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dopo quell’intervallo temporale non siamo più confidenti nel fatto che l’impasto cementizio si trovi ancora

in una condizione per la quale possa essere disturbato nel suo stato di quiete e si corre il rischio che con le

operazioni di movimentazione iniziamo a rompere dei legami che si stanno formando nell’impasto stesso.

Dei legami dai quali deriverà la struttura definitiva del calcestruzzo. Quindi, ricapitolando, dopo i 45 minuti si

deve sospendere ogni operazione. Prima dei 45 minuti non accade nulla perché c’è il gesso che blocca

l’idratazione degli alluminati, non si verifica il fenomeno della falsa presa e quindi possiamo fare qualsiasi

cosa con l’impasto. Tutto ciò che non possiamo fare è aggiungere altra acqua a quella decisa nella fase di

progettazione della miscela.

Per avere chiaro come funziona l’ettringite, consiglio vivamente di guardare sul libro nel paragrafo “Prodotti

di idratazione”, in cui qualche pagina dopo viene spiegato bene, anche con un’immagine, come funziona

l’ettringite.

CEMENTO ANIDRO (PORTLAND)

E’ quello disponibile commercialmente. Ha una potenzialità di sviluppo di resistenza meccanica dipendente

dalla sua composizione. Preferiamo un cemento Portland caratterizzato da un più alto contenuto di silicati

rispetto agli alluminati. Come si può ottenere un cemento con più alto contenuto di silicati rispetto agli

alluminati? Scegliendo accuratamente le materie prime da introdurre nel forno e dosando opportunamente

le varie materie prime selezionate. Il calcare darà il contributo in CaO, la marna principalmente del silice

che diventerà silicato e allumina che diventerà alluminato. Dobbiamo quindi scegliere marne caratterizzate

da più alto contenuto di silice rispetto a allumina. L’ideale è lavorare con materiali silicei. Ecco quindi che ci

si può rapportare a definizione di materiale “argilloso”. Se potessimo introdurre nel processo di

clinkerizzazione con un’argilla pura, avremmo un cemento puro. Nel caso in cui, invece, il contenuto degli

allumini sia troppo alto dovremo pensare a un sistema di arricchimento di silice nel forno, ad esempio

attraverso l’aggiunta di sabbia di determinato tipo.

LA CALCE LIBERA

Un altro accorgimento estremamente importante da tenere d’occhio è quello che fa riferimento alla

quantità disponibile di calce nel forno di clinkerizzazione. Questo significa che anche il dosaggio di calcare è

importante: non si deve usare troppo calcare rispetto a silice e allumina, altrimenti si rischia di ottenere in

uscita dal forno un materiale che, oltre a contenere silicato tricalcico dicalcico etc., contiene anche calce

libera in dosaggi rilevanti.

La CaO libera (calce libera) possiamo considerarla equivalente alla calce viva, con la differenza che la

temperatura alla quale è stata esposta questa calce libera è particolarmente alta. Ha, pertanto,

caratteristiche legate ai granuli sulla sua superficie: viene definita infatti “stracotta”. La superficie del

granulo della calce stracotta è spessa, ha lo strato molto duro, impermeabile, che rallenta, o comunque

limita, la reattività della calce stessa. Quando il clinker contenente questa calce viene mescolato con

l’acqua, si ha il rischio che la particella non subisca subito il processo di idratazione (ovvero non subisce

subito il processo di idratazione come la calce viva), ma rimane inerme fino a che le condizioni esterne non

diventano tali da rompere lo strato superficiale, l’acqua riesce a raggiungere l’interno della particella, e si

ha quindi la formazione dell’idrossido di calcio (Ca(OH) ). La reazione che avviene è quindi, dopo, quella

2

classica. Bisogna porsi una domanda, in quanto questa reazione è accompagnata sempre da un aumento di

volume, ovvero: quanto tempo è passato tra la preparazione dell’impasto e la riuscita dell’acqua ad avere

influenzato la calce libera? Se l’impasto è ancora plastico, l’aumento di volume potrà essere accomodato

dall’ambiente circostante. Si avrà, quindi, un aumento delle dimensioni e questo aumento delle dimensioni

della particella andrà a schiacciare altre zone dell’impasto ancora fluido o arricchire dei vuoti che erano

disponibili. Se, invece, l’arco temporale che è passato è tanto lungo che tutto ciò che sta intorno ha

cominciato a rapprendersi, ossia che è partito o peggio è terminato il fenomeno della presa dell’impasto,

l’aumento di volume farà avere il fenomeno della frattura, ossia deterioramento del conglomerato. L’unica

strada che si ha per evitare insorgenze di questo fenomeno è quella di evitare che nel cemento siano

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presenti percentuali significative di calce libera. Quindi, il calcare e tutti i minerali fonte di ossido di calcio

devono essere dosati nel forno di clinkerizzazione in modo tale che l’ossido di calcio derivante sia tale da

miscelarsi e soprattutto che non sia eccedente.

IL PARAMETRO LSF

Il parametro LSF deve essere sempre inferiore a uno. Se così non fosse, si avrebbe la certezza che il clinker

prodotto darebbe dei rischi, perché sussistono condizioni sfavorevoli dovute alla presenza di calce libera,

ossia calce che non ha reagito in forno con gli altri ossidi in quanto non ve ne erano a sufficienza. La sua

espressione è la seguente: %

= 2.8 ∗ % + 1.18 ∗ % + 0.65 ∗ %

Se il tempo di permanenza nel forno non è sufficientemente lungo, pur avendo raggiunto temperature

idonee, potremmo avere delle reazioni incomplete, trovando così in uscita dal forno calce libera, silice

libera o anche ossidi liberi: abbiamo quindi un clinker di caratteristiche non soddisfacenti. Infatti, qualsiasi

ossido libero è da considerarsi privo di attività idraulica, ossia abbiamo una minore resa nel processo di

clinkerizzazione.

Dobbiamo poi pensare alle dimensioni del forno di clinkerizzazione che può raggiungere dimensioni anche

di 100-120metri. La gestione di queste apparecchiature non è semplice, e ciò ci porta a una certa variabilità

nella composizione. Inoltre, il clinker è un materiale eterogeneo, dal punto di vista compositivo. Nei granuli

che vengono ottenuti dopo la sua frantumazione, possiamo avere la contemporanea presenza dei 4

costituenti mineralogici. Il gesso, invece, essendo aggiunto successivamente, si trova distante dai granuli.

Nel momento in cui si andrà a preparare l’impasto, cosa succederà? Primo effetto: si scioglie il gesso

nell’acqua, perché caratterizzato da una solubilità notevole.

GESSO

CaSO *2H O: inizialmente abbiamo un solfato, che si può scrivere come somma di ossidi:

4 2 —

 

CaSO *2H O assembramento di: CaO, SO , 2H O C S H

4 2 3 2 2

Se CaO e SO li chiamassimo C e S, per quanto riguarda SO lo confonderemmo con la silice. Pertanto,

3 3

troviamo un simbolo S (S con lineetta sopra). CSH è la formula chimica del gesso biidrato.

