ELEMENTI DI TECNOLOGIA DELLELEMENTI DI TECNOLOGIA DELL’’ ARCHITETTURAARCHITETTURA

A.A. 2007A.A. 2007--20082008

Prof. Luca VenturiProf. Luca Venturi

IL CALCESTRUZZOIL CALCESTRUZZO

(1^parte)(1^parte)

Costruzioni a Roma con Costruzioni a Roma con opus opus caementiciumcaementicium

La scoperta quasi casuale delle caratteristiche idrauliche di deLa scoperta quasi casuale delle caratteristiche idrauliche di determinati materiali consentterminati materiali consentììlo sviluppo lo sviluppo delldell’’opus opus caementiciumcaementicium, il calcestruzzo romano, il cui impiego permise la , il calcestruzzo romano, il cui impiego permise la costruzione di edifici che ancora oggi possiamo ammirare per la costruzione di edifici che ancora oggi possiamo ammirare per la loro qualitloro qualitàà architettonica.architettonica.

A partire dal II secolo a.C. si sviluppa nellA partire dal II secolo a.C. si sviluppa nell’’Italia meridionale una nuova tecnica in muratura: Italia meridionale una nuova tecnica in muratura: tra due muri realizzati in pietra da taglio, con funzione di gustra due muri realizzati in pietra da taglio, con funzione di guscio, vengono inseriti e cio, vengono inseriti e compressi malta di calce, pietrisco e mattoni rotti. Pietre di lcompressi malta di calce, pietrisco e mattoni rotti. Pietre di legatura (egatura (diatonidiatoni) collegano i ) collegano i due gusci della muratura e garantiscono la stabilitdue gusci della muratura e garantiscono la stabilitàà necessaria fino a quando lnecessaria fino a quando l’’emplektonemplekton

(il compresso) non si sia indurito. (il compresso) non si sia indurito.

Se per le parti esterne delle opere murarie si utilizzano princiSe per le parti esterne delle opere murarie si utilizzano principalmente pareti di mattoni palmente pareti di mattoni èèperò possibile trovare superfici con il calcestruzzo a vista in però possibile trovare superfici con il calcestruzzo a vista in costruzioni di carattere costruzioni di carattere funzionale, come ad esempio le cisterne o le terme.funzionale, come ad esempio le cisterne o le terme.

Nel libro Nel libro De De architecturaarchitectura, , VitruvioVitruvio descrive per la prima volta nel 13 a.C. la fabbricazione descrive per la prima volta nel 13 a.C. la fabbricazione della malta idraulica e del calcestruzzo ottenuto con malta idradella malta idraulica e del calcestruzzo ottenuto con malta idraulica e frammenti di pietra.ulica e frammenti di pietra.

Nel 27 a.C. Nel 27 a.C. AgrippaAgrippaintraprende la costruzione intraprende la costruzione

delldell’’edificio sicuramente piedificio sicuramente piùùspettacolare della Roma spettacolare della Roma

antica: il Pantheon. La antica: il Pantheon. La sottostruttura, con diametro sottostruttura, con diametro

di 43,40 mt viene coperta di 43,40 mt viene coperta da una cupola in da una cupola in

calcestruzzo portante.calcestruzzo portante.

Rilievi hanno mostrato Rilievi hanno mostrato come nella sottostruttura e come nella sottostruttura e

nella cupola a cassettoni nella cupola a cassettoni siano stati utilizzati siano stati utilizzati

calcestruzzi di diverso calcestruzzi di diverso spessore cosicchspessore cosicchéé il peso il peso

diminuisca diminuisca progressivamente verso progressivamente verso

ll’’alto fino allalto fino all’’apertura che apertura che consente lconsente l’’accesso della accesso della

luce.luce.

Questo tipo di calcestruzzo, avente per legante la pozzolana misQuesto tipo di calcestruzzo, avente per legante la pozzolana mista a calce, fu impiegato dai romani ta a calce, fu impiegato dai romani con il nome di "con il nome di "betuniumbetunium"; dal nome latino deriva quello di ""; dal nome latino deriva quello di "betonbeton" usato oggi da francesi e tedeschi. " usato oggi da francesi e tedeschi. Si trattava di un conglomerato impiegato soprattutto per fondaziSi trattava di un conglomerato impiegato soprattutto per fondazioni, per murature di grande oni, per murature di grande spessore e, qualche volta, per riempire i cassettoni delle cupolspessore e, qualche volta, per riempire i cassettoni delle cupole compresi tra i costoloni di muratura e compresi tra i costoloni di muratura di mattoni. La cupola di mattoni. La cupola èè un chiaro esempio dellun chiaro esempio dell’’impiego di questo conglomerato, al cui interno si impiego di questo conglomerato, al cui interno si ritrovano cocci di laterizio e di altro materiale, in quanto il ritrovano cocci di laterizio e di altro materiale, in quanto il confezionamento del confezionamento del betuniumbetunium era anche era anche ll’’occasione per smaltire notevoli quantitoccasione per smaltire notevoli quantitàà di materiali di risulta.di materiali di risulta.

Il calcestruzzo armato nellIl calcestruzzo armato nell’’architettura modernaarchitettura moderna

Dal periodo romano attraverso il medioevo, lDal periodo romano attraverso il medioevo, l’’occidente dimenticò la tecnica del occidente dimenticò la tecnica del calcestruzzo, per affidare le sue strutture alle pietre e allcalcestruzzo, per affidare le sue strutture alle pietre e all’’abilitabilitàà di tutta una serie di di tutta una serie di maestranze di cavatori, intagliatori e muratori. A partire dallamaestranze di cavatori, intagliatori e muratori. A partire dalla seconda metseconda metàà del Settecento del Settecento e lungo tutto le lungo tutto l’’Ottocento, le sperimentazioni e le osservazioni scientifiche perOttocento, le sperimentazioni e le osservazioni scientifiche permisero di misero di riscoprire un legante adatto a ricostruire frammenti di pietriscriscoprire un legante adatto a ricostruire frammenti di pietrisco e ghiaia in una pietra o e ghiaia in una pietra artificiale ponendo le basi di una tecnica costruttiva che rivolartificiale ponendo le basi di una tecnica costruttiva che rivoluzioneruzioneràà i procedimenti del i procedimenti del cantiere. Dai primi dellcantiere. Dai primi dell’’Ottocento al 1880, il conglomerato cementizio dei Romani viene Ottocento al 1880, il conglomerato cementizio dei Romani viene reinventatoreinventato, nel modo di essere manipolato, nel modo di essere progettato e, nel modo di essere manipolato, nel modo di essere progettato e nella sua nella sua convenienza economicaconvenienza economica--produttiva.produttiva.

Il nuovo materiale permise dapprima solamente di fondare le pileIl nuovo materiale permise dapprima solamente di fondare le pile dei ponti, le strutture dei ponti, le strutture portuali, di fare i canali delle fognature della cittportuali, di fare i canali delle fognature della cittàà ottocentesca. Per impiegarlo ottocentesca. Per impiegarlo estesamente nelle costruzioni occorreva inventare ancora un mateestesamente nelle costruzioni occorreva inventare ancora un materiale capace di superare riale capace di superare la pietra, perchla pietra, perchéé pipiùù di essa resistente a trazione. Si trattava di unire alla di essa resistente a trazione. Si trattava di unire alla ““pietra artificialepietra artificiale””un materiale ad essa compatibile, capace di conferire al tutto nun materiale ad essa compatibile, capace di conferire al tutto necessaria resistenza a ecessaria resistenza a trazione. Ltrazione. L’’inserimento di rinforzi in ferro con funzione resistente a traziinserimento di rinforzi in ferro con funzione resistente a trazione, nella seconda one, nella seconda metmetàà delldell’’Ottocento, diventa lOttocento, diventa l’’invenzione di un nuovo materiale e, con esso, della sua invenzione di un nuovo materiale e, con esso, della sua tecnica costruttiva e del suo impiego come vero e proprio procedtecnica costruttiva e del suo impiego come vero e proprio procedimento costruttivo. imento costruttivo.

ÈÈ ll’’invenzione del calcestruzzo armato, piinvenzione del calcestruzzo armato, piùù semplicemente, del semplicemente, del cemento armatocemento armato..

Con lCon l’’utilizzo del calcestruzzo armato inizia una nuova epoca: si tratutilizzo del calcestruzzo armato inizia una nuova epoca: si tratta del primo materiale ta del primo materiale costruttivo eterogeneo, poichcostruttivo eterogeneo, poichéé èè un composto di acciaio, cemento, sabbia, ghiaia e acqua, le un composto di acciaio, cemento, sabbia, ghiaia e acqua, le cui caratteristiche risultano migliori dei singoli elementi che cui caratteristiche risultano migliori dei singoli elementi che lo compongono. lo compongono.

Ma Ma èè solo a partire dagli anni solo a partire dagli anni ’’20 che gli architetti del Movimento Moderno iniziarono a 20 che gli architetti del Movimento Moderno iniziarono a considerare elementi di primaria importanza le caratteristiche tconsiderare elementi di primaria importanza le caratteristiche tipiche del calcestruzzo.ipiche del calcestruzzo.

"Il fatto di poter creare pietre fuse di qualunque

forma, superiori alle naturali, perché capaci di

resistere a tensioni, ha in sé qualcosa di magico".

