Approfondimento tecnico riguardante il calcestruzzo e le sue molteplici applicazioni.
Esistono diversi tipi di calcestruzzo di cui:
- il calcestruzzo ‘normale’ (peso massimo 2.500 kg/m3; ottenuto mescolando opportunamente legante, inerti, acqua ed eventuali additivi che possono essere acceleranti, rallentanti, di alleggerimento etc ): viene utilizzato generalmente nelle strutture sollecitate da sforzi di compressione)
- il calcestruzzo leggero, che si ottiene sostituendo gli inerti con aggregati più leggeri
- il calcestruzzo cellulare, realizzato inserendo opportune bolle d’aria in quantità controllate variandone peso e caratteristiche meccaniche
- il calcestruzzo alveolare realizzzato con particolari inerti che lasciano spazi vuoti tra i granuli in formazione.
Il cemento è il legante più comunemente considerato, gli inerti o aggregati sono di solito sabbia, e ghiaie di diversa pezzatura, l’acqua (che normalmente non deve contenere elementi chimici dannosi, ad esempio l’acqua di mare non può essere utilizzata in quando ostacola il raggiungimenti della resistenza finale del pezzo) e gli additivi che sono sostenze chimiche aggiunte per modificarne il comportamento finale o in fase di mix design (operazione di miscelazione controllata e specificatamente studiata per il tipo di applicazione che si sta per eseguire).
In particolare gli inerti, o aggregati, sono costituiti da sassi ( rocce, cave , fiumi) ridotti mediante frantumazione a seconda delle esigenze: quelli da cave sono tondeggianti, mentre quelli di frantumazione sono spigolosi ed irregolari.
Si suddividono in base alla loro pezzatura (dimensione):
- sabbia fine (fino a 3 mm)
- graniglia (da 3 a 7 mm)
- pietrischetto (da 7 a 15 mm)
- ghiaia (da 15 a 30 mm).
Per ottenere la giusta granulometria che determina la miglior compattezza e resistenza finale a seconda dello scopo e del tipo di costruzione, si utilizza il diagramma di Fuller, che si basa sull’idea che per avere un calcestruzzo più compatto si deve avere il maggior assortimento possibile di diametri degli inerti. Questo si può rappresentare con una curva particolare del singolo impasto e tanto più si avvicina ad una determinata curva granulometrica ideale e tanto più sarà la percentuale in peso degli aggregati di ogni diametro introdotti nell’impasto.
La curva granulometrica ideale è rappresentata da una parabola di equazione P=100√(d/D), con P è la percentuale in peso di inerte passante al vaglio avente fori di diametro D, con D diametro massimo degli aggregati.
Gli additivi vengono aggiunti durante la preparazione e servono a modificare alcune caratteristiche del calcestruzzo. Possono essere classificati in:
- fluidificanti, che consentono una riduzione del rapporto acqua/cemento, esigenza tipica delle grandi centrali di betonaggio e nella prefabbricazione di grossi getti
- plastificanti, che migliorano l’omogeneità e la coesione, per calcestruzzi ‘magri’ (ovvero con poco emento/legante) o quando l’impasto deve essere trasportato per lunghi tragitti e si potrebbero verificare fenomeni di evaporazione dell’acqua
- acceleranti e ritardanti che accelerano o ritardano l’idratazione e, quindi, la presa e l’indurimento del calcestruzzo
- aeranti che servono per creare chimicamente vuoti nella massa dell’impasto aumentandone l’impermeabilità e la resistenza ai cicli di gelo-disgelo
- idrofughi che migliorano l’impermeabilità all’acqua negli elementi di calcestruzzo sottoposti a pressione idrostatica, evitando così che ci sia troppa acqua nell’impasto che peggiora le caratteristiche del getto
- antigelo che abbassano leggermente il punto di congelamento dell’acqua d’impasto, consentendo l’indurimento del calcestruzzo prima della cristallizzazione dell’acqua.
In generale la qualità di un calcestruzzo gettato e maturato, ovvero la lavorabilità in fase di getto e la resistenza finale a compressione (a n giorni dal getto, a seconda delle norme vigenti) ha un importanza fondamentale il rapporto A/C (Acqua/Cemento)
Per ‘lavorabilità’ di un calcestruzzo di intende la facilità operativa di impiego nelle diverse condizioni di cantiere.
Il MIX DESIGN
E’ un metodo per calcolare le giuste proporzioni dei vari “ingredienti” (Cemento, Sabbia, Inerti ed Acqua) che compongono il calcestruzzo partendo dai dati di progetto che sono sempre legati all’utilizzo finale del manufatto in rapporto alle condizioni meccaniche ed ambientali di utilizzo.
In generale si tratta di un calcolo numerico non troppo complicato che si basa su esperienze ormai decennali relative alle condizioni climatiche ed alle caratteristiche meccaniche finali che si vogliono ottenere.
Infatti è noto che l’acqua di mare ha un comportamento estremamente negativo sul calcestruzzo normale; la pratica ci dice che un aumento della frazione volumetrica di inerti fa si che si possa diminuire la frazione volumetrica di cemento (che è la parte più debile) ma parallelamente di diminuisce la resistenza meccanica del manufatto. Allora il mix design potrà suggerire il giusto optimum di miscelazione oppure la tipologia di additivi da utilizzare per ovviare al problema.
Un altro caso tipico è quello legato alla tipologia di utilizzo finale del manufatto (es civile abitazione), come nei solai armati di calpestio o di copertura (ed qui si parla di Calcestruzzo Armato CA) dove la resistenza meccanica è un fattore determinante.
Strumenti per il dosaggio ed il design del calcestruzzo direttamente in cantiere
Rapid Floor – Sistema di miscelatura computerizzata mediante mezzo mobile.
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