2

I costituenti mineralogici del cemento Portland sono gli stessi del clinker di cemento Portland più CSH 2

(CON S LINEETTA SOPRA!). Dobbiamo quindi essere in grado di calcolare anche la quantità di CSH2.

Nessuno produttore di cemento ci dirà quanto valgono queste percentuali. Ci darà invece, su richiesta, la

composizione chimica del cemento in termini di ossidi, ossia ci dirà: CaO x%, etc. Sulla base di queste

informazioni dobbiamo essere in grado di riconoscere quanto C3S, C2S, CaO etc. ha il cemento, ossia se il

cemento ha delle buone potenzialità o no, oppure per capire se soddisfa o meno i requisiti di accettazione.

CALCOLO DEI COMPONENTI

Principali tipi di ossidi componenti, o maggiori, con i quali procediamo alla verifica del parametro LSF:

- CaO: 60-65%

- SiO : 20-25%

2

- Al O : 5-10%

2 3

- Fe O : 3-5%

2 3

Questa è una composizione rappresentativa di un cemento con riferimento agli ossidi componenti

maggiori. Attenzione ad usare i termini con correttezza: ossidi componenti e non costituenti, perché i

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costituenti sono le specie mineralogiche già affrontate (C3S etc.). Se troviamo CaO vuol dire che la

totale

percentuale è legata alla calce anche libera oltre a quella legata nei costituenti. La CaO libera deve essere

espressamente riportata. Se la CaO libera è esplicita, ed è presente in una determinata quantità, il valore

massimo accettabile è tra 0.1-1.5%. Teniamo presente però che 1.5% di calce libera rappresenta già un

contenuto molto alto. Nel caso di cementi di buona qualità, il contenuto di calce libera deve essere

inferiore all’1%. Questo ossido può essere inglobato nella CaO oppure come CaO e CaO slegate.

totale legata libera

A questi ossidi si aggiungono quelli minori:

- MgO, ossido di magnesio. Tende a dare una reazione di idratazione del tipo

MgO+H O Mg(OH)

2 2

L’idrossido di magnesio ha un problema. Fermo restando che questa è una reazione espansiva, il

problema aggiuntivo è che l’idrossido di magnesio ha una solubilità maggiore di quella della calce, e

quindi, in presenza di acque che contengono solfati, tende a formare il solfato di magnesio. Il

solfato di magnesio è una specie dotata di capacità disgregante nella matrice. Dobbiamo

considerarlo quindi come uno dei composti chimici più pericolosi che si possano formare in un

manufatto. Visto che i solfati possono essere presenti nelle acque naturali e non possiamo pensare

di deviare un corso d’acqua solo per la creazione del cemento, dobbiamo esporci al rischio di un

degrado rapido e irreparabile. Per evitarlo dobbiamo far sì che il livello di ossido di magnesio sia

contenuto. Il suo limite nella quantità è tra lo 0.7 e il 3.0%.

- Na O, ossido di sodio.

2

- K O, ossido di potassio. Vale un discorso analogo del magnesio, con la differenze che per sodio e

2

potassio non sono coinvolti in reazioni tipiche della pasta di cemento. Na O e K O non reagiscono

2 2

con l’acqua o con gli altri costituenti, ma potrebbero reagire con gli aggregati di natura silicea o

silicatica, e si innesca una reazione nota come ASR, reazione espansiva. Si può sviluppare anche

dopo 10 o 20 anni di preparazione del calcestruzzo. Se gli aggregati accanto ai due ossidi

contengono silice reattiva, si può avere reazione all’interfaccia tra aggregato e pasta, con

produzione di una sostanza apparentemente gelatinosa e il volume specifico del prodotto di

reazione è molto più alto del volume specifico della pasta di cemento. Si creano quindi tensioni

meccaniche e si ha fessurazione degli elementi strutturali. Questa reazione, nota ormai (da 60

anni), ancora non ha trovato un rimedio. Ovvero, quando si manifesta non si sa cosa fare. O la

reazione è sufficientemente lenta da consentire alla struttura di poter continuare a prestare la sua

funzione di opera, oppure la reazione si presenta in modo violento, tanto da essere sostituita da

una nuova. L’unico rimedio disponibile è quello di selezionare da un lato aggregati senza silice

reattiva, dall’altro limitare al massimo il contenuto di alcali nel cemento. Da qui è nata la tecnica di

produzione dei cosiddetti cementi a basso tenore di acari. Sono quelli che hanno una …(???)

equivalenti minore dello 0.6%. I cementi Portland classici hanno contenuti di alcali dell’1-1.1%.

Tenere basso il tenore degli alcali significa innalzare enormemente il costo di produzione del

cemento, che significa sostanzialmente non lavorare con materie prime particolari, ma cambiare il

combustibile che si utilizza nel forno, perché il grosso degli alcali viene dal gasolio utilizzato. Il

processo idoneo alla produzione del cemento a bassa concentrazione di alcali è quello che si ha con

il metano, più caro del gasolio. Di conseguenza il prezzo del cemento è salito. I cementi buoni sono

quindi quelli che hanno basso contenuto di Alcali. Il livello basso di alcali si può ottenere utilizzando

anche molto cemento, rischioso però per altri versi. Pertanto, gli alcali pongono problematiche di

durabilità non trascurabili. Non esistono minimi di normativa per questi ossidi, proprio perché la

reattività alta della silice è ancora un argomento di discussione.

Sono quelli più importanti nell’influenza del processo. E’ possibile anche trovare altri ossidi, di bario, di

stronzio, di fosforo etc. Alcali: ossido di sodio e potassio, non sodio e potassio.

20

COMPOSIZIONE CHIMICA COMPOSIZIONE MINERALOGICA

Il passaggio dalla composizione chimica (espressa in termini di ossidi componenti) alla composizione

mineralogica (espressa in termini di costituenti mineralogici). Il metodo classico per ottenere questa

trasformazione è il “Metodo Bogue”, che consiste in un bilancio di massa.

- Il primo passo da affrontare è quello della valutazione del modulo dei fondenti. I fondenti sono

degli ossidi metalli in grado di favorire la formazione della fase liquida durante il processo di

clinkerizzazione. Più elevata è la loro percentuale nel forno, più bassa è la temperatura in

corrispondenza della quale vi è la fusione. Se i fondenti non ci fossero, sarebbe necessario

raggiungere temperature molto più alte nel forno. Il modulo dei fondenti è dato da un rapporto tra

%A/%F

Il valore è maggiore dello 0.64, che corrisponde al rapporto tra le quantità stecheometricamente

necessarie per ………. Se il modulo fondente è maggiore dello 0.64 abbiamo come costituenti

mineralogici la specie indicata, ossia C A. Se invece il modulo dei fondenti non è maggiore di 0.64,

3

non si formano tutti i costituenti e abbiamo C AF + C F. La grande maggioranza di clinker di

4 2

cemento portland ha un modulo maggiore di 0.64.

