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Esame di Tecnologia dei materiali docente Prof. T. Mangialardi

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ESTRATTO DOCUMENTO

Non è indifferente. Le reazioni di idratazione sono tutte esotermiche e come tali un incremento della

temperatura è sfavorevole all’evoluzione della reazione stessa. Il risultato è che potremmo essere in un

perfetto stallo di evoluzione del processo di idratazione. Se, quindi, possiamo trovare il sistema per

rallentare un eventuale effetto di riscaldamento, avremo trovato una eventuale fonte di discrepanza

rispetto ai dati attesi. Come possiamo evitare il riscaldamento superficiale? Rinfrescando la superficie, fatto

con rifornimento di acqua. Non è raro assistere a docciatura di getti di calcestruzzo: servono a raffreddarlo,

non a bagnarlo. L’eventuale rifornimento di acqua riguarda solo l’eventuale o piccola perdita di acqua che si

sia verificata sulla superficie del calcestruzzo. Tuttavia, se ho il telo impermeabile, non ho né perdita di

acqua né rifornimento di acqua del tubo di acqua. E’ soltanto effetto di raffreddamento. L’altra fonte è

invece interna. Supponiamo di non aver lavorato in condizioni climatiche particolarmente critiche. Abbiamo

ad esempio lavorato in una stagione molto mite e non abbiamo problema del sole che batte. Ciononostante

il calcestruzzo si riscalda perché le reazioni di idratazioni sono esotermiche. Avremo quindi evoluzione di

calore all’interno del nostro sistema. Si parte dalla temperatura

iniziale dipendente dagli ingredienti e dai dosaggi, e già dopo

poche ore abbiamo un picco di temperatura. (4). Tn: valore della

temperatura di partenza. Tmax: valore massimo della

temperatura. Si raggiunge Tmax in un intervallo di tempo che

dipenderà da dimensioni della struttura e da composizione

calcestruzzo. Dopodiché la temperatura inizierà a scendere con

un andamento variabile a seconda della struttura. E’

estremamente importante, per quanto riguarda la salute del

getto di calcestruzzo realizzato, il valore della temperatura

massima (temperatura di picco). Tuttavia, ugualmente

importante sarà il gradiente di temperatura che si stabilirà tra nucleo della struttura e periferia della

struttura. (5). Il calore verrà in maniera uniforme nel calcestruzzo,

ma sarà smaltito in modo differente a seconda della natura della

fase confinante. Suppongo di avere terra acqua e aria. Come sarà

smaltito il calore? Dipenderà dalla temperatura alla quale si

trovano i materiali circostanti e dalla capacità di questi materiali

di distribuire questo calori. Avrà quindi diversi coefficienti e

conducibilità termiche diverse. Anche il calcestruzzo dissiperà il

calore in misura uguale alla sua capacità di condurre (bisogna

valutare anche la sua capacità termica). Ciò che ci interessa è però favorire la dispersione di calore o di

limitarla? Nella parte centrale ho un innalzamento verso l’alto della temperatura con un andamento simile

al grafico. Negli altri casi , ossia periferia, ho un grafico più abbassato. Nel momento in cui al centro

raggiungo la temperatura massima, sulle superficie più lontane dal centro non avremo lo stesso valore di

temperatura, ma ci saranno temperature inferiori. Questo significa che all’interno della struttura di

calcestruzzo nasceranno gradienti termici: più alto è il gradiente termico, più grandi le sollecitazioni

meccaniche ad esso associate. A ogni variazione di temperatura corrisponderà una risposta differente del

calcestruzzo in termini di dilatazione locale o lineare. Dove deltaT è più alta, ho dilatazioni lineari maggiori.

Posso trovare zone che andranno incontro a dilatazioni maggiori (centro) rispetto ad altre (ad esempio

minore è in periferia). Sono queste dilatazioni che sviluppano tensioni tanto da arrivare a fessurazioni di

natura termica. Il nostro impegno sarà quello di limitare l’entità di questi gradienti di temperatura, e lo

possiamo fare ancora una volta in due modi:

- Abbassiamo la temperatura massima

- Alziamo le temperature dei materiali superficiali

Ossia, ridurre il deltaT tra centro e periferie. Per cambiare Tmax possiamo agire sul dosaggio di cemento

etc., ma questo potrebbe non essere compatibile con le richieste di resistenze meccaniche. Per alzare le

