumere forma

2

sferica (es. gocce di pioggia o bolle di gas in acqua). Perciò H O deve

2

spingere molecole da massa interna a superficie esterna andando contro

la normale tendenza a occupare - superficie possibile. Deve quindi

compiere un lavoro → la tensione superficiale. Questo fenomeno è

dovuto alle forze contrastanti ρgh e ΔP

DISPENSA 10: IL CALCESTRUZZO INDURITO

Calcolo della resistenza:

 Rck: valore minimo di resistenza sopra il quale si trovano almeno il 95% delle misurazioni di

o resistenza possibili (numero di valenza)

R : resistenza media

o m

fck = 0.8 Rck

o

Il degrado: cause:

 Tecnologiche: rapporto a/c, lavorabilità, stagionatura

o Costruttive

o Strutturali

o Sovraccarichi

o Fondazioni

o Accidentali

o Collasso

o Chimiche:

o  Attacco solfatico: crea gesso che a sua volta crea ettringite e thaumasite

 Attacco da parte dei cloruri (sali, acqua di mare): attacca le armature e crea

ossicloruro di calcio idrato, che genera fessurazioni e laminazioni

 Attacco di CO disciolta in acqua: provoca dilavamento e incrostazioni

2

 Attacco di CO presente in atmosfera: provoca carbonatazione e depassivazione

2

delle armature

 Reazione alcali-aggregato: aggregati silicei + alcali(sodio, potassio) + umidità →

rigonfiamento aggregati → fessurazione cls

Durabilità: è influenzata da:

 Classe di esposizione ambientale: in base al rischio di criticità ambientale

o Composizione: dipende da prestazioni richieste (lavorabilità, resistenza meccanica,

o permeabilità) e materie prime disponibili.

Prestazioni richieste

o Spessore del copriferro

o Classe di consistenza

o Tempo di stagionatura → t = t + t t : tempo di stagionatura minimo

o s p d s

t : tempo minimo per la protezione del cls t : tempo di disarmo

p d

Mix design (progettazione della composizione): dipende da prestazioni richieste (lavorabilità,

 resistenza meccanica, permeabilità) e materie prime disponibili.

Tipologia strutturale: normale/armata/precompressa. In base ad essa si sceglie la

o Rck(resistenza minima caratteristica) prevista

A partire dalla Rck si calcola la resistenza media a 28 giorni → Rm = Rck + 1.64s

o s: scarto quadratico medio

Partendo dal tipo di cemento e dalla eventuale presenza di additivo si sceglie a/c

o Partendo dalla classe di esposizione si verifica a/c (cautelativamente si sceglie l’a/c

o massimo convenzionale + basso di quello di partenza) e si verifica che la Rck scelta in

precedenza rientri nei parametri richiesti

Partendo da Rck si sceglie la classe di resistenza

DISPENSA 11 – IL VETRO

Vetro: tetraedro silicico (1 atomo silicio + 4 ossigeno). Legame covalente (forte). Al variare di θ varia

 la forza del legame, quindi la temperatura di fusione.

Solido amorfo: liquido ad altissima viscosità. Temperatura di fusione non ben definita, processo

 graduale.

VISCOSITÀ η: resistenza allo scorrimento ε a seguito di sollecitazione τ applicata parallelamente alla

 superficie. Deriva dall’attrito. U.d.m. Poise. Il vetro fuso si comporta come fluido newtoniano quindi

vale → Τ = ηε

TEMPERATURE caratteristiche della fusione:

 4

Punto di lavorazione → η=10 Poise. Inizio lavorazione vetro

o 7.6

Punto di rammollimento → η=10 Poise. Mantiene forma ma è molle

o 13

Punto di ricottura → η=10 Poise. Riduzione tensione di raffreddamento

o 14.5

Punto di tensione → η=10 Poise. Raffreddamento

o

COMPOSIZIONE: silice (SiO ) + altri ossidi

 2

Formatori di reticolo/liquidi vetrogeni: ossidi che formano struttura vetrosa

o  Sabbia quarzosa

 Borace

 Anidride fosforica

Fondenti/modificatori di reticolo: ossidi che spezzano il reticolo abbassando temperatura

o di fusione

 Solidi di metalli alcalini o alcalino-terrosi

Ossidi intermedi: contribuiscono in piccola parte a formare struttura vetrosa

o Stabilizzanti: rendono il vetro meno alterabile chimicamente

o

Tipi di vetro:

 Vetri sodico-calcici o Float Glass: i vetri comunemente applicati in edilizia

o Vetro di Boemia o cristallo: ha potassa invece che soda. + resistente, + lavorabile,

o brillantissimo

COLORAZIONE: per aggiunta di ioni metallici o altre sostanze (x es oro x tinta rubino)