Il metodo di Bogue ci dice anche che il CaO totale si può considerare come CaO + CaO

derivante da gesso associato alla

+ CaO . Se vogliamo associare il metodo di Bogue al clinker, da questa relazione

calce libera legato in: C3S, C2S, C3A, C4AF

sparirà il termine del CaO derivante da gesso.

Questa è la prima equazione del sistema di equazioni da risolvere. Le altre equazioni ci metteranno in

relazioni le percentuali degli altri ossidi presenti nel clinker e le percentuali dei costituenti stessi. In

particolare, la percentuale di ossido di ferro sarà tutta disponibile per la formazione del C4AF.

ESERCIZIO

Quante moli di Fe O sono richieste per la produzione di C AF? Una. Il numero di moli di Fe O nel

2 3 4 2 3

cemento= numero di moli di C AF nel cemento. Quante sono le moli di Fe O nel cemento? Saranno uguali

4 2 3

alla quantità in grammi presenti nel nostro campione/peso molecolare di Fe O . In 100 g di cemento ci sarà

2 3

una quantità in grammi pari alla percentuale. Percentuale Fe O /peso molecolare Fe O =%C AF/peso

2 3 2 3 4

molecolare C AF. Quindi, %C AF nel cemento=%Fe O *Peso molecolare C AF/peso molecolare Fe O .

4 4 2 3 4 2 3

21

Lezione 6

Adesso passeremo il nostro esame da Ossidi componenti a Costituenti mineralogici, con un metodo Bogue’,

un metodo di calcolo e che fa un’analisi della composizione mineralogica del cemento con la diffrazione a

raggi X. Questa conversione serve per avere informazioni aggiuntive che prevedono che ci siano limitazioni

sul contenuto di determinati costituenti mineralogici. Se non è noto in partenza quello che è il contenuto di

singole specie del cemento, non si può scegliere con correttezza il materiale da usare. Il produttore non può

dare inizialmente queste informazioni perché significherebbe dare un costo aggiuntivo al cemento. Deve

essere quindi compito di chi opera la selezione del materiale risalire dal dato fornito (ossidi componenti) a

quello necessario (costituenti mineralogici). I principali ossidi e costituenti per il Clinker sono:

CaO C S

3

Al O C S

2 3 2

SiO C A

2 3

Fe O C AF

2 3 4

Come sappiamo per avere il cemento Portland aggiungiamo il gesso, ossia CS(LINEETTA)H . Quindi, quando

2

nell’analisi compare un determinato numero che identifica la calce, noi dobbiamo essere consapevole che

quella percentuale si riferisce alla somma dei contributi dei vari costituenti. Per gli ossidi, notiamo in

particolare che l’ossido di Ferro compare solo nel C AF, l’allumina in due (C AF, C A) e la silice in due (C S,

4 4 3 3

C2 ). Tra tutti questi ossidi rimanenti risulta più semplice e immediato partire dalla valutazione quantitativa

S

nell’ossido impiegato in un unico composto. A tutto ciò bisogna aggiungere una considerazione che fa

riferimento alla eventuale presenza di gesso. Per poter risolvere il nostro problema per l’analisi

mineralogica è essenziale avere qualche informazione in più, che proviene dall’analisi chimica che deve

fornire anche informazioni relative al contenuto di SO . SO lo abbiamo già incontrato: è un gas, l’anidride

3 3

solforosa. Quindi, il cemento contiene anidride solforosa? Assolutamente no. Questo è uno degli esempi

che deriva dalla consuetudine di esprimere la composizione in termini di ossidi equivalenti. Il gesso, infatti,

ha formula chimica CaSO *2H O, che si può scrivere in modo più semplificato anche se non del tutto

4 2

corretta, che ci porta a scrivere a CaO*SO *2H O. Questa scrittura ci dice che il solfato di calcio idrato può

3 2

essere il risultato dell’interazione o combinazione dell’ossido di calcio con l’anidride solforosa con due

molecole d’acqua. Se, quindi, noi esprimiamo il contenuto del gesso del cemento in termini di SO , stiamo

3

facendo riferimento alla formula chimica precedente (con due *). Il passo fondamentale di Bogue è quella

di trasformare SO nel corrispondente dosaggio di gesso. Supponiamo, ovviamente, che sia una x%. Come

3

facciamo a convertire la percentuale nel gesso? Tenendo conto che per ogni mole di gesso è presente,

impiegata e consumata una mole di SO , impostiamo l’esercizio, in cui facciamo sempre riferimento a 100g

3

di materiale. Il bilancio si può fare anche in moli, per convertirli alla fine in grammi (ciò che è effettivamente

richiesto). 22

23

Con questo metodo ho risolto la composizione mineralogica del cemento. Che differenza c’è tra l’analisi

mineralogica ottenuta tramite questo metodo e quella determinata eventualmente sperimentalmente?

Questa analisi è ideale. Non c’è possibilità che la calce si combini con la silice per dare un composto diverso

da C S e C S. Sappiamo che nelle condizioni di lavoro dei forni di clinkerizzazione non esistono le condizioni

2 3

idonee a favorire la formazione di altri composti, ma tutto ciò si immagina pensando che il processo si

verifichi in situazioni di equilibrio, situazione quindi ideale: potremmo quindi trovare, nella pratica, delle

analisi differenti. Se ci troviamo di fronte a un’analisi mineralogica eseguita con raggi X, dobbiamo dare

maggior credito a quest’ultima analisi piuttosto che a quella ottenuta con un calcolo teorico.

L’effettuazione di una analisi quantitativa con la diffrazione rientra tra le indagini sperimentali più

complesse che esistano nel campo dell’analisi strumentale. La possibilità che vengano emessi dati sbagliati,

quindi, esiste. Se ci sono discrepanze troppo grandi tra analisi con il metodo di Bogue e analisi con

diffrazione è meglio, quindi, indagare meglio: o il cemento è pessimo oppure le analisi sono state condotte

male.

Nell’esercizio vi è l’analisi completa di un cemento di tipo Portland. SO , idealmente, non dovrebbe derivare

3

da altro se non dal gesso, in quanto a 1450 gradi SO dovrebbe essere una delle fasi gassose che si liberano.

3

In condizioni non ideali, però, è plausibile pensare che le fasi gassosi possano tornare in modo liquefatto

all’interno del forno di clinkerizzazione. Se così accadesse, troveremmo del solfato legato anche con sodio e

potassio. Pertanto, eseguiamo l’esercizio ricordandoci di questo fattore.