(Pierluigi Nervi)

LE CORBUSIERLE CORBUSIER

Villa Villa SavoieSavoie, , PoissyPoissy, 1929, 1929

Cappella di Cappella di RouchampRouchamp, 1954, 1954

FRANK LLYOD WRIGHTFRANK LLYOD WRIGHTRobieRobie –– House, Chicago 1908House, Chicago 1908--10 10

FRANK LLYOD WRIGHTFRANK LLYOD WRIGHTCasa Casa KauufmannKauufmann, , MillMill RunRun, , PennysylvaniaPennysylvania, 1935, 1935--3939

JJØØRN UTZONRN UTZONOpera House, Sydney, Australia, 1956Opera House, Sydney, Australia, 1956--7373

EERO SAARINENEERO SAARINENTerminal TWA, New York, 1956Terminal TWA, New York, 1956--6262

PIER LUIGI NERVIPIER LUIGI NERVI

Aviorimesse ad Aviorimesse ad OrbetelloOrbetello (P.L. Nervi, 1936(P.L. Nervi, 1936--38)38)

PIER LUIGI NERVIPIER LUIGI NERVIPadiglione per esposizioni, Torino, Padiglione per esposizioni, Torino, 1948 1948 --19491949

PIER LUIGI NERVIPIER LUIGI NERVIPalazzo dello Sport di Roma, 1960Palazzo dello Sport di Roma, 1960

RICHARD MEIERRICHARD MEIERChiesa Chiesa TorTor Tre Teste, Roma, 2003Tre Teste, Roma, 2003

RICHARD MEIERRICHARD MEIERProgetto Ara Progetto Ara PacisPacis, Roma, 2006, Roma, 2006

SANTIAGO CALATRAVASANTIAGO CALATRAVACittCittàà delle Arti e delle Scienze, Valencia, 2003delle Arti e delle Scienze, Valencia, 2003

I LEGANTII LEGANTI

CalciCalci

Sono detti leganti tutti quei materiali che previo impasto con aSono detti leganti tutti quei materiali che previo impasto con acqua, assumono nel tempo cqua, assumono nel tempo consistenza litoide, con un fenomeno detto presa e un successivoconsistenza litoide, con un fenomeno detto presa e un successivo indurimento. I piindurimento. I piùùimportanti leganti tradizionali, con affinitimportanti leganti tradizionali, con affinitàà di comportamento, sono:di comportamento, sono:

1.1. CalciCalci2.2. Agglomerati Agglomerati cementizicementizi3.3. Gessi Gessi 4.4. CementiCementi

Sono i leganti piSono i leganti piùù antichi. Sono classificati in due categorie a seconda di come eantichi. Sono classificati in due categorie a seconda di come effettuano la ffettuano la presa:presa:

••Calci aeree: Calci aeree: fanno presa a contatto dellfanno presa a contatto dell’’aria reagendo con la CO2. aria reagendo con la CO2. èè un legante derivato dalla un legante derivato dalla cottura tra gli 800 e 900cottura tra gli 800 e 900!!C di rocce calcaree in cui il carbonato di calcio sia presente iC di rocce calcaree in cui il carbonato di calcio sia presente in quantitn quantitàànon inferiore al 90%;non inferiore al 90%;

••Calci idrauliche: Calci idrauliche: la cui temperatura di cottura supera i 1000la cui temperatura di cottura supera i 1000!!C e che fanno presa reagendo con C e che fanno presa reagendo con acquaacqua

Agglomerati Agglomerati cementizicementizi

Sono cosSono cosìì definiti alcuni leganti con caratteristiche migliori rispetto adefiniti alcuni leganti con caratteristiche migliori rispetto alle calci idrauliche ma con lle calci idrauliche ma con resistenze a compressione minori rispetto ai minimi di legge ricresistenze a compressione minori rispetto ai minimi di legge richieste ai cementi.hieste ai cementi.

GessiGessi

Sono leganti idraulici utilizzati prevalentemente per interni chSono leganti idraulici utilizzati prevalentemente per interni che provengono dalla cottura di e provengono dalla cottura di rocce rocce selenitoseselenitose. .

Il minerale cuocendo, perde parte dellIl minerale cuocendo, perde parte dell’’acqua, per riassorbirla successivamente acqua, per riassorbirla successivamente aumentando di volume e venendo a costituire una massa dura e comaumentando di volume e venendo a costituire una massa dura e compatta.patta.

CementiCementi

Sono quei leganti di natura idraulica capaci di raggiungere, dopSono quei leganti di natura idraulica capaci di raggiungere, dopo la presa ed il conseguente o la presa ed il conseguente indurimento, resistenze meccaniche molto elevate.indurimento, resistenze meccaniche molto elevate.

I tempi di presa, relativi alle varie qualitI tempi di presa, relativi alle varie qualitàà dei cementi, sono fissati dalle norme:dei cementi, sono fissati dalle norme:

LL’’inizio e la durata della presa sono accertati su provini di pastinizio e la durata della presa sono accertati su provini di pasta normale (legante + acqua) a normale (legante + acqua) mediante la penetrazione di un ago (Ago di mediante la penetrazione di un ago (Ago di VicatVicat) di sezione di 1 ) di sezione di 1 mmqmmq. mediante un carico . mediante un carico di 300g. Quando l'ago si trova a 3mm dal fondo si dice che la prdi 300g. Quando l'ago si trova a 3mm dal fondo si dice che la presa esa èè cominciata quando cominciata quando ll’’ago non penetra piago non penetra piùù apprezzabilmente nello stesso, la presa apprezzabilmente nello stesso, la presa èè terminata.terminata.

Composizione dei cementiComposizione dei cementi

Chimicamente le miscele per ottenere i cementi Chimicamente le miscele per ottenere i cementi

sono costituite da:sono costituite da:

Silice (SiOSilice (SiO22):): 2020--24%24%

Allumina e ossidi di ferro (AlAllumina e ossidi di ferro (Al22OO3 + 3 + FeFe22OO33): 7): 7--11%11%

Ossido di Calcio (Ossido di Calcio (CaOCaO):): 6363--67%67%

Gesso:Gesso: <3%<3%

((GeneralmenteGeneralmente ilil gesso gesso vieneviene inseritoinserito prima prima delladella macinazionemacinazione

per per ritardareritardare la la presapresa))

I cementi possono essere classificati in base alla I cementi possono essere classificati in base alla loro composizione (da cui ne deriva la loro composizione (da cui ne deriva la denominazione), o in base alla loro resistenza denominazione), o in base alla loro resistenza (che d(che dàà luogo al luogo al titolotitolo = resistenza massima alla = resistenza massima alla compressione ottenuta fino allo schiacciamento compressione ottenuta fino allo schiacciamento dopo 28 giorni). dopo 28 giorni).

Sotto il profilo dei componenti sono divisi in:Sotto il profilo dei componenti sono divisi in:

•• Cementi naturali o PortlandCementi naturali o Portland

sono quelli ottenuti direttamente dalla cottura di marne, con pisono quelli ottenuti direttamente dalla cottura di marne, con piccola aggiunta di ccola aggiunta di gesso per regolare il processo di idratazione, e successiva macigesso per regolare il processo di idratazione, e successiva macinazione. Sono nazione. Sono ottime marne da cemento quelle che hanno composizione chimica coottime marne da cemento quelle che hanno composizione chimica con il 78% di n il 78% di carbonato di calcio e il 22% di sostanze argillose. Le marne vencarbonato di calcio e il 22% di sostanze argillose. Le marne vengono macinate gono macinate finemente (per avere la finemente (per avere la cosidettacosidetta ““farina crudafarina cruda””), indi dopo ), indi dopo estivazioneestivazione e e stagionatura, cotte. Il prodotto che fuoriesce dal forno di cottstagionatura, cotte. Il prodotto che fuoriesce dal forno di cottura si presenta a ura si presenta a granelli di colore scuro ed granelli di colore scuro ed èè detto detto clinker. clinker.

Il clinker, reso friabile dalla stagionatura viene macinato e poIl clinker, reso friabile dalla stagionatura viene macinato e poi polverizzato i polverizzato finemente attraverso sfere di acciaio.finemente attraverso sfere di acciaio.

•• Cementi artificialiCementi artificiali

sono tutti quei leganti idraulici ottenuti con miscele di sostansono tutti quei leganti idraulici ottenuti con miscele di sostanze di diversa ze di diversa provenienza:provenienza:

cemento cemento pozzolanicopozzolanico: ottenuto dalla miscelazione di clinker di cemento : ottenuto dalla miscelazione di clinker di cemento portlandportlandcon pozzolana (roccia vulcanica), in grado di definire al prodotcon pozzolana (roccia vulcanica), in grado di definire al prodotto particolare to particolare resistenza alle azioni di acque salmastre.resistenza alle azioni di acque salmastre.

cemento dcemento d’’alto fornoalto forno: ottenuto dalla miscelazione di clinker di cemento : ottenuto dalla miscelazione di clinker di cemento portlandportlandconcon loppe basiche granulate (sottoprodotto della siderurgia), in grado di garantire un elevato valore idraulico.

