Lezione 9_ CA1

Corso di Laurea in Architettura
Tecnologia dell‘Architettura B
a.a. 2014/15
Prof.ssa Caterina Frettoloso
[email protected]
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Sistemi ed elementi costruttivi in
cemento armato
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Sistemi ed elementi costruttivi in cemento armato
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I conglomerati
PANTHEON. Fondato nel 27 a.C. da Marco Vipsanio Agrippa, fu ricostruito dandogli un diverso orientamento nel 118 d.C. sotto l’imperatore
Adriano
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Sistemi ed elementi costruttivi in cemento armato
I conglomerati
Per approfondimenti cfr. Mario Collepardi, DAL CALCESTRUZZO ANTICO A QUELLO MODERNO Parte II - Il Calcestruzzo Romano
http://www.enco-journal.com/journal/ej43/collepardi.html
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Sistemi ed elementi costruttivi in cemento armato
I conglomerati
I conglomerati sono composti ottenuti dalla miscelazione di:
Acqua
Leganti
Aggregati
Additivi
La classificazione più immediata è bastata sulla granulometria degli aggregati:
Granulometria fine
Granulometria medio-grossa
Malte
Calcestruzzi
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Sistemi ed elementi costruttivi in cemento armato
I conglomerati
Acqua + legante
Matrice cementizia
Sabbia + ghiaia/pietrisco
Aggregato inerte
Componente collante
Componente lapideo
Conglomerato
MALTA
Acqua + legante + sabbia
CALCESTRUZZO
Acqua + legante (cemento) +
sabbia + ghiaia/pietrisco
Intonaci o connessioni tra
elementi murari
Sp. Max 2 -3 cm.
Riempimenti e strutture
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Sistemi ed elementi costruttivi in cemento armato
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I conglomerati_ I leganti
I leganti sono materiali che miscelati con acqua hanno la proprietà di legarsi agli
aggregati (sabbia, ghiaia e pietrisco) facendo presa ed indurendo progressivamente a
seguito di reazioni chimiche.
Leganti
In funzione della loro capacità di far presa solo all’aria o anche in ambiente umido si dividono in:
AEREI
possono indurire soltanto in aria
Calci aeree
Gesso
IDRAULICI
induriscono anche in acqua e induriti resistono
al contatto con l’acqua
Calci idraulica
Cemento
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I conglomerati_ I leganti aerei
Calci aeree
Si ottengono cuocendo il calcare (CaCO3 – carbonato di calcio), praticamente puro, ad
una temperatura di circa 900°C.
Dalla cottura di ottiene la calce viva (CaO - ossido di calcio) che esce dal forno in zolle
porose capaci di assorbire una grande quantità di acqua.
La calce viva può essere venduta tal quale (calce viva in zolle) o trasformata in calce
spenta (Ca(OH)2 - idrato di calcio). Questa si ottiene per spegnimento della calce viva,
cioè per trattamento con acqua. Reagendo con l'acqua, all’aumentare della quantità di
questa, dà calce idrata in polvere, o grassello o latte di calce.
La presa e l’indurimento della calce sono lenti ma progressivi e avvengono per
essiccamento del grassello e successiva carbonatazione: l’idrossido di calcio,
assorbendo l’anidride carbonica dell’atmosfera, indurisce trasformandosi in carbonato
di calcio.
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I conglomerati_ I leganti aerei
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I conglomerati_ I leganti aerei
Il gesso
Il materiale di partenza per la produzione del gesso (solfato di calcio CaSO4) è costituito
dalla pietra da gesso la quale viene dapprima frantumata, quindi inviata ai forni di
cottura dove subisce la disidratazione (perdita di acqua) che conferisce al prodotto
finito le proprietà leganti, infine, setacciata ed omogeneizzata.
Il gesso cotto polverizzato e arricchito di additivi viene utilizzato come materiale da
costruzione in ambienti interni, per intonaci e pannelli prefabbricati.