Ancora, p.a.f. è la perdita al fuoco che viene determinata sui cementi per determinare l’eventuale presenza

di fasi volatili nel cemento stesso. La prova viene eseguita a 900° per il cemento Portland, quindi il suo

scopo primario è quello di verificare che il cemento non sia stato adulterato. L’adulterazione del cemento

pasa attraverso l’aggiunta al clinker di cemento Portland non solo del gesso ma anche della polvere di

calcare (41.13). La polvere di calcare non costa nulla e non disturba molto dal punto di vista di eventuali

reazioni indesiderate, mentre aumenta la presa. Se è dosato con attenzione, il cementiere riesce a

risparmiare. Se c’è il calcare CaCO , che si scompone seguendo CaCO CaO + CO (crescente), ovviamente

3 3 2

24

troviamo una p.a.f. più alta per il contributo di CO dato dal CaCO .

2 3

Facendo ancora riferimento all’esercizio, e principalmente ai risultati, i costituenti prevalentemente

presenti sono i Silicati di calcio; gli alluminati invece sono presenti con percentuali di molto minori. E’

sempre così? La composizione ovviamente non è casuale; può cambiare, ovviamente, ma il contenuto dei

silicati è decisamente superiore a quello degli alluminati, e il motivo deve essere cercato nel diverso

comportamento reattivo in presenza d’acqua dei 4 costituenti. Sostanzialmente, in previsione di quelle che

saranno le reazioni di idratazione del cemento una volta impiegato, si è valutato che un buon cemento

dovrà essere costituito prevalentemente dai silici. L’attività idraulica nel C3S e C2S è migliore del C3A e del

C4AF. In realtà l’attività idraulica degli alluminati non solo è più scarsa di quelle dei silicati, ma addirittura,

come già detto, riveste aspetti abbastanza problematici nell’ambito della gestione della messa in opera del

cemento, tanto è vero che l’impiego del gesso come additivo al clinker di cemento portland serve a

prevedere la reattività indesiderata degli alluminati.

Il gesso, infatti, viene dosato in fase di preparazione del cemento Portland in modo tale da prevedere che

venga impegnato nella reazione di formazione dell’ettringite (la specie che blocca l’idratazione del cemento

in un intervallo temporale) nella misura del 25%. Se il cemento contiene il 9% di Allumina e 7% di C AF

4

bisogna aggiungere tanto gesso da consentire la formazione del prodotto di idratazione tra C A e solfato di

3

calcio non completa ma grosso modo per ¼ dell’alluminato presente per evitare che l’effetto della … sia

troppo lungo. Ci sono delle limitazioni al contenuto degli alluminati ulteriori rispetto a quelle che fanno

riferimento alla cinetica di idratazione, e queste limitazioni derivano dalla consapevolezza che questi

composti sono in grado di reagire anche in un tempo lontano da quello della messa in opera della miscela

con particolari specie che possono derivare dall’ambiente esterno. Si fa riferimento al fatto che gli

alluminati reagiscano con solfati derivanti da terreni o acque che possono bagnare la struttura in

calcestruzzo. La reazione che avviene allo stato fresco C3A + CS che dà la ettringite può manifestarsi anche

a distanza di anni nel momento in cui arrivano solfati dall’esterno oppure si disciolgono solfati presenti in

aggregati utilizzati nel perfezionamento del calcestruzzo.

Gli alluminati che ancora non hanno reagito danno luogo alla formazione di nuova ettringite, che ha

caratteristiche dirompenti sull’integrità della struttura, perché caratterizzata da un volume specifico molto

più grande di quello che si trova a stato fresco, e si rende responsabile di una delle reazioni di degrado più

pericolose per la struttura. Di conseguenza, il contenuto degli alluminati dei cementi deve essere basso, e

tra i due il più pericoloso è il C A. Il C AF non è dotato di reattività più bassa; è però caratterizzato da una

3 4

composizione più complessa.

SOLUBILITA’ DI CH e C-S-H

C S + H O

3 2  C-S-H + CH

C S + H O

2 2

Dall’idratazione dei silicati dicalcico e tricalcico deriva il gel C-S-H (tubicini attaccati alle particelle di

cemento nella figura della prossima pagina) e la portlandite CH (idrossido di calcio, sono gli esagoni in figura

della prossima pagina). C-S-H è molto poco solubile in acqua. Il gel C-S-H è il maggiore responsabile della

resistenza del calcestruzzo, quindi se abbiamo una quantità maggiore di silicati rispetto agli alluminati, nel

tempo il calcestruzzo svilupperà al meglio la resistenza meccanica. CH è poco solubile in acqua. Tenendo

presente che C S e C S costituiscono la parte prevalente del cemento, possiamo dire che i loro prodotti

3 2

sono la parte prevalente del prodotto di idratazione dell’intero cemento. Se questi prodotti non si sciolgono

in acqua possiamo considerare il nostro manufatto idratato stabile nelle condizioni di lavoro nei confronti di

eventuali interazioni e aggressioni esterne.

La calce idrata CH da sola in acqua può raggiungere una concentrazione di 1.5g/l in temperatura ambiente.

1.5g/l non sono pochi. Quanta calce c’è in un manufatto di cemento indurito? Questo dipende dalla

composizione del cemento e dal grado di idratazione del cemento stesso; dipenderà insomma da quanta

25

parte di C3S e C2S avranno assunto le reazioni viste prima. Supponiamo di avere 10g di Portlandite a fronte

di 100g dell’intero cemento. Quindi abbiamo il 10% prodotto di

idratazione rispetto al solido di partenza. Se rispetto a questi

10g se ne scioglie una quantità idonea a raggiungere nella

soluzione a contatto con il masto indurito una concentrazione

di questo livello, può essere vero che da 10g possiamo

scendere a 9, o anche 8g, con acqua a sufficienza. Questa

solubilizzazione di CH può avere un effetto negativo per la

stabilità della struttura? Ovviamente si. Dai costituenti silicatici di ciascuna di queste particelle anidre di

clinker cominceranno a crescere i cristalli di C-S-H (abbiamo delle sorte di piccoli tubicini) e tra l’uno e

l’altro di questi cristalli si trovano i cristalli che hanno una geometria esagonale di idrossido di calcio. Con il

passare del tempo, si trova un aumento di questi esagoni di idrossido di calcio. Tanto più lungo è il tempo di

idratazione, tanto più fitto diventa l’intreccio dei prodotti di reazione (tubicini), e tanto più resistente sarà il

nostro conglomerato. Suppongo però che a un certo punto del processo di idratazione (all’atto della

scasseratura del conglomerato, ossia quando si tolgono dalle casse forme) arriva acqua al mio prodotto.