•• Cementi specialiCementi speciali

sono quei cementi la cui composizione chimica non sono quei cementi la cui composizione chimica non èè caratterizzata dalla caratterizzata dalla predominanza del calcare, ma risultante da miscele di particolarpredominanza del calcare, ma risultante da miscele di particolari composti, o da i composti, o da elevate temperature di cottura, o dallelevate temperature di cottura, o dall’’uso di uso di addittiviaddittivi specifici.specifici.

nella maggior parte dei casi rappresentano particolari prodotti,nella maggior parte dei casi rappresentano particolari prodotti, caratterizzati da caratterizzati da prestazioni particolari, di impiego limitato e/o speciale:prestazioni particolari, di impiego limitato e/o speciale:

1.1. cementi bianchicementi bianchi, caratterizzati dalla purezza delle materie di origine (caolino, caratterizzati dalla purezza delle materie di origine (caolino) ) con limitazione degli ossidi di ferro. Per la cottura si utilizzcon limitazione degli ossidi di ferro. Per la cottura si utilizzano combustibili privi ano combustibili privi di ceneri residue per lasciarne inalterato il colore;di ceneri residue per lasciarne inalterato il colore;

2.2. Cementi coloratiCementi colorati: si ottengono aggiungendo pigmenti inorganici colorati al : si ottengono aggiungendo pigmenti inorganici colorati al cemento bianco;cemento bianco;

3.3. cementi cementi alluminosialluminosi: conosciuti anche come fusi in quanto ottenuti dalla cottura a : conosciuti anche come fusi in quanto ottenuti dalla cottura a 14001400--16001600!!C, e quindi sino alla fusione, di una miscela di bauxite (mineraC, e quindi sino alla fusione, di una miscela di bauxite (minerale di le di alluminio) e calcare. Sono leganti di alto pregio caratterizzatialluminio) e calcare. Sono leganti di alto pregio caratterizzati da difficoltda difficoltàà di di cottura ed elevati costi di produzione, utilizzati per impieghi cottura ed elevati costi di produzione, utilizzati per impieghi ove occorra elevata ove occorra elevata resistenza meccanica in tempi brevi;resistenza meccanica in tempi brevi;

4.4. Cemento Cemento ferricoferrico: si ottiene dal cemento : si ottiene dal cemento portlandportland normale con lnormale con l’’aggiunta di una aggiunta di una piccola percentuale di cenere di pirite (ossido di ferro); piccola percentuale di cenere di pirite (ossido di ferro);

5.5. Cemento ad indurimento extrarapidoCemento ad indurimento extrarapido: l: l’’accelerazione del processo di accelerazione del processo di indurimento si ottiene aggiungendo al Portland macinato molto fiindurimento si ottiene aggiungendo al Portland macinato molto finemente una nemente una percentuale del 2% di cloruro di calcio.percentuale del 2% di cloruro di calcio.

La normativa italiana, in conformitLa normativa italiana, in conformitàà con altre nazioni, prevede una serie di cementi coscon altre nazioni, prevede una serie di cementi cosììdetti detti NORMALIZZATINORMALIZZATI::

I cementi normalizzati, sono a loro volta raggruppati in classi,I cementi normalizzati, sono a loro volta raggruppati in classi, a seconda della resistenza a seconda della resistenza meccanica presentata secondo prove unificate, realizzate su provmeccanica presentata secondo prove unificate, realizzate su provini una volta trascorso il ini una volta trascorso il tempo di maturazione. I provini vengono sottoposti a sollecitazitempo di maturazione. I provini vengono sottoposti a sollecitazioni di flessione e oni di flessione e compressione, che ne determinano le resistenze caratteristiche.compressione, che ne determinano le resistenze caratteristiche.

PerPer sbarramenti di ritenuta:sbarramenti di ritenuta:

utilizzato solo per la utilizzato solo per la realizzazione di dighe, realizzazione di dighe, presenta un indurimento presenta un indurimento molto lento.molto lento.

IL CEMENTOIL CEMENTO

Utilizzato fin dallUtilizzato fin dall’’epoca epoca prepre--romanaromana quando dalla cottura di rocce calcaree si ottenevano le quando dalla cottura di rocce calcaree si ottenevano le calci aeree, fu solo a partire dal 1824 che un inglese, calci aeree, fu solo a partire dal 1824 che un inglese, JosephJoseph AspidinAspidin, realizzò un cemento , realizzò un cemento naturale da cottura in forno di una miscela finemente macinata dnaturale da cottura in forno di una miscela finemente macinata di argilla e calcare.i argilla e calcare.

Il prodotto lo chiamò Il prodotto lo chiamò PortlandPortland poichpoichéé, una volta impastato con acqua ed indurito, era molto , una volta impastato con acqua ed indurito, era molto somigliante ad una pietra naturale da costruzione estratta a Porsomigliante ad una pietra naturale da costruzione estratta a Portland, una piccola penisola tland, una piccola penisola a sud della Gran Bretagna.a sud della Gran Bretagna.

A partire dal 1845, un altro inglese, Isacco A partire dal 1845, un altro inglese, Isacco JohnsonJohnson, portando questo prodotto a , portando questo prodotto a temperatura pitemperatura piùù elevata, e con successiva fine macinazione, ottenne un legante elevata, e con successiva fine macinazione, ottenne un legante simile agli simile agli attuali, dando lattuali, dando l’’avvio alla produzione industriale dei avvio alla produzione industriale dei cementi cementi portlandportland..

Il cemento in polvere impastato con acqua offre unIl cemento in polvere impastato con acqua offre un’’ottima resistenza alla compressione ottima resistenza alla compressione (anche senza presenza di sabbia) ed il fenomeno di presa ha luog(anche senza presenza di sabbia) ed il fenomeno di presa ha luogo tanto allo tanto all’’aria che in aria che in presenza di acqua. presenza di acqua.

La norma europea La norma europea EN 197/1EN 197/1 definisce il cemento come un legante idraulico, ciodefinisce il cemento come un legante idraulico, cioèè un un

materiale inorganico finemente macinato che, mescolato con acquamateriale inorganico finemente macinato che, mescolato con acqua, forma una pasta che , forma una pasta che

rapprende ed indurisce in seguito a reazioni e processi di idratrapprende ed indurisce in seguito a reazioni e processi di idratazione e che, una volta azione e che, una volta

indurita, mantiene la sua resistenza e la sua stabilitindurita, mantiene la sua resistenza e la sua stabilitàà anche sott'acquaanche sott'acqua..Il cemento si trova in commercio con diverse denominazioni, e leIl cemento si trova in commercio con diverse denominazioni, e le diverse qualitdiverse qualitàà dipendono dipendono dalla dosatura della miscela di calcare e di argilla, dalla tempdalla dosatura della miscela di calcare e di argilla, dalla temperatura e durata della cottura, eratura e durata della cottura, dalla macinazione, dalla stagionatura.dalla macinazione, dalla stagionatura.

Per ottenere qualitPer ottenere qualitàà costante e controllata, la dosatura di calcare e di argilla viecostante e controllata, la dosatura di calcare e di argilla viene eseguita ne eseguita artificialmente, nelle proporzioni volute.artificialmente, nelle proporzioni volute.Tutti i cementi Tutti i cementi normatinormati sono costituiti dal Clinker di cemento Portland, composto da 2/sono costituiti dal Clinker di cemento Portland, composto da 2/3 in 3 in massa di silicati di calcio e da 1/3 contenente ossidi di allumimassa di silicati di calcio e da 1/3 contenente ossidi di alluminio, di ferro e altri. Il clinker nio, di ferro e altri. Il clinker èèottenuto mediante cottura ad alta temperatura di una miscela detottenuto mediante cottura ad alta temperatura di una miscela detta "farina cruda", costituita ta "farina cruda", costituita da rocce calcaree e argillose. da rocce calcaree e argillose.

Il processo Il processo èè costituito dalle seguenti fasi:costituito dalle seguenti fasi:•• macinazione e miscelazione dei pezzi,macinazione e miscelazione dei pezzi,•• cottura a 1450cottura a 1450!!C con produzione del clinker,C con produzione del clinker,•• raffreddamento rapido del prodotto,raffreddamento rapido del prodotto,•• macinazione del clinker ed aggiunta di una piccola quantitmacinazione del clinker ed aggiunta di una piccola quantitàà di gesso (circa 5%, funge da di gesso (circa 5%, funge da regolatore di presa)regolatore di presa)•• insaccamento del prodotto finitoinsaccamento del prodotto finito

Il cemento Il cemento èè fornito in tre modi:fornito in tre modi:-- in sacchi da 25 kg recanti le in sacchi da 25 kg recanti le indicazioni del tipo, resistenza, indicazioni del tipo, resistenza, produttoreproduttore-- sfuso (silos)sfuso (silos)-- direttamente dalla centrale di direttamente dalla centrale di betonaggiobetonaggio

Il cemento conforme alla norma Il cemento conforme alla norma èè indicato dalla sigla CEM. L'indurimento idraulico del indicato dalla sigla CEM. L'indurimento idraulico del cemento CEM cemento CEM èè dovuto all'idratazione dei silicati di calcio e di altri composdovuto all'idratazione dei silicati di calcio e di altri composti chimici, ti chimici, come gli alluminati di calcio. come gli alluminati di calcio. CaOCaO e SiO2 devono essere almeno il 50% in massa.e SiO2 devono essere almeno il 50% in massa.