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temperature sulla periferia, dobbiamo agire su ??? Si dispongono agli estremi dei materiali isolanti che

fungono da limitatori di dispersione di calore. Il risultato complessivamente sarà che il calcestruzzo si

troverà per un tempo più lungo a T più alta ma saranno evitati gli stress termici. Non è semplice la gestione

di questi sistemi perché dovrà essere previsto il periodo di maturazione in corrispondenza del quale

smettere di agire sui materiali esterni. In ogni caso, anche se non si facesse ricorso all’uso di questi

materassini, caratterizzati da spessori trascurabili di diversi centimetri (sono in materiale polimerico) anche

il semplice uso dei teli di plastica su tutta la superficie superiore delle casseformi può svolgere un ruolo

accettabile. Di sicuro determinerà l’evaporazione, limitandola.

Quindi,

Presa:

- Evitare essiccazione

- Limitare il riscaldamento

INDURIMENTO

Dopo le prime 24 ore si ha l’indurimento con l’inizio dello sviluppo delle resistenze meccaniche. Continua

l’incremento eventuale della temperatura se le dimensioni della struttura sono significative (per strutture

di dimensioni normali molto spesso il tempo in corrispondenza del quale si ha il massimo incremento della

temperatura è all’interno dell’intervallo di tempo di presa: già a fine presa o la temperatura diventa

costante per un certo intervallo di tempo o già cominci a accendere). Se invece le strutture sono massicce

questo è un tempo di raggiungimento della massima temperatura posto in intervalli temporali più alti. Per

convenzione, si pone il tempo per il raggiungimento della temperatura massima di strutture di calcestruzzo

a 7giorni se le strutture sono massicce (ossia strutture che hanno una dimensione trasversale superiore ai

50cm; al di sotto ho tempi intorno alle 24 ore, ma in alcuni casi anche ai due giorni). I 7 giorni sono tipici

delle strutture massicce in senso stretto. Nelle dighe, ad esempio, che hanno sezioni di qualche metro, si

arriva all’evoluzione di calore corrispondente a Tmax proprio a 7 giorni.

Q7

Q1-3

Sono valori caratteristici da conoscere per stimare il massimo incremento di temperatura.

IMPASTI INDURITI E RESISTENZA MECCANICA

Dopodiché, andiamo a considerare le caratteristiche degli impasti induriti e il valore della resistenza

meccanica. R=f(t, T, UR, a/C)

Questi sono i valori con cui andiamo a

determinare la resistenza meccanica. La brava

professoressa già ci ha proposto una curva del

genere a lato (6): resistenza decrescente con

rapporto a/c. Ma dobbiamo raffrontare R anche

con le altre 3 variabili.

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Dovremo specificare, quindi,

- Il tempo di stagionatura

- Condizioni di stagionatura

o Temperatura

o Umidità relativa corrispondenti alle condizioni di stagionatura

Suppongo di mantenere costanti temperatura e umidità relativa. All’aumentare del tempo ci saranno degli

spostamenti della curva verso l’alto. Conoscere il comportamento a resistenza meccanica dei calcestruzzi al

variare di a/c per i diversi tempi consente di trovare condizioni per trovare una determinata resistenza in

condizioni di a/c diversi. Inoltre, a parità di tempo di stagionatura, se cambiamo temperatura o umidità

relativa dell’ambiente di cui realizziamo la struttura stessa, cosa accade?

UMIDITA’ RELATIVA COSTANTE

Costante e idonea a garantire le condizioni per l’idratazione del cemento. L’aumento della temperatura

favorirà l’idratazione del cemento e potremo avere quindi a parità di tempo valori di resistenza più alti.

Prendo ad esempio la curva 1 del secondo grafico disegnato (7). Se porto la T da 20°C a 30°C, posso

ipotizzare che la curva si sposti verso l’alto. Posso però agire sull’aumento della temperatura aspettandomi

un aumento della resistenza in modo indefinito? Magara. Raggiungeremo un valore al di sopra del quale

non si può stare: è il raggiungimento, nel nostro tempo

fissato, della condizione di completa idratazione del

cemento. Non solo. L’incremento progressivo della

resistenza tende a ridursi man mano che aumenta la

temperatura, proprio perché entra in ballo l’effetto

controproducente di natura tra materiali: favoriamo

cineticamente e sfavoriamo dinamicamente., Ciò che

guadagniamo dal punto di vista di velocità, possiamo

perderlo dallo spostamento della reazione verso

destra. Quindi, le curve tendono ad avvicinarsi. Ancora

peggio. Il risultato sarà se contestualmente

all’incremento di temperatura abbiamo una variazione dell’umidità relativa. Le condizioni standardizzate

fanno riferimento a UR>=95%. Il valore scelto non è casuale: al di sotto del 95% di UR si creano condizioni

idonee a favorire la perdita di acqua dal calcestruzzo. I pori capillari all’interno del conglomerato

cementizio, e che inizialmente sono tuti pieni di acqua, se all’esterno non è presente una UR almeno del