Caratteristiche
o Buon comportamento al fuoco
o Ottime caratteristiche di isolamento acustico e termico
o È solubile e vulnerabile se posto in atmosfere chimiche
aggressive
o La resistenza meccanica del gesso diminuisce all’aumentare
dell’acqua con cui si miscela
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I conglomerati_ I leganti aerei
A seconda della temperatura di cottura e della finezza di macinazione si ottengono
prodotti con qualità e caratteristiche differenti:
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I conglomerati_ I leganti idraulici
Il cemento
La normativa italiana classifica Il cemento come un legante ad alta idraulicità che si
presenta in forma di polvere finissima, la norma europea ENV 197 definisce il cemento:
“un materiale inorganico finemente macinato che, mescolato con acqua, forma una
pasta che rapprende e indurisce a seguito di reazioni e processi di idratazione e che una
volta indurita mantiene la sua durezza e stabilità anche sott’acqua”.
Il cemento è un prodotto della macinazione e della cottura di materiali naturali (calcari,
argille) per ottenere un primo prodotto il clinker che viene ulteriormente macinato e
mescolato ad altri materiali (gesso) per ottenere il prodotto finito.
In funzione della composizione la Normativa italiana riconosce:
o Cemento Portalnd (è il prodotto che si ottiene dalla macinazione del clinker, con l'aggiunta di gesso nella
quantità necessaria per regolarizzare il processo di idratazione)
Cemento pozzolanico (Miscela di Portland, pozzolana, gesso)
o
o Cemento d’altoforno (Miscela di clinker, gesso e loppa granulata d’altoforno )
o Cemento alluminoso (Prodotto ottenuto dalla macinazione di clinker costituito
alluminati idraulici di calcio)
essenzialmente da
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I conglomerati_ I leganti idraulici
In funzione della resistenza a compressione i cementi vengono classificati come segue:
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Ciclo di produzione
del cemento
Il
cemento
viene
prodotto a partire da
una miscela costituita
fondamentalmente da
calcari,
marne
ed
argille
dosati
in
opportuni rapporti, e
sottoposta ad una
cottura ad elevatissime
temperature, che porta
alla formazione del
semilavorato chiamato
"clinker da cemento",
minerale
artificiale,
principale costituente
del cemento.
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I conglomerati_ I leganti idraulici
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I conglomerati_ Aggregati
Gli aggregati che formano l’ossatura dei conglomerati, sono generalmente costituiti da
ghiaie e sabbie alluvionali estratti da letti di fiumi o cave; oppure da pietrischi e sabbie
provenienti dalla frantumazione di rocce.
Nelle normali miscele la percentuale di aggregato varia dal 65% all’80% del peso, a
seconda che si tratti di malte o di calcestruzzi.
Gli aggregati devono, in particolare:
essere puliti, perché la presenza di impurità argillose od organiche possono influire
sulla resistenza del conglomerato.
essere di natura non geliva, la presenza di porosità profonde e la possibile
formazione di ghiaccio provocano lo sgretolamento dell’aggregato e, quindi, del
conglomerato.
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I conglomerati
Acqua + legante
Matrice cementizia
Sabbia + ghiaia/pietrisco
Aggregato inerte
Componente collante
Componente lapideo
Conglomerato
MALTA
Acqua + legante + sabbia
CALCESTRUZZO
Acqua + legante (cemento) +
sabbia + ghiaia/pietrisco
Intonaci o connessioni tra
elementi murari
Sp. Max 2 -3 cm.
Riempimenti e strutture
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I conglomerati_ il calcestruzzo
Il calcestruzzo è un conglomerato ottenuto dall'indurimento di una miscela di cemento,
acqua, aggregati di varie dimensioni con additivi, in alcuni casi per l'ottenimento di
specifiche proprietà. Il cemento, reagendo con l'acqua, indurisce e forma la massa che
lega gli aggregati.