La norma divide i cementi comuni in cinque tipi differenti:La norma divide i cementi comuni in cinque tipi differenti:CEM ICEM I cemento Portlandcemento PortlandCEM IICEM II cemento Portland cemento Portland compisitocompisito (alla loppa, alla (alla loppa, alla microsilicemicrosilice, alla pozzolana, alle ceneri , alla pozzolana, alle ceneri

volanti, allo scisto calcinato, al calcare, composito)volanti, allo scisto calcinato, al calcare, composito)CEM IIICEM III cemento d'altofornocemento d'altofornoCEM IVCEM IV cemento cemento pozzolanicopozzolanicoCEM VCEM V cemento compositocemento composito

DOSAGGIO DEL CEMENTO NEL CALCESTRUZZODOSAGGIO DEL CEMENTO NEL CALCESTRUZZO

Aumentando la quantitAumentando la quantitàà del del cemento nellcemento nell’’impasto, ferme impasto, ferme restando le qualitrestando le qualitàà e e quantitquantitàà degli altri degli altri componenti, si ottiene un componenti, si ottiene un calcestruzzo di maggiore calcestruzzo di maggiore resistenza.resistenza.La dosatura del cemento La dosatura del cemento viene determinata quindi in viene determinata quindi in funzione dellfunzione dell’’uso a cui uso a cui èèdestinato il calcestruzzo destinato il calcestruzzo prodotto.prodotto.

Il dosaggio del cemento Il dosaggio del cemento èè poi anche in funzione al diametro massimo dellpoi anche in funzione al diametro massimo dell’’inerte impiegato inerte impiegato per il calcestruzzo. Dal grafico risulta una dosatura minima di per il calcestruzzo. Dal grafico risulta una dosatura minima di 300 Kg/300 Kg/mcmc, che può arrivare , che può arrivare fino a 700 kg/mc per inerti di 2 mm di diametro (solo sabbia), ifino a 700 kg/mc per inerti di 2 mm di diametro (solo sabbia), in tal caso non si ottiene pin tal caso non si ottiene piùù il il calcestruzzo ma una malta calcestruzzo ma una malta cementiziacementizia..

GLI INERTIGLI INERTI

Gli inerti naturali o di frantumazione devono essere costituiti Gli inerti naturali o di frantumazione devono essere costituiti da elementi non gelivi, privi di da elementi non gelivi, privi di

parti friabili, polverulente, terrose e di sostanze comunque nocparti friabili, polverulente, terrose e di sostanze comunque nocive allive all’’indurimento del indurimento del

conglomerato ed alla conservazione delle armature; queste carattconglomerato ed alla conservazione delle armature; queste caratteristiche devono essere eristiche devono essere

continuamente controllate durante lcontinuamente controllate durante l’’esecuzione dellesecuzione dell’’opera.opera.

Per Per inertiinerti si intende sia la sabbia che il pietrisco o la ghiaia.si intende sia la sabbia che il pietrisco o la ghiaia.

SabbiaSabbia: : utilizzata per la realizzazione di malte.utilizzata per la realizzazione di malte.PietriscoPietrisco:: viene ricavato dalla frantumazione di roccia. Deve essere lavatoviene ricavato dalla frantumazione di roccia. Deve essere lavato per eliminare i per eliminare i

residui di polvere residui di polvere propri della lavorazione.propri della lavorazione.GhiaiaGhiaia: : di formazione naturale non particolarmente indicata per la fortedi formazione naturale non particolarmente indicata per la forte disomogeneitdisomogeneitàà dei dei

singoli elementi dal punto di vista chimico (presenza di elementsingoli elementi dal punto di vista chimico (presenza di elementi poco resistenti i poco resistenti come le arenarie), per la forma spesso troppo appiattita e per lcome le arenarie), per la forma spesso troppo appiattita e per la presenza di a presenza di elementi organici che ne diminuiscono la resistenza.elementi organici che ne diminuiscono la resistenza.

Le caratteristiche degli inerti possono essere controllate in diLe caratteristiche degli inerti possono essere controllate in diversi modi. Un primo esame in versi modi. Un primo esame in cantiere permette di verificare la pulizia e la presenza di partcantiere permette di verificare la pulizia e la presenza di particelle dannose; se con le dita si icelle dannose; se con le dita si può facilmente spezzare in due parti lpuò facilmente spezzare in due parti l’’elemento di ghiaia o pietrisco, vuol dire che la roccia elemento di ghiaia o pietrisco, vuol dire che la roccia di provenienza ha scarsa resistenza e che di provenienza ha scarsa resistenza e che èè preferibile utilizzare tale inerte per la preferibile utilizzare tale inerte per la realizzazione di strutture poco sollecitate.realizzazione di strutture poco sollecitate.

In laboratorio la qualitIn laboratorio la qualitàà degli inerti viene verificata controllando:degli inerti viene verificata controllando:•• il tenore di impuritil tenore di impuritàà organiche;organiche;•• il materiale passato al setaccio 0,075 UNI; deve essere : per lil materiale passato al setaccio 0,075 UNI; deve essere : per la sabbia, inferiore al a sabbia, inferiore al 3% in peso; per la ghiaia, inferiore al 1% in peso; per il pietr3% in peso; per la ghiaia, inferiore al 1% in peso; per il pietrisco, inferiore al 1,5% in isco, inferiore al 1,5% in peso;peso;•• il coefficiente di forma il coefficiente di forma ““CC””, che serve ad indicare come il pietrisco o la ghiaia si , che serve ad indicare come il pietrisco o la ghiaia si avvicinano, come forma, a solidi poliedrici o a sfere:avvicinano, come forma, a solidi poliedrici o a sfere:

C = C = "" volumi degli elementi / volumi degli elementi / "" volumi delle sfere circoscritte.volumi delle sfere circoscritte.

Tale coefficiente deve essere maggiore di 0,15. Nel caso si abbiTale coefficiente deve essere maggiore di 0,15. Nel caso si abbiano inerti di dubbie ano inerti di dubbie caratteristiche, un valido controllo può essere una prova per cocaratteristiche, un valido controllo può essere una prova per confronto con un altro inerte nfronto con un altro inerte risultato adeguato.risultato adeguato.

Per un buon calcestruzzo non Per un buon calcestruzzo non èè sufficiente che gli inerti siano omogenei, puliti e resistenti;sufficiente che gli inerti siano omogenei, puliti e resistenti;occorre che mescolati con acqua e cemento diano una massa molto occorre che mescolati con acqua e cemento diano una massa molto compatta. compatta. Infatti la resistenza meccanica del calcestruzzo dipende anche dInfatti la resistenza meccanica del calcestruzzo dipende anche dalla alla compattezzacompattezza, che si , che si ottiene adottando degli elementi di diverse dimensioni in modo cottiene adottando degli elementi di diverse dimensioni in modo che si riducano al minimo i he si riducano al minimo i vuoti.vuoti.

Se gli inerti fossero composti da granuli della stessa misura, nSe gli inerti fossero composti da granuli della stessa misura, nella massa del calcestruzzo si ella massa del calcestruzzo si avrebbero numerosi vuoti, che solo in parte potrebbero essere oavrebbero numerosi vuoti, che solo in parte potrebbero essere occupati dal cemento.ccupati dal cemento.

Influenza della forma degli inerti sulla compattezza del calcestInfluenza della forma degli inerti sulla compattezza del calcestruzzo.ruzzo.

In particolare, se gli inerti fossero in prevalenza composti da In particolare, se gli inerti fossero in prevalenza composti da granuli piccoli ( granuli piccoli ( øø < 10 mm) la < 10 mm) la quantitquantitàà di cemento che verrebbe utilizzata non sarebbe sufficiente per di cemento che verrebbe utilizzata non sarebbe sufficiente per riempire gli spazi riempire gli spazi vuoti e per rivestire tutte le superfici dei singoli granuli.vuoti e per rivestire tutte le superfici dei singoli granuli.Al contrario se gli inerti fossero tutti di grosse dimensioni (Al contrario se gli inerti fossero tutti di grosse dimensioni (øø >> 25 mm), il cemento utilizzato 25 mm), il cemento utilizzato sarebbe sufficiente per rivestire tutti i granuli di inerte ma nsarebbe sufficiente per rivestire tutti i granuli di inerte ma non potrebbe riempire i vuoti fra i on potrebbe riempire i vuoti fra i singoli granuli.singoli granuli.LL’’ideale quindi ideale quindi èè che i granuli siano di dimensioni diverse.che i granuli siano di dimensioni diverse.

Gli studiosi Gli studiosi FFüüllerller e e BolomeyBolomey hanno tratto dalle loro sperimentazioni alcune hanno tratto dalle loro sperimentazioni alcune curve curve

granulometrichegranulometriche per gli inerti.per gli inerti.

La La curva di curva di FFüüllerller èè una parabola di equazione: una parabola di equazione: pp = 100 = 100 ##dd/D/D

p p = percentuale di = percentuale di inerte passante inerte passante al al setaccio con fori di setaccio con fori di øø d d

D = diametro massimo D = diametro massimo delldell’’inerte.inerte.

LL’’arco compreso fra le due curve di costituisce il cosarco compreso fra le due curve di costituisce il cosìì detto detto ““fuso granulometricofuso granulometrico””,, entro il entro il quale deve essere compresa la curva granulometrica degli inerti quale deve essere compresa la curva granulometrica degli inerti disponibili in cantiere e disponibili in cantiere e destinati alla realizzazione del calcestruzzo.destinati alla realizzazione del calcestruzzo.Se in uno o piSe in uno o piùù punti la curva granulometrica del materiale disponibile si discpunti la curva granulometrica del materiale disponibile si discosta dal fuso, osta dal fuso, occorre ridurre od aumentare per tentativi la quantitoccorre ridurre od aumentare per tentativi la quantitàà delldell’’inerte causa della irregolaritinerte causa della irregolaritàà..

Dosatura classica degli inerti per un metro cubo di calcestruzzoDosatura classica degli inerti per un metro cubo di calcestruzzo..