Magari perché questo conglomerato è stato pensato per fare gli argini di un canale o una vasca di

contenimento di acqua piovana, impianto di produzione di calcestruzzo etc. Allora, quest’acqua scioglie i

cristallini di Portlandite che sono affacciati sulla superficie del nostro manufatto. Una volta che è entrata

acqua, si innescano processi di diffusione: l’acqua tende a muoversi nelle porosità del conglomerato e a

penetrare nel conglomerato stesso e le specie solide che, disciogliendosi in acqua, vanno fuori. Abbiamo

innescato un processo di dissoluzione del nostro conglomerato. Questo è il “dilavamento”, che parte

sempre dal CH. Se trovassimo, quindi, un sistema per togliere la specie CH troveremmo un modo per

rendere più resistente il conglomerato all’azione delle acque. Certo, se decidiamo di abbassare la

percentuale dei silicati C S e C S avremmo minori specie aggredibili, ma avremmo minore resistenza

2 3

meccanica. Pertanto, dobbiamo bilanciare condizioni di resistenza all’azione dilavante dell’acqua e

bilanciamento resistenza meccanica. Il modo è mettere da parte il cemento Portland e passare all’impiego

di cementi di miscela.

CEMENTI DI MISCELA

In particolare, si usano delle sostanze che chiamiamo “Aggiunte minerali di tipo II”, o anche “Aggiunte

minerali attive”, o ancora “SCM”, che sta per Supplementary Cementing Materials che non sono altro che

sostanze, nella maggior parte dei casi di origine industriali e in alcuni di origine naturale, che sono in grado

di consumare la calce (CH) derivante dall’idratazione dei silicati del clinker di cemento Portland (C S, C S),

3 2

ossia sostanze che contengono silice SiO (generalmente amorfa, molto reattiva) che reagisce con la calce

2

per dare C-S-H secondario (composizione chimica leggermente diversa da quello del cemento Portland, in

particolare è più acido e cioè dotato di maggiore resistenza all’attacco dell’acqua), oppure non agiscono

direttamente con CH. In questo caso CH resta indisturbata e i prodotti di idratazione vanno semplicemente

a riempire i pori originariamente lasciati vuoti dai prodotti di idratazione del Portland. Anche i C-S-H

riempiono il Portland. Il risultato risulta quindi più compatto e nel caso di reattività diretta (di tipo

pozzolanico) anche più acido e meno permeabile. Cementi che contengono aggiunte in grado di consumare

la calce sono cementi di tipo pozzolanico, mentre cementi che non contengono aggiunte che sanno dare

prodotti autonomi sono i cementi d’altoforno (ossia cementi a attività idraulica latente).

EVOLUZIONE PROPRIETA’ TECNOLOGICHE

Indipendentemente dal fatto che il cemento selezionato per la preparazione di impasto sia Portland,

Pozzolanico o d’altoforno, quando si prepara l’impasto partono le reazioni di idratazione. Quindi, x grammi

di cemento + y g di acqua x+y grammi di pasta di cemento. Come si presenta questa pasta di cemento?

E’ una polvere bagnata? E’ un impasto consistente? Oppure è una sospensione estremamente fluida? Tutto

dipende da quanta acqua si impiega. Quindi, già si individua una grandezza caratteristica dell’impasto: il

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rapporto in peso acqua/cemento, ossia Y/X. Questo rapporto sarà sempre indicato come A/C, grandezza

fondamentale per qualsiasi costruzione in calcestruzzo, perché da questo parametro dipenderanno tutte le

proprietà tecnologiche del conglomerato e in primo luogo una resistenza meccanica. Più alto è il rapporto,

minore sarà la consistenza dell’impasto. Per individuare la scorrevolezza, lavorabilità dell’impasto di

calcestruzzo useremo il termine “consistenza” o “classe di

consistenza”. In italiano, il termine consistenza non indica una cosa

fluida ma qualcosa, piuttosto, di solido. In ogni caso, adesso noi

possiamo parlare in termini di lavorabilità in funzione del rapporto

acqua/cemento. Più grande è il rapporto a/c, più grande è la

lavorabilità. Superato un determinato valore acqua/cemento

l’impasto è diventato talmente tanto fluido che non vi è più

lavorabilità. La terza e prima zona è generalmente preclusa nelle

applicazioni reali, perché o la lavorabilità è troppo bassa (dove non

abbiamo miscelazione soddisfacente tra solido e acqua, e quindi non

riusciamo a lavorare oppure questa condizione ci porterà a un difetti di idratazione) o l’impasto è troppo

fluido. L’intervallo centrale è quello che permette di lavorare. Il campo di lavoro normale è compreso tra

0.3 e 0.5 (il numero esatto dipende dal tipo di cemento), ove troveremo acqua a sufficienza per i valori di

idratazione. 27

Metodo Bogue per il calcolo della composizione mineralogica di un cemento Portland

Composizione del cemento in termini di ossidi componenti

Componente % in peso

CaO 63,03

CaO libera 0,94

SiO 20,03

2

Fe O 2,44

2 3

Al O 5,04

2 3

MgO 1,35

SrO 0,21

Mn O 0,15

2 3

SO 3,36

3

P O 0,13

2 5

TiO 0,22

2

Na O 0,30

2

K O 1,12

2

p.a.f. 2,40

Assunzioni:

a) Le materie prime alimentate al forno di clinkerizzazione hanno reagito completamente e che

non si siano formate fasi vetrose durante il raffreddamento del clinker.

b) Il componente SO nell’analisi del cemento deriva dal gesso biidrato, aggiunto al clinker

3

all’atto della sua macinazione, come regolatore della presa. Sono escluse altre fonti di SO ,

3

quali i solfati dei metalli alcalini.

(Nota bene: la composizione in termini di ossidi componenti riporta le quantità di ossidi equivalenti

delle specie effettivamente presenti nel materiale. Nel caso del gesso biidrato, specie effettivamente

presente nel cemento, la percentuale equivalente di SO (specie non presente nel cemento) è data

3

%

CaSO 2 H O

= ⋅

4 2

da: % SO 80 ).

3 172

1) Calcolo del modulo dei fondenti

% Al O

2 3

F= % Fe O

2 3 F

se > 0,64 si forma C AF e l’allumina in eccesso forma C A

4 3

F

se < 0,64 si forma C AF e l’eccesso di Fe O forma C F: si ha

4 2 3 2

un cemento senza C A!

3

5

, 02

= =

F

Nel caso in esame, si ha 2

, 06

2

, 44

Pertanto, i costituenti mineralogici del cemento sono C S, C S, C AF e C A.

3 2 4 3

28

2) Calcolo della percentuale di CaO disponibile per i costituenti mineralogici

= − −

%

CaO %

CaO %

CaO %

CaO

disp totale libera gesso

Le percentuali di CaO e CaO sono riportate nella tabella della composizione del cemento.

totale libera

La percentuale di CaO , corrispondente alla percentuale di CaO impegnata nella formazione di

gesso

gesso, è calcolata come:

% SO ( )

= 3

%

CaO CaO

( )

gesso SO

3

(SO ) (CaO)

essendo i termini e , rispettivamente, i pesi molecolari delle due specie chimiche.