95%, tendono a svuotarsi. Se si svuotano, il cemento non potrà idratarsi. Ma non basta: se i pori capillari si

svuotano, si svilupperanno all’interno del sistema in fase di solidificazione e ancora non completamente

indurito. Ed è anche questo il motivo per il quale periodicamente, finché il calcestruzzo non ha raggiunto

sufficienti gradi di invecchiamento, è opportuno ricorrere all’innaffiamento periodico della struttura, anche

quando la T sarà scesa ai valori normali. Ossia, ben oltre le due settimane di invecchiamento rispetto al

periodo di preparazione, farà sempre bene rifornire di acqua il calcestruzzo. Non per sopperire a dosaggi

difettosi di acqua nella preparazione della miscela, ma per sopperire al fenomeno dell’evaporazione

dell’acqua nei pori capillari. Volendo riassumere: possiamo individuare quelle che sono le condizioni ideali

per favorire lo sviluppo delle resistenze meccaniche del calcestruzzo e queste condizioni sono temperatura

non eccessivamente elevata, umidità elevata. Per T non troppo elevate devo considerare valori compresi

tra i 20 e i 25°C. Per umidità relative elevate devo considerare sempre valori prossimi, perlomeno, al 90%.

Nei primissimi giorni di idratazione è molto raccomandato mantenere l’umidità al di sopra del 95% (Ed ecco

di nuovo la necessità di coprire di nuovo i getti.

MESSA IN OPERA 90

Gioca anche questa un ruolo in termini di contenuto di aria che si realizza all’interno del conglomerato.

Quelle poche relazioni analitiche che esistono, fanno tutte riferimento alla condizione di completa

compattazione. Perché poche relazioni analitiche? Perché nella maggior parte dei casi la relazione

fenomenologica che lega la resistenza meccanica al rapporto a/c viene valutata caso per caso. Si fa cioè

largo uso di dati di caratterizzazione del sistema cementizio che si intende usare con raccolta di dati

specifici e costruzioni di curva R e a/c nello specifico per il cemento. Le specificazioni di sviluppare

resistenze meccaniche e nella maggior parte dei casi sono di limitata utilità. Ai fini dell’esame, visto che

possiamo disporre di dati specifici a diversi cementi o calcestruzzo, faremo largo uso di relazioni analitiche

empiriche e fenomenologiche con la raccomandazione da parte della brava professoressa di porre

particolare attenzione nell’uso di queste relazioni nel senso che i valori di resistenza stimati con quelle

equazioni potrebbero essere anche molto diversi da quelli riscontrati nella pratica. Non disponendo, però,

di altri sistemi di calcolo preventivo, ai fini dell’applicazione dei criteri logici, di giudizio e scelta che sci si

porranno andranno bene.

GRAF


PAGINE

173

PESO

12.80 MB

PUBBLICATO

6 mesi fa


DESCRIZIONE APPUNTO

Fascicolo completo di tutte le lezioni riguardate a casa e trascritte al computer, con immagini integrative. Il fascicolo ha solo la TEORIA, l'altro fascicolo in vendita ha TEORIA ed esercizi svolti (anche alcuni non reperibili online).
Consiglio il fascicolo TEORIA per la preparazione all'orale (ci sono argomenti non trattati nel libro ma trattati solo dalla professoressa), mentre per lo scritto suggerisco caldamente l'utilizzo del fascicolo TEORIA ed ESERCIZI, in quanto ci sono molti esercizi svolti e qualcuno non svolto.


DETTAGLI
Corso di laurea: Corso di laurea in ingegneria civile
SSD:
A.A.: 2017-2018

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher andrea755 di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Tecnologia dei materiali e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università La Sapienza - Uniroma1 o del prof Mangialardi Teresa.

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