I componenti devono avere caratteristiche tali da conferire al calcestruzzo i principali
requisiti di resistenza meccanica (classe di resistenza), di comportamento nei riguardi
delle condizioni ambientali (classe di esposizione) e di lavorabilità (classe di consistenza)
A tali fini la formulazione dei costituenti è oggetto di un'attenta progettazione che
prende il nome di "mix design".
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I conglomerati_ il calcestruzzo
Il calcestruzzo si presenta nelle due condizioni:
stato fresco: condizione in cui il conglomerato è ancora plastico e lavorabile
stato indurito: condizione in cui il calcestruzzo non è più lavorabile
In base alla massa volumica (Kg/m3) il calcestruzzo è definito:
calcestruzzo leggero: con massa volumica compresa tra 800 - 2000 Kg/m3
calcestruzzo normale: con massa volumica compresa tra 2000 - 2600 Kg/m3
calcestruzzo pesante: con massa volumica superiore a 2600 Kg/m3
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I conglomerati_ il calcestruzzo
Rapporto tra confezionamento e proprietà del calcestruzzo.
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Adeguatezza dei granulati al calcestruzzo
I conglomerati_ il calcestruzzo
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I conglomerati_ il calcestruzzo
Ciclo di produzione del calcestruzzo
Il calcestruzzo viene prodotto prevalentemente nelle centrali di betonaggio. I relativi componenti,
cioè aggregati opportunamente selezionati in più granulometrie, cemento, additivi ed acqua,
vengono dapprima stoccati in depositi.
Attraverso un sistema completamente automatizzato, una volta progettato il mix, i componenti
vengono estratti dai depositi ed inviati, nelle opportune proporzioni, alla miscelazione e
successivamente alla spedizione. Il trasporto avviene tramite autobetoniere. La betoniera è soggetta
a movimento rotatorio al fine di tenere il prodotto in miscelazione continua.
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I conglomerati_ il calcestruzzo
Fasi del getto in opera
Centrale di betonaggio
Trasposto in cantiere
Getto tramite pompe
Compattazione - vibrazione
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I conglomerati_ il calcestruzzo
Dosaggio di un calcestruzzo per la realizzazione di strutture portanti
Aumentando la quantità del cemento nell’impasto, ferme restando le qualità e quantità
degli altri componenti, si ottiene un calcestruzzo di maggiore resistenza.
La dosatura del cemento viene determinata quindi in funzione dell’uso a cui è destinato il
calcestruzzo prodotto.
Il dosaggio del cemento è poi anche in funzione al diametro massimo dell’inerte
impiegato per il calcestruzzo.
Una dosatura minima di 300 Kg/mc, che può arrivare fino a 700 kg/mc per inerti di 2 mm
di diametro (solo sabbia), in tal caso non si ottiene più il calcestruzzo ma una malta
cementizia.
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I conglomerati_ il calcestruzzo
Dosaggio medio per 1 mc di impasto
- sabbia 0,400 mc
- pietrisco 0,800 mc
- cemento 300 Kg
- acqua 120 litri (di cui 90 per la presa e 30 per la lavorabilità)
Rapporto Acqua cemento di 120/300 = 0,4
Si opera con rapporti acqua/cemento tipicamente tra lo 0,45 e 0,65.
In tale intervallo di valori, al diminuire del rapporto a/c si ha un aumento della durabilità
dei manufatti, a discapito però della lavorabilità in fase di posa in opera (talvolta, nelle
miscele in cantiere, operando con valori di a/c inferiori a 0,55-0,60 si ricorre all'uso di
additivi finalizzati ad indurre una maggiore fluidità della miscela a parità di contenuto di
acqua).
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I conglomerati_ il calcestruzzo
Il calcestruzzo adoperato per le strutture portanti deve essere sottoposto a prove
meccaniche al fine di stabilire la RESISTENZA CUBICA CARATTERISTICA (Rck) a
compressione su provini prelevati in cantiere.
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I conglomerati_ il calcestruzzo
Impieghi e manufatti in cls. non armato realizzati in getto o prefabbricati di piccole
dimensioni.
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I conglomerati_ il calcestruzzo
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