3

Sostituendo alle varie grandezze i rispettivi valori, si ottiene:

3

,

36

= ⋅ =

%

CaO 56 2

,

35

gesso 80

e: = − − =

CaO

% 63

, 03 0

,

94 2

,

35 59

, 74

disp

3) Calcolo della percentuale di C AF

4

Tutto l’ossido di ferro presente nel cemento è impegnato nell’allumino-ferrito tetracalcico. Essendo

il rapporto molare tra questo ossido ed il costituente mineralogico di 1:1, la percentuale di C AF

4

sarà calcolata sulla base delle moli di Fe O presenti nel cemento:

2 3

% Fe O ( ) 2

, 44

= = ⋅ =

2 3

%

C AF C AF 486 7

, 41

( )

4 4

Fe O 160

2 3

4) Calcolo della percentuale di C A

3

La percentuale di alluminato tricalcico dipende dalla percentuale di allumina rimasta disponibile

dopo la formazione di C AF che può essere valutata per differenza tra l’allumina totale e quella

4

impegnata in C AF.

4

= −

% Al O disp % Al O totale % Al O ( )

C AF

2 3 2 3 2 3 4

dove: ( )

%

C AF 7

, 41

= = ⋅ =

4

% Al O Al O 102 1

,

555

( )

( )

C AF

2 3 2 3

C AF 486

4 4

Si ha, così:

O disp = 5,04 – 1,555 = 3,485

%Al 2 3

e: 29

% Al O ( ) 3

, 485

= = ⋅ =

2 3 disp

%

C A C A 270 9

, 225

( )

3 3

Al O 102

2 3

5) Calcolo della percentuale di CaO disponibile per la formazione dei silicati

Per la valutazione delle percentuali di C S e C S si deve dapprima valutare la percentuale di CaO

3 2

non ancora utilizzata. Alla percentuale disponibile calcolata al punto 2) si devono sottrarre le

percentuali di CaO impegnate nella formazione di C AF e C A, calcolate come:

4 3

( )

%

C AF 7

, 41

= ⋅ = ⋅ ⋅ =

4

%

CaO CaO 4 56 4 3

, 42

( )

( )

C AF C AF 486

4 4

%

C A ( ) 9

, 225

= ⋅ = ⋅ ⋅ =

3

%

CaO CaO 3 56 3 5

,

74

( )

C A

( ) C A 270

3 3

ricavando, così, per la restante percentuale di CaO disponibile:

= − − = − − =

%

CaO %

CaO %

CaO %

CaO 59

, 74 3

, 42 5

, 74 50

,

58

( ) ( ) ( )

disp silicati disp C AF C A

4 3 coinvolte nella formazione di C S

Successivamente, si procede al bilancio delle specie CaO e SiO

2 3

e C S.

2

Sulla base dei rapporti di combinazione dei due ossidi nei silicati considerati, si ha:

 %

CaO %

C S

%

C S

( ) = ⋅ + ⋅

disp silicati 3

2

 2 3

( ) ( ) ( )

 CaO C S C S

2 3

 %

C S

% SiO %

C S

 = + 3

2 2

( ) ( ) ( )

 SiO C S C S

 2 2 3

Sostituendo alle varie grandezze i corrispondenti valori, si ricavano per le due incognite (%C S e

2

%C S), i valori di:

3

%C S = 16,89%

2

%C S = 53,71%

3

Riassumendo, la composizione mineralogica del cemento considerato, quando calcolata con il

metodo Bogue, risulta:

C S 53,71%

3

C S 16,89%

2

C A 9,23%

3

C AF 7,41%

4 30

Lezione 7

PREPARAZIONE IMPASTO

Si ha una miscela costituita solo da cemento e acqua. A questa miscela associamo delle caratteristiche che

ci dicono le sue proprietà tecnologiche:

LAVORABILITÀ

Lavorabilità intesa come capacità della miscela di subire il mescolamento, raggiungere una particolare

condizione di omogeneità e di essere poi messa in opera. Mettere in opera un impasto cementizio significa

trasferire l’impasto dal recipiente di mescolamento al recipiente di stagionatura. Se facciamo riferimento a

condizioni di laboratorio la situazione è semplice: il recipiente di preparazione è un semplice mixer di

laboratorio che può essere paragonato a una semplice macchina per la preparazione della pasta fatta in

casa; nelle applicazioni reali il mixer è la betoniera. Dal mixer di laboratorio si passa allo stampo. Stampo

che consiste di forma parallelepipeda o cubica, a seconda della destinazione d’uso del provino che si vuole

rappresentare, e che serve a dare caratteristiche geometriche precise e regolari al manufatto. Il passaggio

dal mixer allo stampo richiede una adeguata lavorabilità. Se l’adeguata lavorabilità è garantita, noi

possiamo avere un provino di buona qualità. Per buona qualità consideriamo l’assenza di irregolarità

superficiali. Quando passiamo da pasta cementizia a malta o calcestruzzo, la possibilità di creare difetti in

questo passaggio è elevata. Tra preparazione dell’impasto e riempimento dello stampo, passa del tempo: 3-

5 minuti di miscelazione, 1 minuto nel peggiore dei casi per riempire lo stampo (ovvero se lo stampo è

grande o particolare nella forma). Se si lavora in laboratorio, quindi, si nota poco l’effetto del tempo che si

riflette sulla lavorabilità. Se invece ci troviamo in condizioni reali possiamo avere un tempo che passa tra la

preparazione dell’impasto e la sua messa in opera che può essere 10, 20, 30 volte ai tempi indicati. In

questo intervallo temporale possiamo aspettarci variazione nelle caratteristiche tecnologiche del nostro

impasto? Vediamo sul grafico cosa succede alla lavorabilità al passare del tempo. Al tempo 0 facciamo

corrispondere il valore della lavorabilità che corrisponde all’istante in corrispondenza del quale è stato

preparato l’impasto stesso, quindi in 3-5 minuti. Dopo 1, 2, 5 minuti dalla preparazione dell’impasto cosa ci

aspettiamo accada? Possiamo prevedere abbastanza tranquillamente che la lavorabilità tenda a ridursi. Il

motivo si può associare al fatto che il cemento, appena venuto a contatto con l’acqua, ha iniziato a

idratarsi; quindi muovendoci nella condizione successiva, troviamo un grado di idratazione sempre

maggiore. Dato che il prodotto di reazione è caratterizzato da una microstruttura particolarmente

intrecciata e in grado di conferire la resistenza meccanica a tutto l’insieme, è lecito pensare che man mano

che passa il tempo (ossia si idrata sempre più il cemento) abbiamo una progressiva perdita di lavorabilità

del nostro impasto. Tuttavia, fino alla lezione scorsa, è estato detto che all’atto del confezionamento del

prodotto commerciale cemento si procede a una miscelazione tra clinker e gesso, al fine di conseguire un

fenomeno di comportamento controllato del materiale nei confronti dell’idratazione. Utilizziamo il gesso

come regolatore di presa allo scopo che l’impasto subito dopo la preparazione non perda velocemente

elasticità e lavorabilità. La perdita di lavorabilità che dobbiamo immaginare in questo intervallo temporale

