Scienze dei Materiali -domande tipo e risposte-

CLASSE DI RESISTENZA:

Le classi di resistenza sono:

 32,5

 32,5R

 42,5

 42,5R

 52,5

 52,5R soglia minima di resistenza meccanica a compressione,

Il numero individua la in

R

28 giorni

N/mm2, misurata a secondo una determinata procedura. Il simbolo sta

a significare il comportamento meccanico del cemento alle brevi stagionature (R =

Rapido).

Classe di Resistenza a compressione (N/mm2) minima garantita a:

resistenza

(sigla) 2 giorni 7 giorni 28 giorni

32,5 16 32,5

32,5 R 10 32,5

42,5 10 42,5

42,5 R 20 42,5

52,5 20 52,5

52,5 R 30 52,5

Per la determinazione effettiva della resistenza meccanica di un cemento è necessario

”procedura standardizzata”,

adottare una in base alla quale alcuni

influenzare la resistenza meccanica

parametri, che potrebbero stessa, siano

rigorosamente mantenuti costanti da prova a prova.

TIPI DI CEMENTO:

La suddivisione dei cementi in base alla loro composizione prevede cinque tipi:

95% di clinker.

1) Cemento Portland: (un solo tipo) con almeno il

2) Cementi Portland di miscela: (17 sottotipi) dove il clinker è ancora

fumo di

predominante (almeno 79%) e dove gli altri costituenti (escluso il

silice impiegabile solo nell’intervallo 6-10%) possono oscillare entro due

21-35%

6-20%

intervalli: oppure . A

Nel primo caso apparirà nella sigla corrispondente la lettera , mentre se

B

l’intervallo composizionale è maggiore apparirà la lettera . La sigla dei

II

cementi è formata da , seguito dalla lettera A oppure B a seconda della

quantità di costituente minerale, ed infine da una lettera che individua

P L

specifico costituente minerale:

lo (S per loppa, per pozzolana naturale, per

M

calcare, ecc…). La lettera sta per composito, cioè costituito da più

costituenti minerali (loppa, pozzolana, cenere, ecc…).

Un esempio sono le sigle II/A-M oppure II/B-M a seconda del contenuto di

clinker.

Cemento d’altoforno :

3) (3 sottotipi), per il quale sono previsti 3 livelli

composizionali nel contenuto di loppa che vengono individuati nella sigla del

cemento con: A (loppa 36-65%), B (loppa 66-80%), C (loppa 81-95%).

minor contenuto di clinker

Quest’ultimo rappresenta il cemento con il

(che può scendere fino al 5%) e che proprio per questo si

caratterizza per il bassissimo calore di idratazione (apprezzato nei getti di

Sali

ottima resistenza all’ attacco

massa) oltre che per un del solfato, dei

disgelanti dell’acqua di mare.

e Ovviamente questo specifico cemento

se

d’altoforno (con sigla III/C) non potrà essere disponibile nelle classi di

più basse

resistenza (32,5, o al massimo 32,5R), per carenza del clinker

all’ottenimento di una elevata resistenza meccanica

necessario alle brevi

stagionature.

4) Cemento pozzolanico: (2 sottotipi) dove il contenuto di clinker è compreso

negli intervalli 65-89% (A) oppure 45-64% (B) e come costituente minerale è

cenere silicica

presente una miscela di , e pozzolana naturale o

microsilice

industriale. –

Il cemento pozzolanico (4) propriamente detto come del resto il

cemento d’altoforno (3) - si distingue rispettivamente dal cemento Portland alla

minor contenuto di

pozzolana (2) e del cemento Portland alla loppa (2) per il

clinker. Quindi, anche per il cemento pozzolanico, soprattutto per quello B con

maggior contenuto di pozzolana (36-55%), sarà difficile prevedere la

disponibilità nelle classi di resistenza più elevate (42,5R, 52,5, 52,5R).

contenuto di clinker ridotto

5) Cemento composito: (2 sottotipi), con un (40-64%

cenere silicica

oppure 20-39%) e con una miscela di loppa, pozzolana e come

costituenti minerali. Non va confuso con il cemento Portland composito (II/M)

più ricco in clinker e più povero in costituenti minerali.

2) I tre passaggi della distribuzione ottimale degli

(sarebbe l’inerte)

aggregati

1) Analisi Granulometrica

Per la determinazione della distribuzione granulometrica di un aggregato si ricorre

setacciatura

alla s e p a r a z i o n e mediante con setacci di diversa luce di

pesi

maglia ottenendo i delle singole frazioni granulometriche. Questi, espressi

%percentualmente% rispetto al peso di tutto il campione analizzato, consentono di

calcolare il materiale passante a ogni setaccio. Riportando in un grafico il materiale

passante in funzione dell’apertura del vaglio, si costruisce la cosiddetta curva

granulometrica del singolo aggregato.

2) Distribuzione granulometrica ottimale minor

massima densità possibile,

Per realizzare un conglomerato con la cioè con il

contenuto di vuoti interstiziali tra i singoli granuli, la curva granulometrica del

Fuller

deve seguire l’equazione proposta da

sistema solido (cemento + aggregato)

& Thompson : 1/2

P = 100 (d/D)

Dove P è la percentuale di materiale passante allo staccio con apertura d; D è la

massima dimensione (“diametro dell’elemento lapideo più grosso.

massimo”)

Se il sistema cemento + aggregato soddisfa granulometricamente l’equazione, si

massimo assortimento dimensionale,

realizza il nel quale gli elementi

vuoti interstiziali medi

fini

più sono allocati nei di quelli , e questi ultimi si

grossi

dispongono a loro volta nei vuoti esistenti tra i granuli più .