Dosatura degli inerti per calcestruzzo comunemente usato per un Dosatura degli inerti per calcestruzzo comunemente usato per un piccolo cantiere.piccolo cantiere.

LL’’ACQUA DI IMPASTOACQUA DI IMPASTO

LL’’acqua per lacqua per l’’impasto deve essere limpida, non contenere sali in percentuali dimpasto deve essere limpida, non contenere sali in percentuali dannose e non annose e non

essere aggressiva.essere aggressiva.

Possiamo quindi affermare che tutte le acque naturali Possiamo quindi affermare che tutte le acque naturali normalinormali possono essere utilizzate per possono essere utilizzate per la realizzazione dellla realizzazione dell’’impasto di un calcestruzzo. impasto di un calcestruzzo.

Sono da escludersi le acque degli scarichi industriali e civili,Sono da escludersi le acque degli scarichi industriali e civili, o che contengono zucchero, o che contengono zucchero, oliioliie grassi. e grassi. Per le acque torbide Per le acque torbide èè ammesso un limite di torbiditammesso un limite di torbiditàà di 2 g per litro definito di 2 g per litro definito ““residuo alla residuo alla

evaporazioneevaporazione””:: sopra tale limite occorre far decantare lsopra tale limite occorre far decantare l’’acqua.acqua.

Qualora venga usata acqua calda per lQualora venga usata acqua calda per l’’impasto, la temperatura non deve essere superiore impasto, la temperatura non deve essere superiore ai 60ai 60!!C.C.

Discorso a parte riguarda lDiscorso a parte riguarda l’’acqua di mare, la quale non influisce sui tempi di indurimento macqua di mare, la quale non influisce sui tempi di indurimento ma a sulla resistenza del materiale a maturazione avvenuta.sulla resistenza del materiale a maturazione avvenuta.

parametroparametroIl Il cardine della resistenza del calcestruzzo cardine della resistenza del calcestruzzo èè il rapporto acqua/cemento, ovvero a il rapporto acqua/cemento, ovvero a paritparitàà di contenuto di cemento risulta maggiormente resistente una misdi contenuto di cemento risulta maggiormente resistente una miscela con un minore cela con un minore contenuto di acqua. contenuto di acqua.

LL’’acqua acqua èè indispensabile per determinare la reazione di indispensabile per determinare la reazione di idratazione del cementoidratazione del cemento, (fenomeno , (fenomeno di presa). di presa).

Il contenuto teorico ottimale di acqua ai fini della resistenza Il contenuto teorico ottimale di acqua ai fini della resistenza sarebbe quello sarebbe quello stechiometricostechiometrico, , pari a 0,28, che consiste nella sola acqua necessaria all'idratapari a 0,28, che consiste nella sola acqua necessaria all'idratazione del legante. zione del legante. Nella realtNella realtàà tale contenuto di acqua non consente di idratare tutta la massatale contenuto di acqua non consente di idratare tutta la massa di cemento di cemento perchperchéé, trattandosi di un rapporto stechiometrico (e quindi un rapport, trattandosi di un rapporto stechiometrico (e quindi un rapporto 1:1 tra particelle o 1:1 tra particelle d'acqua e di cemento), non d'acqua e di cemento), non èè possibile garantire il contatto di ogni granello di cemento conpossibile garantire il contatto di ogni granello di cemento conogni particella d'acqua. ogni particella d'acqua.

Un rapporto a/c cosUn rapporto a/c cosìì ridotto conduce pertanto a miscele talmente asciutte dridotto conduce pertanto a miscele talmente asciutte d’’avere l'aspetto di avere l'aspetto di un un terrenoterreno appena umido e quindi impossibili da lavorare. Si opera perciò appena umido e quindi impossibili da lavorare. Si opera perciò con rapporti con rapporti acqua/cemento piacqua/cemento piùù alti e tipicamente tra lo 0,45 e 0,65. alti e tipicamente tra lo 0,45 e 0,65. In tale intervallo di valori, al diminuire del rapporto a/c si hIn tale intervallo di valori, al diminuire del rapporto a/c si ha un aumento della a un aumento della durabilitdurabilitàà dei dei manufatti, a discapito però della manufatti, a discapito però della lavorabilitlavorabilitàà in fase di posa in opera (talvolta, nelle miscele in in fase di posa in opera (talvolta, nelle miscele in cantiere, operando con valori di a/c inferiori a 0,55cantiere, operando con valori di a/c inferiori a 0,55--0,60 si ricorre all'uso di additivi finalizzati 0,60 si ricorre all'uso di additivi finalizzati ad indurre una maggiore fluiditad indurre una maggiore fluiditàà della miscela a paritdella miscela a paritàà di contenuto di acqua).di contenuto di acqua).

La quantitLa quantitàà d'acqua contenuta nell'impasto influisce anche sulla d'acqua contenuta nell'impasto influisce anche sulla maturazionematurazione del del conglomerato conglomerato cementiziocementizio: un rapporto molto elevato, superiore a 0,60 può indurre : un rapporto molto elevato, superiore a 0,60 può indurre un'un'evaporazioneevaporazione intensa nella fase di presa del legante, generando delle micro intensa nella fase di presa del legante, generando delle micro lesionilesioniall'interno del manufatto che ne possono pregiudicare il comportall'interno del manufatto che ne possono pregiudicare il comportamento futuro. amento futuro.

Il meccanismo della presa e dellIl meccanismo della presa e dell’’indurimento del cemento si può suddividere in due fasi:indurimento del cemento si può suddividere in due fasi:1.1. ll’’acqua di impasto venendo a contatto con i granuli di cemento, foacqua di impasto venendo a contatto con i granuli di cemento, forma una sostanza rma una sostanza

gelatinosa che riveste i granuli stessi e li salda. Durante talegelatinosa che riveste i granuli stessi e li salda. Durante tale periodo, solo la parte periodo, solo la parte superficiale dei granuli viene idratata, poichsuperficiale dei granuli viene idratata, poichéé la massa gelatinosa ostacola il passaggio la massa gelatinosa ostacola il passaggio in profonditin profonditàà delldell’’acqua di impasto. Tale fenomeno fa aumentare i tempi di indurimeacqua di impasto. Tale fenomeno fa aumentare i tempi di indurimento nto delldell’’impasto, e per tale motivo impasto, e per tale motivo èè importante che il cemento sia macinato il piimportante che il cemento sia macinato il piùù fine fine possibile, possibile,

2.2. allall’’interno della massa gelatinosa si formano dei cristalli di siliinterno della massa gelatinosa si formano dei cristalli di silicati e idrato di calcio, cati e idrato di calcio, cristalli che concorrono a collegare ancora picristalli che concorrono a collegare ancora piùù intimamente i granuli. Per tale intimamente i granuli. Per tale fenomeno il calcestruzzo aumenta la sua resistenza con il passarfenomeno il calcestruzzo aumenta la sua resistenza con il passare del tempo.e del tempo.

Schematizzazione del fenomeno di presa ed indurimento del cementSchematizzazione del fenomeno di presa ed indurimento del cemento.o.

DOSAGGIO MEDIO PER 1 MC DI IMPASTODOSAGGIO MEDIO PER 1 MC DI IMPASTO

-- sabbia 0,400 mcsabbia 0,400 mc-- pietrisco 0,800 mcpietrisco 0,800 mc-- cemento 300 Kgcemento 300 Kg-- acqua 120 litriacqua 120 litri (di cui 90 per la presa e 30 per la lavorabilit(di cui 90 per la presa e 30 per la lavorabilitàà))

Rapporto Acqua cemento di 120/300 = 0,4Rapporto Acqua cemento di 120/300 = 0,4

ECCESSO DI ACQUA NELLECCESSO DI ACQUA NELL’’IMPASTOIMPASTO

Problema costante nella preparazione del calcestruzzo Problema costante nella preparazione del calcestruzzo èè ll’’eccessivo quantitativo di acqua: eccessivo quantitativo di acqua: capita spesso che per semplificare le fasi del getto, le maestracapita spesso che per semplificare le fasi del getto, le maestranze tendano ad aumentare in nze tendano ad aumentare in maniera spesso eccessiva la quantitmaniera spesso eccessiva la quantitàà di acqua nelldi acqua nell’’impasto.impasto.

Tale situazione risulta dannosa in quanto ciò provoca:Tale situazione risulta dannosa in quanto ciò provoca:-- diminuizione della resistenza del calcestruzzo;diminuizione della resistenza del calcestruzzo;-- aumento del fenomeno di ritiro;aumento del fenomeno di ritiro;-- rischio di separazione degli inerti.rischio di separazione degli inerti.

DIMINUIZIONE DELLA RESISTENZADIMINUIZIONE DELLA RESISTENZA

Variazione di resistenza del calcestruzzo al variare del rapportVariazione di resistenza del calcestruzzo al variare del rapporto acquao acqua--cemento.cemento.

La notevole diminuizione della resistenza appare piLa notevole diminuizione della resistenza appare piùù accentuata per i calcestruzzi di pochi accentuata per i calcestruzzi di pochi giorni e poi si stabilizza su valori costanti. Nel grafico sono giorni e poi si stabilizza su valori costanti. Nel grafico sono confrontate le resistenze di confrontate le resistenze di calcestruzzi con vari rapporti acqua calcestruzzi con vari rapporti acqua --cemento, rispetto a quello con A/C = 0,45.cemento, rispetto a quello con A/C = 0,45.