è molto grande. Fermo restando che l’andamento qualitativo rimane quello del grafico, se volessimo dare

delle scale numeriche, ad esempio 10 alla L all’istante di tempo 0, dopo 10 minuti, alla preparazione

dell’impasto, non dobbiamo immaginare di essere scesi a 6-7, ma tutt’al più a 9. Sono quindi variazioni di

lavorabilità estremamente piccole. Restano estremamente piccole fino a quando l’ettringite rimane stabile

(chiamata anche fase trisolfatica) (che si forma nella reazione tra alluminati e solfato di calcio, secondo

C A+3CaSO *2H O C A*3(CaSO *2H O)*32H O

3 4 2 3 4 2 2

Quindi, dopo un certo periodo di tempo si instaura il cosiddetto periodo dormiente. Dopo un’ora circa

l’ettringite si compone, diventando da fase trisolfatica fase monosolfatica. Cambia il numero di molecole di

idratazione, ma la cosa importante è che riparte il processo di idratazione, interrompendosi il periodo

dormiente e facendo partire la presa. Volendo potremmo tracciare un secondo grado di curva

31

caratterizzato da una pendenza molto più accentuata. In realtà non lo possiamo fare perché da quel punto

in poi è cominciato il periodo della presa; cioè hanno cominciato a diffondersi i reticoli tridimensionali, e ha

cominciato a formarsi lo scheletro resistente della matrice cementizia. Si ha cioè la definitiva e progressiva

perdita di elasticità dell’impasto (nel momento della presa). Generalmente, possiamo dire che la presa

parte intorno ai 45 minuti (ma in realtà le norme ci dicono che non debba iniziare prima; se così avvenisse

avremmo l’inidoneità del cemento) e si conclude intorno alle 12 ore. Un tempo esisteva una norma che

fissava il termine della fine presa in corrispondenza delle 12 ore. Adesso non esiste più perché sono stati

introdotti dei cementi nuovi con periodi di presa ritardati rispetto ai cementi tradizionali. Risulta quindi

poco conveniente per i produttori avere questo vincolo (ossia della fine presa). Dopo la fine presa abbiamo

la fase dell’indurimento del nostro impasto cementizio. Se già inizialmente non aveva molto senso parlare

di lavorabilità, a maggior ragione non ha senso di parlare di lavorabilità nella fase dell’indurimento, fase che

interessa una fase temporale che va dalle 24 ore in poi. Per quanto riguarda la lavorabilità dell’impasto

fresco ragioniamo in termini di minuti, per la fase della presa in termini di ore, per la fase dell’indurimento

si parla in termini prima di mesi e poi anni. Come si misurano le grandezze rappresentative dell’evoluzione

dei processi che stanno avvenendo nel nostro sistema? Per la lavorabilità dobbiamo operare una scelta,

una scelta che può essere considerata in ordine pratico. Vogliamo cioè trovare risultati rappresentativi del

comportamento di tipo relativo, non necessariamente trasportabili da un sistema ad un altro oppure

vogliamo grandezze rigorose? Nel primo caso possiamo usare un qualsiasi sistema che ci faccia comodo in

prossimità della lavorazione dell’impasto (ad esempio lo potremmo preparare, poi versarlo su un piano

levigato, e osservare il tempo che ci mette una quantità nota di impasto a occupare una determinata

superficie e poi rifacendolo dopo 10-20-30 minuti e vedere cosa cambia). Un altro caso di misurazione è

quello di porre l’impasto in un contenitore a forma di imbuto e si misura il tempo necessario affinché

l’imbuto si svuoti; facciamo la stessa operazione dopo 10-20-30 minuti e troveremmo la variazione della

lavorabilità nel tempo. Più grande sarà la superficie occupata della pasta versata, più grande sarà la

lavorabilità. Più alto sarà il tempo di svuotamento dall’imbuto, più bassa sarà la lavorabilità. Tuttavia, non

esistono scale che misurino sempre queste grandezza a livello universale.

Se invece volessimo fare misure rigorose, potremmo realizzare prove che definiamo “prove a carattere

reologico”.

Discorso riguardo l’ettringite: note le percentuali in peso di C3A e C4AF dobbiamo imporre che la

percentuale reagita sia uguale al loro 25%. Sapendo che la reazione tra alluminati e il gesso è una reazione

in cui per ogni loro parte vengono consumate 3 moli di gesso, calcolo le moli di gesso. Se sono di più vuol

dire che nella reazione è stato interessato più del 25% di quantità di alluminati.

32

CURVA REOLOGICA

La Reologia è una particolare disciplina che studia il comportamento a scorrimento dei fluidi. E’

applicabile sia ai liquidi che alle miscele liquido solido. Le miscele liquido solido possono avere

concentrazioni di solido medio basse, ossia trattiamo delle sospensioni, oppure concentrazione

medio alte, ossia trattiamo le paste. Le miscele cementizie sono proprio delle paste. Gli studi

reologici più semplici vengono effettuate tramite i viscosimetri, e vengono rilevate coppie di dati

Tau/Gamma punto. Con Tau si indica la resistenza opposta della miscela nel viscosimetro

all’agitazione e con gamma punto rappresentiamo il gradiente di velocità applicato alla miscela

durante la prova che si sta effettuando. Sostanzialmente, il viscosimetro è un’apparecchiatura

dentro alla quale si verifica mescolamento. Al variare della velocità di mescolamento dell’impasto

cambia il gamma punto. Più lavorabile misura una miscela cementizia, tanto più bassa sarà la

resistenza che oppone alla miscelazione. La maggior parte delle miscele cementizie presenta delle

curve Tau/Gamma punto che hanno una forma

del tipo (2.1) oppure addirittura del tipo (2.2).

Tutti i sistemi rappresentati con 2.2 sono sistemi

classificati come fluidi pseudoplastici. La

pendenza della curva per ciascun valore del

gradiente di velocità applicato può essere presa

come una misura della viscosità plastica. Nel

caso della curva reologica rappresentata dalla

retta abbiamo una viscosità costante. Ciò

significa che il sistema ha una viscosità

indipendente dalla velocità di applicazione. Questo significa anche che la lavorabilità non cambia:

l’impasto potrà avere velocità di miscelazione lento o rapido e questo non influenzerà la

lavorabilità. Nel tratto della curva 2.1 possiamo associare delle tangenti con pendenze diverse. La

pendenza è decrescente all’aumentare di gamma punto fino ad arrivare ad avere un andamento

lineare come quello precedente. Quindi una velocità di agitazione più alta ci permetterà di avere

una buona omogeneità dell’imposto perché questo rappresenterà una minore resistenza al

miscelamento. Questo è il motivo per il quale per ottenere miscele molto omogenee è preferibile

adottare una elevata velocità di miscelazione soprattutto nella fase iniziale della preparazione

dell’impasto. Si avrà raggiungimento in tempo minore dell’omogeneità dell’impasto stesso.