In ogni caso, un calcestruzzo che soddisfa granulometricamente l’equazione, e quindi

massimo impacchettamento possibile

presenta il per i suoi granuli solidi (cemento

+ aggregato), non coincide con un sistema che, miscelato con acqua, possa essere

facilmente messo in opera.

In pratica, un calcestruzzo che granulometricamente soddisfa l’equazione, proprio per

scarsamente

il denso impacchettamento dei suoi granuli, si presenta

lavorabile e richiede, pertanto, mezzi di compattazione molto sofisticati per

Bolomey

essere messo in opera. Per questo motivo, ha suggerito di modificare

A

leggermente la curva granulometrica ottimale introducendo un parametro che tiene

conto anche della lavorabilità richiesta e del tipo di aggregato disponibile (alluvionale

Bolomey

L’equazione di

o frantumato). : 1/2

P = A + (100-A) * (d/D)

Coincide con la prima se A = 0. Il parametro A assume i valori crescenti da 8 a 14 se

alluvionali

aumenta la lavorabilità del calcestruzzo e se si passa da aggregati

aggregati di frantumazione di forma irregolare

tondeggianti ad .

La scelta di D (diametro massimo) tanto nella prima equazione, quanto nella seconda,

deve tener conto dei seguenti vincoli:

1) Non deve superare il 25% della sezione minima della struttura (per evitare

di aumentare le eterogeneità del materiale);

2) Non deve superare la distanza tra i ferri di armatura diminuita di 5mm

(per evitare che l’aggregato più grosso ostruisca il flusso del calcestruzzo

attraverso i ferri stessi);

3) Non deve superare del 30% lo spessore del copriferro (per evitare che tra

casseri e ferri di armatura sia ostruito il passaggio del calcestruzzo)

Poiché le due equazioni rappresentano le distribuzioni granulometriche ottimali del

sistema aggregato + cemento, esse possono essere riferite al solo aggregato

normalizzando i valori di P se si conosce la percentuale di cemento (C) riferita al

peso di tutti i solidi (aggregato + cemento). Le equazioni seguenti rappresentano

Fuller Bolomey

rispettivamente le curve granulometriche ottimali di e di riferite

solo aggregato

al : 1/2 –

P = [100(d/D) - C / 100 C] *100

1/2 – –

P = [A + (100 - A)(d/D) C / 100 C] *100

3) Metodi di calcolo per la combinazione degli aggregati

In pratica è difficile reperire aggregati che, insieme al cemento, siano

granulometricamente conformi alle prime due equazioni precedenti, oppure che,

senza cemento, siano conformi alle due ultime equazioni. fini

Gli aggregati normalmente reperibili risultano o eccessivamente (sabbie) o

grossi pietrisco)

eccessivamente (ghiaia e per poter da soli soddisfare ai

requisiti granulometrici dell’aggregato ottimale.

Tuttavia, combinando più aggregati reali, purché granulometricamente diversi (per

ghiaia), è spesso possibile “costruire” un aggregato misto

esempio una sabbia e una

molto più vicino, rispetto ai singoli aggregati, a quello ottimale.

3) Il calcestruzzo allo stato fresco

Il calcestruzzo fresco è il calcestruzzo nella fase plastica nelle prime ore di vita.

Una delle principali caratteristiche importanti del calcestruzzo fresco da tenere in

l’attitudine di un calcestruzzo ad essere

lavorabilità

considerazione è la , ovvero

trasportato compattato

posto in opera, rifinito

impastato, , e senza che si

verifichino s e g r e g a zioni (lavorabilità = caratteristica che indica la capacità del

calcestruzzo fresco a muoversi ed a compattarsi).

La lavorabilità è una proprietà tipica del calcestruzzo fresco che condiziona anche le

prestazioni del calcestruzzo in servizio. Tuttavia spesso la prescrizione è spesso

disattesa in sede di progetto ed in cantiere con penalizzanti ed improprie aggiunte di

acqua.

I fattori che influenzano la lavorabilità sono: caratteristiche degli aggregati

acqua di impasto

(distribuzione granulometrica, Dmax, forma, tessitura), quantità e

dosaggio del cemento.

Raramente l’aggregato a disposizione rientra nei fusi richiesti dalle norme, è quindi

necessario combinare più aggregati in modo che nel complesso rientri nel fuso

granulometrico consigliato.

Nel calcolo degli impasti, stabilire la corretta composizione di un impasto in termini

di quantità dei componenti necessari è imperativo alla preparazione di 1 metro

cubo di calcestruzzo dotato delle proprietà ottimali:

avorabilità

Procedura dell’American Concrete Institute (ACI)

• fissato Dmax, la lavorabilità dipende dalla quantità di acqua. Perciò la si determina

dalla tabella, necessaria a fornire la lavorabilità desiderata (classe di consistenza) con

l’inerte a disposizione.

• in funzione di Rc (resistenza a compressione) desiderata dai grafici ACI, si

individua il rapporto a/c.

• noto rapporto a/c, si calcola il dosaggio cemento.

• su tabelle ACI si determina volume solido di inerte grosso da impiegare con la

sabbia per metro cubo di calcestruzzo.

• noti volumi di acqua, cemento e aggregato grosso si determina per differenza il

volume della sabbia.

Il principale test che si attua per determinare la lavorabilità di un calcestruzzo fresco

s