Diagramma ricavato sperimentalmente che evidenzia la diminuzioneDiagramma ricavato sperimentalmente che evidenzia la diminuzione di resistenza del di resistenza del calcestruzzo confezionato con eccesso di acqua.calcestruzzo confezionato con eccesso di acqua.

Quando lQuando l’’acqua determina un rapporto di 0,80 la resistenza dopo 28 gg. diacqua determina un rapporto di 0,80 la resistenza dopo 28 gg. diminuisce del minuisce del 50%.50%.

LL’’aumento del ritiro determina fessurazioni nella massa, con graviaumento del ritiro determina fessurazioni nella massa, con gravi conseguenze per conseguenze per ll’’impermeabilitimpermeabilitàà delle strutturedelle strutture

AUMENTO DEL RITIROAUMENTO DEL RITIRO

SEPARAZIONE DEGLI INERTISEPARAZIONE DEGLI INERTI

Un eccesso notevole di acqua comporta il rischio Un eccesso notevole di acqua comporta il rischio gravissimo della separazione degli inerti, che tendono gravissimo della separazione degli inerti, che tendono a stratificarsi in base al loro peso specifico, alterando a stratificarsi in base al loro peso specifico, alterando completamente le caratteristiche granulometriche del completamente le caratteristiche granulometriche del calcestruzzo. calcestruzzo.

CONO DI ABRAMS

Il Il cono di cono di AbramsAbrams èè uno stampo a forma di tronco di cono che serve a determinare launo stampo a forma di tronco di cono che serve a determinare laconsistenza del consistenza del calcestruzzocalcestruzzo fresco.fresco.Solitamente Solitamente èè costruito in lamiera di acciaio zincato o inossidabile piuttostcostruito in lamiera di acciaio zincato o inossidabile piuttosto spessa; o spessa; èè dotato dotato di due manici per la sformatura e, nella parte inferiore, di duedi due manici per la sformatura e, nella parte inferiore, di due alette che servono a alette che servono a mantenerlo fermo nel corso del riempimento.mantenerlo fermo nel corso del riempimento.

La prova che viene eseguita utilizzando il cono di La prova che viene eseguita utilizzando il cono di AbramsAbrams prende il nome di prende il nome di slumpslump testtest ed ed èèuna valutazione della deformazione che un impasto subisce per efuna valutazione della deformazione che un impasto subisce per effetto del proprio peso, fetto del proprio peso, quando viene privato del recipiente che lo sostiene. Il recipienquando viene privato del recipiente che lo sostiene. Il recipiente troncote tronco--conico viene riempito conico viene riempito con tre strati successivi, costipando ogni strato con 25 colpi dcon tre strati successivi, costipando ogni strato con 25 colpi dati con un pestello (lunghezza ati con un pestello (lunghezza 2'=61 cm, diametro 2/3"=1,6 2'=61 cm, diametro 2/3"=1,6 cm.cm. punta arrotondata). punta arrotondata). Si livella la superficie e si estrae il cono con molta delicatezSi livella la superficie e si estrae il cono con molta delicatezza. Il calcestruzzo comincia cosza. Il calcestruzzo comincia cosììad abbassarsi. ad abbassarsi.

Dalla misura dell'abbassamento Dalla misura dell'abbassamento relativo si deduce la consistenza relativo si deduce la consistenza dell'impasto: dell'impasto:

--asciutta (0asciutta (0--5 cm); 5 cm); --plastica (5plastica (5--10 cm); 10 cm); --fluida (>10 cm).fluida (>10 cm).

L'abbassamento può avvenire in diversi modi: l'unico accettabileL'abbassamento può avvenire in diversi modi: l'unico accettabile èè lo lo slumpslump vero, ciovero, cioèè un un abbassamento regolare dell'impasto. Gli altri (abbassamento regolare dell'impasto. Gli altri (slumpslump di taglio, collasso) sono indice di di taglio, collasso) sono indice di qualche irregolaritqualche irregolaritàà nel confezionamento del calcestruzzo.nel confezionamento del calcestruzzo.

In base al risultato dello In base al risultato dello slumpslump testtest, si , si

individuano individuano 5 classi di consistenza5 classi di consistenza::

S1 (umida, minima lavorabilitS1 (umida, minima lavorabilitàà); );

S2 (plastica); S2 (plastica);

S3 (semifluida) S3 (semifluida)

S4 (fluida); S4 (fluida);

S5 (superfluida, massima lavorabilitS5 (superfluida, massima lavorabilitàà).).

SlumpClasse di

appertenenzaDefinizione

0 - 4 cm S1 Terra umida

5 - 9 cm S2 Plastica

10 - 15 cm S3 Semifluida

16 - 20 cm S4 Fluida

> 21 cm S5 Superfluida

tabellatabellaNellaNella sono riportate le diverse classi di consistenza del cls cossono riportate le diverse classi di consistenza del cls cosìì come definite dalla UNI 9858 in relazione come definite dalla UNI 9858 in relazione all'abbassamento misurato con lo all'abbassamento misurato con lo slumpslump test.test.

La consistenza La consistenza èè una caratteristica che viene indicata in progetto: generalmenteuna caratteristica che viene indicata in progetto: generalmente per getti per getti verticali (pilastri e plinti) verticali (pilastri e plinti) èè possibile utilizzare malte di classe S3possibile utilizzare malte di classe S3--S4, mentre per getti S4, mentre per getti orizzontali o molto armati può essere necessaria la classe S5. Lorizzontali o molto armati può essere necessaria la classe S5. Làà dove siano necessari dove siano necessari impasti ancora piimpasti ancora piùù fluidi, si utilizza il fluidi, si utilizza il calcestruzzo calcestruzzo autolivellanteautolivellante. . Calcestruzzi di categorie S1 o S2 possono essere usati solo per Calcestruzzi di categorie S1 o S2 possono essere usati solo per getti di grandi dimensioni getti di grandi dimensioni (pavimentazioni stradali, dighe...) e con accurati trattamenti d(pavimentazioni stradali, dighe...) e con accurati trattamenti di vibrazione dell'impasto.i vibrazione dell'impasto.

La lavorabilitLa lavorabilitàà èè influenzata da molti fattori, tra i quali i principali sono:influenzata da molti fattori, tra i quali i principali sono:1.1.rapporto acqua/cemento;rapporto acqua/cemento;2.2.dimensioni degli aggregati e curva dimensioni degli aggregati e curva granulometricagranulometrica;;3.3.contenuto di cemento;contenuto di cemento;4.4.presenza di additivi. presenza di additivi.

CONFEZIONAMENTO E CONFEZIONAMENTO E TRASPORTOTRASPORTO

La confezione del calcestruzzo, cioLa confezione del calcestruzzo, cioèè ll’’esecuzione dellesecuzione dell’’impasto dei vari elementi, impasto dei vari elementi, èè una una operazione molto importante, dalla quale dipende loperazione molto importante, dalla quale dipende l’’omogeneitomogeneitàà del calcestruzzo stesso.del calcestruzzo stesso.Il cemento può essere fornito sfuso o in sacchi; questi sono cosIl cemento può essere fornito sfuso o in sacchi; questi sono costituiti da un doppio foglio di tituiti da un doppio foglio di carta molto resistente, con una quantitcarta molto resistente, con una quantitàà di 25 Kg di cemento, abbastanza facili da prendere di 25 Kg di cemento, abbastanza facili da prendere e trasportare a mano. e trasportare a mano. I sacchi devono essere conservati in ambiente asciutto ed arieggI sacchi devono essere conservati in ambiente asciutto ed arieggiato, preferibilmente iato, preferibilmente coperto. Il cemento conservato per lungo tempo in magazzino può coperto. Il cemento conservato per lungo tempo in magazzino può essere utilizzato solo su essere utilizzato solo su parti non molto sollecitate in quanto durante il lungo periodo pparti non molto sollecitate in quanto durante il lungo periodo può aver perso le proprie uò aver perso le proprie caratteristiche.caratteristiche.

La confezionatura può essere fatta a mano o con apposite macchinLa confezionatura può essere fatta a mano o con apposite macchine chiamate e chiamate betonierebetoniere..La confezionatura a mano La confezionatura a mano èè ormai completamente abbandonata anche nei piccoli cantieri a ormai completamente abbandonata anche nei piccoli cantieri a favore della favore della betonierabetoniera, la quale permette di avere un impasto mescolato in maniera pi, la quale permette di avere un impasto mescolato in maniera piùùomogenea risparmiando tempo e materiale.omogenea risparmiando tempo e materiale.La betoniera viene utilizzata per quantitLa betoniera viene utilizzata per quantitàà ridotte, nel caso di getti piridotte, nel caso di getti piùù consistenti, il consistenti, il calcestruzzo viene portato dalle autobetoniere o preparato diretcalcestruzzo viene portato dalle autobetoniere o preparato direttamente in cantiere con la tamente in cantiere con la centrale di betonaggio.centrale di betonaggio.

Un sistema piUn sistema piùù facile e che permette una miglior conservazione del cemento, facile e che permette una miglior conservazione del cemento, èè ll’’utilizzo di utilizzo di silo metallico (Centrali di Betonaggio), dotati, in genere, di usilo metallico (Centrali di Betonaggio), dotati, in genere, di un sistema automatico di n sistema automatico di gestione della produzione e della registrazione delle pesate.gestione della produzione e della registrazione delle pesate.