 OPACIZZAZIONE: con sostanze finemente disperse che diffondono i raggi luminosi (light sputtering)

 FABBRICAZIONE:

 Fusione: materie prime scaldate in forni refrattari a T >1100° x eliminare scorie e gas e x

o indurre reazioni chimiche

Omogeneizzazione: con agitatori o con insufflazione di gas x ottenere densità e viscosità

o omogenee

Affinaggio: con sostanze affinanti x espellere gas ed evitare bolle e difetti.

o Formatura: inizialmente a T e poi a T . Metodi:

o lavorazione rammollimento

 Soffiatura: vetro artistico, canne, tubi. Insufflaggio di aria in vetro che si gonfia x

adattarsi a stampi

 Pressatura: contenitori semplici

 Filatura: fibre di vetro

 Stiramento meccanico: lastre. inserimento nel bagno di asta refrattaria trascinata

verso l’alto.

 Laminazione: lastre. Colata continua tra 2 rulli controrotanti

 Processo Float: lastre. Laminazione con pulitura a fuoco su letto di stagno fuso e

ricottura

Ricottura: raffreddamento controllato in forni di raffreddamento che elimina tensioni

o dovute a differente velocità di raffreddamento tra cuore e superficie. A questo punto il

vetro è opaco

Abrasione: con polveri dure e sempre + fini x rendere il vetro lucido e brillante

o Finitura:

o  Molatura: lavorazione di spigoli e fili delle lastre con nastri abrasivi e mole

 Smerigliatura: x vetri traslucidi rigati o disegnati

Smerigliatura meccanica o sabbiatura: getto di aria compressa con sabbia

 finissima

Smerigliatura chimica o satinatura: attacco superficiale con acido

 fluoridrico gassoso o immersione in bagno di fluoruri

 Stampa: incisione di un negativo su cilindri di laminazione x ottenere textures o

motivi

 Serigrafia: tramite tessuto che fa penetrare smalto solo in zone specifiche + cottura

 Smaltatura: smalti (pigmenti ceramici minerali) applicati + cottura o tempratura

 Laccatura: no cottura ma fissaggio meno stabile

Tempra: aumenta resistenza all’urto

o  Termica: vetro scaldato fino a T e raffreddato rapidamente con getti d’aria. Si

ricottura

ottiene vetro resistente a trazione(cuore) e compressione(superficie) che si

frantuma in minuscoli pezzi sferoidali. Adatto a vetri di sicurezza

 Chimica: vetro immerso in bagno di sali di potassio fusi a 350°. Non adatto a vetri di

sicurezza

PROPRIETÀ DEL VETRO

 Proprietà termiche:

o  Conducibilità termica (k): capacità di trasmettere calore da caldo a freddo.

NB: Per realizzare VETRI Bassa: 1.16 W/m°C



ISOLANTI è inutile Trasmittanza (U ): trasmissione attraverso parte centrale del vetro x irraggiamento,

g

aumentare lo spessore, conduzione e convezione.



si ricorre invece al vetro Resistenza termica → R = 1/U = ΔT/Q

g g



camera: doppi vetri con Resistenza conduttiva → R = s/k aumentando spessore aumenta R ma non R !

v v g

intercapedine d’aria o perché in R entrano in gioco altre resistenze convettive + determinanti

g

gas nobili, che hanno

bassa conducibilità

VETRI ASSORBENTI: colorati, assorbono alcune radiazioni e ne

riflettono altre. Il migliore è verde, assorbe tanto e dà visibilità

RIVESTIMENTI BASSO-  Fattore solare: energia trasmessa/energia incidente →

tot

EMISSIVI: film di fattore solare = (Φ + φ )/Φ Φ : energia trasmessa φ : energia assorbita e

t i i t i

ossidi metallici posti ritrasmessa Φ : energia incidente

i

all’interno della  Emissività (e): capacità di un corpo di emettere energia → e = E/E 0<e<1

grigio

vetrocamera E: radiazione In vetro e=0.84

 Resistenza agli sbalzi termici: temperatura max a cui il vetro, immerso in acqua a

0°C, non si rompe. In vetro è ca.50°C

Proprietà ottiche:

o  Trasparenza: capacità di trasmettere radiazioni visibili

 Trasmissione della luce:

Fattore di assorbimento: Φ = Φ α

 a i v

Fattore di riflessione: Φ = Φ ρ

 r i v

Fattore di trasmissione: Φ = Φ τ α , ρ , τ : fattori spettrali

 t i v v v v

 Indice di rifrazione → n = c/v c: velocità luce in aria v: velocità luce in vetro

Proprietà acustiche: per ottenere isolamento acustic