Abbiamo qui la possibilità di assegnare grandezze ben precise esportabili in qualsiasi ambiente di

lavoro o studio che ci permetterà di realizzare condizioni di lavoro che riproducono condizioni di

sollecitazione corrispondente. Possiamo immaginare che un sistema di caratterizzazione di tipo

reologico delle proprietà degli impasti cementizi sono senz’altro disponibili in laboratori attrezzati,

non disponibili in laboratorio non attrezzati e assenti sul campo, ossia sul cantiere. Quindi,

caratterizzazioni di lavorabilità fatte in questi termini, ossia col grafico, sono poco diffuse: sono

utili solo in studi di particolari miscele cementizie.

La viscosità dipende dal tipo di impasto. Nel caso in cui avessimo la (2.3), avremmo una pendenza

della retta che ci dice che la viscosità sta aumentando. In questo sistema quali sono le condizioni di

agitazioni più favorevoli per l’omogeneità dell’impasto? Velocità piccole o grandi? E’ meglio

andare molto piano, perché tanto più alta è gamma punto tanta più alta è tau. Quindi o ci si rompe

il miscelatore oppure inglobiamo talmente tanta aria da ottenere un miscelato dalle

caratteristiche non soddisfacenti. Per fortuna gli impasti cementizi non presentano questo

comportamento: sono altri i fluidi di questo tipo. Gli impasti cementizi sono o 2.1 o 2.2. Nel caso

33

del 2.2, traiamo vantaggio da una velocità di miscelazione alta. Nel caso 2.1 abbiamo una costante

di viscosità nel sistema, indipendentemente dalla velocità di miscelazione imposta. Il punto in cui

l’andamento della 2.2 diventa lineare si chiama sforzo di snervamento.

PRESA

Come monitoriamo il fenomeno della resa e come possiamo verificare che un determinato

impasto soddisfi i requisiti di norma? La misura del tempo di resa è una cosa facile. Le

apparecchiature necessarie sono anche molto semplici. Ciononostante sono apparecchiature

normalizzate, cioè le loro caratteristiche geometriche, le loro caratteristiche costruttive sono

contenute in norme europee.

L’apparecchiatura utilizzata è Ago di Vicat. Gli elementi essenziali di questo apparecchio sono uno

stampo tronco conico all’interno del quale si mete l’impasto di

cui si vuole misurare il tempo di resa. Lo stesso stampo si può

utilizzare sia per una malta (miscela cemento-acqua-sabbia)

che per un cemento. Non si misura il tempo di presa per un

calcestruzzo perché la presenza di aggregati grossi può

interferire con le operazioni che devono essere effettuate.

L’impasto deve avere una consistenza normale. Con il termine

consistenza facciamo riferimento a qualcosa che abbia a che

fare con la lavorabilità dell’impasto. Di conseguenza, la

descrizione di consistenza normale significa che quella miscela

deve avere un particolare valore di lavorabilità. Espresso

come, siccome non abbiamo grandezze univocamente utilizzabili per definire o misurare o

esprimere la lavorabilità di un impasto= In questo caso si fa riferimento a un’applicazione della

stessa apparecchiatura secondo modalità leggermente modificate. L’impasto, comunque,

tornando a noi, viene mantenuto a condizioni di temperatura e umidità dell’ambiente controllate,

ossia che la T non debba variare di più di 2-3 gradi nello svolgimento della prova (T fissata a 20±2°

C e umidità dell’ambiente RH≥90%) per evitare che durante lo svolgimento della prova si abbia

eccessiva evaporazione dell’impasto. L’impasto dovrà rimanere all’interno dello stampo senza

nessuna protezione (ossia senza coperchio). Sulla superficie superiore dello stampo dovrà essere

appoggiato a istanti di tempo regolari un ago, sopra il quale è sospeso un peso noto, tarato,

collegato a un’asta graduata. Quando l’impasto non ha ancora una presa che è partita, l’ago

penetra completamente nell’impasto e raggiunge il fondo. Man mano che la presa avanza,

l’impasto comincia ad opporre una certa resistenza alla

penetrazione dell’ago, e quindi possiamo registrare, in

corrispondenza degli intervalli temporali selezionati, i valori

sull’asta in corrispondenza dei quali si ferma l’ago. Schema

disegnato. Interpolando i dati ricevuti possiamo avere la curva

rappresentativa. La norma ci dice che quando l’ago si ferma a tre

millimetri dal fondo possiamo prendere quel tempo come inizio

di presa. Lo stesso discorso si ha per il tempo di fine presa: la

norma dice che il tempo di fine presa viene associato al momento

in cui l’ago penetra per solo mezzo millimetro. Se io preparassi

l’impasto con 100 gr di cemento e 50 gr d’acqua, oppure per 100

gr d’acqua e 80 gr d’acqua, otterrei dei valori diversi di inizio e fine presa. Intuitivamente diciamo

che tanto più grande è la quantità di acqua a parità di cemento impiegato, tanto più lungo sarà il

tempo di inizio e fine presa. Poi, se questa affermazione è vera per una sola o tutte e due le

34

grandezze, questo si potrà discutere. Quali sono le preparazioni da adottare nella preparazione

della miscela affinché si ottengano grandezze rappresentative? Ecco che interviene il requisito di

consistenza normale, requisito che deve essere verificato prima delle misure. Perché non è fissato

un valore particolare nei rapporti di combinazione? Perché il comportamento alla presa e la

lavorabilità di un qualsiasi impasto cementizio dipendono non solo dalle quantità dei materiali

miscelati, ma anche dalle loro caratteristiche compositive. Visto che l’acqua è costante nelle sue

caratteristiche, ciò che ha un grande valore sono le caratteristiche del cemento. Cementi in

termini di tipo (CEM I, CEM II etc.), ma soprattutto caratteristiche che non compaiono

esplicitamente nella sigla, come ad esempio la dimensione delle particelle che compongono il

cemento stesso, la cosiddetta finezza.

FINEZZA

Nel processo di formazione del cemento, dopo la miscelazione col clinker, avviene la macinazione.

Quanto deve essere macinato un cemento? Quanto a lungo e con quali apparecchiature? La scelta

dipenderà dalle prestazioni desiderate, e la grandezza rappresentativa della finezza del cemento è

la cosiddetta superficie BLAINE. Per essere più precise dovremmo parlare di superficie specifica.

2 2

m *kg o cm /g sono le unità di misura correnti di questa grandezza. Per superficie specifica si

intende:


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DESCRIZIONE APPUNTO

Fascicolo completo di tutte le lezioni riguardate a casa e trascritte al computer, con immagini integrative. Il fascicolo ha la TEORIA (trascrizione delle lezioni) e ESERCIZI SVOLTI e NON SVOLTI.
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.: 2018-2019

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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