Quando il cantiere non Quando il cantiere non èè dotato di centrale di betonaggio, si può impiegare il dotato di centrale di betonaggio, si può impiegare il ““calcestruzzo calcestruzzo prepre--confezionatoconfezionato””. . Oggi Oggi èè quasi scomparso il confezionamento di calcestruzzo "a quasi scomparso il confezionamento di calcestruzzo "a composizione" o "a dosaggio", in cui si specifica la quantitcomposizione" o "a dosaggio", in cui si specifica la quantitàà dei singoli componenti. Si tende dei singoli componenti. Si tende infatti a richiedere un calcestruzzo con prestazioni ben definitinfatti a richiedere un calcestruzzo con prestazioni ben definite per la sua composizione, e per la sua composizione, tenendo conto di numerose variabili quali resistenza, tenendo conto di numerose variabili quali resistenza, durabilitdurabilitàà, aggressivit, aggressivitàà dell'ambiente, dell'ambiente, contenuto d'aria inglobata, rapporto acqua/cemento, additivi ecccontenuto d'aria inglobata, rapporto acqua/cemento, additivi ecc..

Il trasporto non influisce sulle qualitIl trasporto non influisce sulle qualitàà del cls. Tuttavia, durante il trasporto avvengono del cls. Tuttavia, durante il trasporto avvengono variazioni di lavorabilitvariazioni di lavorabilitàà che possono essere influenzate dai metodi e tempi di trasporto,che possono essere influenzate dai metodi e tempi di trasporto, e e dalle condizioni ambientali.dalle condizioni ambientali.

Le caratteristiche dellLe caratteristiche dell’’impasto che influiscono sulla perdita di lavorabilitimpasto che influiscono sulla perdita di lavorabilitàà sono:sono:•• tenore di acqua di impasto,tenore di acqua di impasto,••Tipo di cemento ed eventuale presenza di Tipo di cemento ed eventuale presenza di addittiviaddittivi,,••Temperatura iniziale dellTemperatura iniziale dell’’impasto.impasto.

Quanto alle condizioni ambientali, la temperatura influisce sullQuanto alle condizioni ambientali, la temperatura influisce sulla velocita velocitàà di presa e di presa e sullsull’’evaporazione dellevaporazione dell’’acqua. acqua.

Il dosaggio di acqua dovrebbe essere tale da assicurare la lavorIl dosaggio di acqua dovrebbe essere tale da assicurare la lavorabilitabilitàà voluta al momento voluta al momento dello scarico del cls, senza dover eseguire aggiunte di acqua indello scarico del cls, senza dover eseguire aggiunte di acqua in cantiere.cantiere.

Il trasporto viene Il trasporto viene effettuato in genere effettuato in genere

tramite autobetoniere, tramite autobetoniere, o o autobetonpompeautobetonpompe, , ciocioèè autobetoniere autobetoniere

dotate di pompa per dotate di pompa per calcestruzzo.calcestruzzo.

Il getto viene in genere realizzato tramite pompa per calcestruzzo.

cantiereIl calcestruzzo, una volta in , va gettato in un'apposita cassaforma. Esso, infatti, ha l'apparenza di un fluido formadenso privo di : la cassaforma serve, appunto, a dare forma al calcestruzzo e a creare, scale, pilastri, travi, solai, solette, fondazioni.

AffinchAffinchéé non restino nel calcestruzzo delle bolle dnon restino nel calcestruzzo delle bolle d’’aria ed affincharia ed affinchéé esso vada ad inglobare esso vada ad inglobare completamente lcompletamente l’’armatura, si esegue, subito dopo il getto, una operazione di armatura, si esegue, subito dopo il getto, una operazione di costipamento, per lo picostipamento, per lo piùù attraverso apparecchi vibranti ad immersione nel cls fresco.attraverso apparecchi vibranti ad immersione nel cls fresco.La vibrazione ben eseguita provoca la massima compattezza, un buLa vibrazione ben eseguita provoca la massima compattezza, un buon assestamento on assestamento della massa, ldella massa, l’’eliminazione delle bolle deliminazione delle bolle d’’aria e lo scolamento dellaria e lo scolamento dell’’acqua superflua, acqua superflua, oltre a oltre a creare pericolose discontinuitcreare pericolose discontinuitàà nel materiale.nel materiale.

IL GETTOIL GETTO

LL’’operazione di posa in opera del calcestruzzo consiste nel operazione di posa in opera del calcestruzzo consiste nel gettaregettare ll’’impasto nelle apposite impasto nelle apposite casseforme prima che abbia inizio la fase di presa del cemento. casseforme prima che abbia inizio la fase di presa del cemento. Il sistema piIl sistema piùù semplice semplice èè ll’’utilizzo di gru a braccio e benna, la quale può scaricare il utilizzo di gru a braccio e benna, la quale può scaricare il calcestruzzo direttamente nel punto interessato. In questo caso calcestruzzo direttamente nel punto interessato. In questo caso ll’’operazione non presenta operazione non presenta particolari inconvenienti. Quando invece occorre trasportare e tparticolari inconvenienti. Quando invece occorre trasportare e travasare il calcestruzzo, si ravasare il calcestruzzo, si deve fare attenzione affinchdeve fare attenzione affinchéé i componenti non si separino, in quanto gli inerti pii componenti non si separino, in quanto gli inerti piùù grossi grossi tendono a spostarsi verso il basso, mentre la sabbia e ltendono a spostarsi verso il basso, mentre la sabbia e l’’acqua risalgono verso la superficie. acqua risalgono verso la superficie.

Getto del calcestruzzo con lGetto del calcestruzzo con l’’uso di gruuso di gru

Per evitare questo problema Per evitare questo problema èè necessario che il calcestruzzo non subisca eccessivi necessario che il calcestruzzo non subisca eccessivi scuotimenti, che non sia lasciato cadere da altezze notevoli e cscuotimenti, che non sia lasciato cadere da altezze notevoli e che non sia fatto scorrere in he non sia fatto scorrere in scivoli troppo larghi e lunghi.scivoli troppo larghi e lunghi.

Il getto del calcestruzzo deve avvenire sempre a tratti orizzontIl getto del calcestruzzo deve avvenire sempre a tratti orizzontali di spessore variabile a ali di spessore variabile a seconda della dimensione massima degli inerti e del mezzo che viseconda della dimensione massima degli inerti e del mezzo che viene impiegato per il ene impiegato per il costipamento.costipamento.Se il calcestruzzo Se il calcestruzzo èè assestato a mano, lo spessore sarassestato a mano, lo spessore saràà non maggiore di cm 15, mentre se il non maggiore di cm 15, mentre se il costipamento viene effettuato mediante vibratori, lo strato può costipamento viene effettuato mediante vibratori, lo strato può essere anche di 40/50 cm.essere anche di 40/50 cm.

UnUn’’altra tecnica che viene altra tecnica che viene ultimamente utilizzata, ultimamente utilizzata, èè il il

pompaggio con mezzi meccanici, pompaggio con mezzi meccanici, sistema che permette tuttsistema che permette tutt’’ora di ora di

gettare 20/25 mc di calcestruzzo gettare 20/25 mc di calcestruzzo in 1 ora ad una distanza di 150 in 1 ora ad una distanza di 150 metri ed una altezza di 75 metri ed una altezza di 75 mt.mt.

Getto mediante BetonGetto mediante Beton--pompapompa

RIPRESA DEL GETTO E PROTEZIONE DEL CALCESTRUZZO

Quando Quando èè possibile, il tecnico deve disporre lpossibile, il tecnico deve disporre l’’organizzazione del cantiere in modo da organizzazione del cantiere in modo da completare il getto di calcestruzzo senza interruzioni.completare il getto di calcestruzzo senza interruzioni.Se alla fine della giornata lavorativa il getto non Se alla fine della giornata lavorativa il getto non èè stato completato, occorre fare attenzione stato completato, occorre fare attenzione nella ripresa del nella ripresa del lavoro. Il getto gilavoro. Il getto giàà eseguito deve essere accuratamente pulito e bagnato eseguito deve essere accuratamente pulito e bagnato con acqua; il primo strato di calcestruzzo di ripresa deve essercon acqua; il primo strato di calcestruzzo di ripresa deve essere pie piùù ricco in sabbia e ricco in sabbia e cemento; oppure, prima di iniziare il nuovo getto, si può versarcemento; oppure, prima di iniziare il nuovo getto, si può versare una miscela liquida di e una miscela liquida di cemento ed acqua (boiacca) sulla superficie gicemento ed acqua (boiacca) sulla superficie giàà indurita, per aumentarne lindurita, per aumentarne l’’adesione della adesione della ripresa.ripresa.Ultimato il getto, alla fine della presa del cemento, il calcestUltimato il getto, alla fine della presa del cemento, il calcestruzzo fresco deve essere ruzzo fresco deve essere protetto dai raggi diretti del sole e dal vento, in maniera taleprotetto dai raggi diretti del sole e dal vento, in maniera tale da evitare una evaporazione da evitare una evaporazione troppo veloce delltroppo veloce dell’’acqua di impasto in eccesso.acqua di impasto in eccesso.

Nella stagione estiva, il calcestruzzo deve essere mantenuto bagNella stagione estiva, il calcestruzzo deve essere mantenuto bagnato con continue nato con continue aspersioni di acqua. Il getto deve essere anche protetto da evenaspersioni di acqua. Il getto deve essere anche protetto da eventuali piogge torrenziali, per tuali piogge torrenziali, per evitare il dilavamento del cemento.evitare il dilavamento del cemento.

LA STAGIONATURALA STAGIONATURA

LL’’indurimento del calcestruzzo indurimento del calcestruzzo èè conseguenza del processo dconseguenza del processo d’’idratazione del cemento, il idratazione del cemento, il quale quale èè funzione della temperatura ambientale in cui avviene la stagionfunzione della temperatura ambientale in cui avviene la stagionatura.atura.Se la temperatura si mantiene entro i 15/25 Se la temperatura si mantiene entro i 15/25 !!C, con elevato tasso di umiditC, con elevato tasso di umiditàà, l, l’’indurimento indurimento lo si può considerare completato dopo 28 giorni.lo si può considerare completato dopo 28 giorni.

Curva di resistenza a compressione dei cementi R325 e R 345 in fCurva di resistenza a compressione dei cementi R325 e R 345 in funzione del tempo di stagionatura.unzione del tempo di stagionatura.

TRATTAMENTO DELLA SUPERFICIE

Molto utilizzata Molto utilizzata èè la tecnica del calcestruzzo a vista; occorre quindi che la supela tecnica del calcestruzzo a vista; occorre quindi che la superficie in vista rficie in vista della struttura sia eseguita con particolare cura, per ottenere della struttura sia eseguita con particolare cura, per ottenere un soddisfacente aspetto un soddisfacente aspetto estetico. Un buon risultato si ha con una esecuzione accurata deestetico. Un buon risultato si ha con una esecuzione accurata delle casseforme, lle casseforme, generalmente trattate con sostanze oleose (disarmanti) per facilgeneralmente trattate con sostanze oleose (disarmanti) per facilitarne il distacco dal itarne il distacco dal calcestruzzo.calcestruzzo.Un calcestruzzo ben vibrato e con basso rapporto dUn calcestruzzo ben vibrato e con basso rapporto d’’acquaacqua--cemento permettercemento permetteràà di ottenere di ottenere una una superficie del getto omogenea, senza difetti, cavitsuperficie del getto omogenea, senza difetti, cavitàà, e contenente la riproduzione esatta , e contenente la riproduzione esatta della fibratura del legno delle tavole dei casseridella fibratura del legno delle tavole dei casseri..

Superficie di calcestruzzo a faccai vista.Superficie di calcestruzzo a faccai vista.

Disponendo le tavole delle casseforme secondo particolari disegnDisponendo le tavole delle casseforme secondo particolari disegni, si possono raggiungere i, si possono raggiungere notevoli effetti estetici.notevoli effetti estetici.

Se la superficie del getto, dopo il disarmo, non Se la superficie del getto, dopo il disarmo, non èè perfettamente regolare, qualsiasi perfettamente regolare, qualsiasi stuccatura con malta di cemento resta visibile, per il contrastostuccatura con malta di cemento resta visibile, per il contrasto con la parte di calcestruzzo con la parte di calcestruzzo che riproduce la fibra del legnoche riproduce la fibra del legno. .

Imperfezione dovuta alal ripresa del getto.Imperfezione dovuta alal ripresa del getto.

Un altro trattamento spesso usato per ottenere particolari effetUn altro trattamento spesso usato per ottenere particolari effetti ti èè la scalpellatura della la scalpellatura della superficie del getto, che mette a nudo la struttura granulare desuperficie del getto, che mette a nudo la struttura granulare del calcestruzzo. Può essere l calcestruzzo. Può essere eseguita a mano con una martellina, quando il calcestruzzo eseguita a mano con una martellina, quando il calcestruzzo èè completamente indurito, o completamente indurito, o con un martello pneumatico ad aria compressa, munito di punta adcon un martello pneumatico ad aria compressa, munito di punta adatta al lavoro.atta al lavoro.Con la scalpellatura si possono togliere vari difetti di esecuziCon la scalpellatura si possono togliere vari difetti di esecuzione del getto, perchone del getto, perchéé la la superficie viene regolarizzata in ogni puntosuperficie viene regolarizzata in ogni punto; si corre però il rischio di asportare uno ; si corre però il rischio di asportare uno spessore eccessivo di calcestruzzo, mettendo a nudo i ferri di aspessore eccessivo di calcestruzzo, mettendo a nudo i ferri di armatura, con i conseguenti rmatura, con i conseguenti problemi di problemi di ossidaturaossidatura del ferro (quando si prevede la tecnica della scalpellatura, ocdel ferro (quando si prevede la tecnica della scalpellatura, occorre corre avere lavere l’’avvertenza di aumentare lo spessore del copriferro). avvertenza di aumentare lo spessore del copriferro). In alcuni casi si confeziona il calcestruzzo con inerti scelti cIn alcuni casi si confeziona il calcestruzzo con inerti scelti con cura, ricavati da on cura, ricavati da frantumazione di rocce perfettamente bianche o colorate, per otfrantumazione di rocce perfettamente bianche o colorate, per ottenere particolari effetti tenere particolari effetti cromatici con la successiva cromatici con la successiva scalpellaturascalpellatura..

Maggiorazione dello strato copriferro in caso di superficie da sMaggiorazione dello strato copriferro in caso di superficie da scalpellarecalpellare

Per ottenere invece una superficie del Per ottenere invece una superficie del calcestruzzo a grana fine si ricorre al calcestruzzo a grana fine si ricorre al trattamento trattamento ““a getto di sabbiaa getto di sabbia”” a forte a forte pressionepressione..

Per i calcestruzzi a faccia vista Per i calcestruzzi a faccia vista èèimportante anche la colorazione del importante anche la colorazione del cemento utilizzato. In genere il colore dei cemento utilizzato. In genere il colore dei cementi normale varia dal grigio perla al cementi normale varia dal grigio perla al grigio scuro, a seconda dei tipi. Se per grigio scuro, a seconda dei tipi. Se per ragioni estetiche si deve ottenere un ragioni estetiche si deve ottenere un calcestruzzo di colore diverso dal grigio, si calcestruzzo di colore diverso dal grigio, si può ricorrere al cemento bianco o può ricorrere al cemento bianco o allall’’aggiunta di coloranti.aggiunta di coloranti.

Trattamento su superficie di calcestruzzo: Trattamento su superficie di calcestruzzo:

a) lavorazione a getto di sabbia per a) lavorazione a getto di sabbia per

ottenere una superficie a grana fine.ottenere una superficie a grana fine.

b) Lavorazione a scalpello che interessa b) Lavorazione a scalpello che interessa

anche lanche l’’inerte grosso.inerte grosso.

Bisogna tener presente che, mentre gli inerti costituiscono lBisogna tener presente che, mentre gli inerti costituiscono l’’80% circa della massa del 80% circa della massa del conglomerato, la superficie del medesimo ha una composizione divconglomerato, la superficie del medesimo ha una composizione diversa dalla massa del ersa dalla massa del conglomerato; infatti lconglomerato; infatti l’’inerte grosso non compare in superficie, lasciando spazio alla sinerte grosso non compare in superficie, lasciando spazio alla sabbia abbia ed al cemento. Pertanto una superficie di conglomerato composto ed al cemento. Pertanto una superficie di conglomerato composto da cemento bianco e da cemento bianco e sabbia chiara risulta bianca, anche se il pietrisco sabbia chiara risulta bianca, anche se il pietrisco èè di altro colore. Il colore della ghiaia o di altro colore. Il colore della ghiaia o pietrisco non pietrisco non èè quindi determinante quando non sono previste lavorazioni per asquindi determinante quando non sono previste lavorazioni per asportare la portare la pelle pelle del calcestruzzo, la sabbia deve però essere il pidel calcestruzzo, la sabbia deve però essere il piùù possibile chiara e fine.possibile chiara e fine.

Il getto del calcestruzzo bianco può essere fatto nelle normali Il getto del calcestruzzo bianco può essere fatto nelle normali casseforme in legno piallate o casseforme in legno piallate o in metallo o in speciali materiali plastici, con le cautele di qin metallo o in speciali materiali plastici, con le cautele di qualsiasi calcestruzzo a faccia ualsiasi calcestruzzo a faccia vista.vista.

Per ottenere calcestruzzi colorati si usano gli ossidi minerali Per ottenere calcestruzzi colorati si usano gli ossidi minerali ridotti in polveri finissime, che ridotti in polveri finissime, che mescolate in adatte percentuali allmescolate in adatte percentuali all’’impasto conferiscono alla massa del calcestruzzo una impasto conferiscono alla massa del calcestruzzo una data colorazione. Si possono ottenere:data colorazione. Si possono ottenere:-- bianco,bianco, con impiego di ossidi di titanio;con impiego di ossidi di titanio;-- verde, verde, con impiego di ossido di cromo;con impiego di ossido di cromo;-- arancione, arancione, con impiego di ossidi di ferro idrato;con impiego di ossidi di ferro idrato;-- rosso, rosso, con impiego di ossidi di ferro;con impiego di ossidi di ferro;-- nero, nero, con impiego di ossido di manganese.con impiego di ossido di manganese.

Occorre precisare che i coloranti aggiunti allOccorre precisare che i coloranti aggiunti all’’impasto riducono sensibilmente la resistenza impasto riducono sensibilmente la resistenza del calcestruzzo (come se gli inerti non fossero puliti). del calcestruzzo (come se gli inerti non fossero puliti). ÈÈ quindi indispensabile non superare quindi indispensabile non superare la percentuale del 10% sul peso del cemento impiegato.la percentuale del 10% sul peso del cemento impiegato.