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Università Studi Basilicata - DiSGG Cattedra di Tecnica delle CostruzioniProf. Ing. Lucio DELLA SALA

Hennebique brevetta "CEMENTO ARMATO" (1892) avvia la stagione della strutturain conglomerato armato che Morsch, a cavallo del secolo, definirà come "materiale in cui ai duecomponenti (il calcestruzzo e l'acciaio) vengono affidate solidalmente le funzionimeccaniche più appropriate alla loro natura: il calcestruzzo assorbe essenzialmente glisforzi di compressione, l'acciaio quelli di trazione e taglio, secondo concezionitecnologiche e schemi per la posizione delle barre longitudinali e delle staffe nelcalcestruzzo, differenti nei diversi brevetti"

“Una unione del ferro e del conglomerato cementizio tale che i due materiali, inti-mamente collegati, esercitino una azione comune contro le forze esterne”

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Il CCAALLCCEESSTTRRUUZZZZOO è un materiale da costruzione dotato di:-- EEssttrreemmaa vveerrssaattiilliittàà ffoorrmmaallee,, ((aaddaattttaabbiilliittàà aallllee ffoorrmmee ssttrruuttttuurraallii ee aarrcchhiitteettttoonniicchhee)) -- SSttaabbiilliittàà mmeeccccaanniiccaa,, -- TTeennuuttaa aall ffuuooccoo,, iinneerrzziiaa tteerrmmiiccaa,, -- IIssoollaammeennttoo aaccuussttiiccoo -- DDuurraabbiilliittàà -- EEccoonnoommiicciittàà ee ffaacciilliittàà ddii llaavvoorraazziioonnee

soprattutto nella Francia degli anni venti, emerge un vero e proprio "discorso sul materiale"

(PIETRA FUSA), discorso i cui significanti sono la nudità e la plasmabilità. La prima, agli esordi, è affermazione di modernismo e razionalismo, la seconda, appena più avanti, è

superamento della prigione cubica ed illusione di libertà infinita.


LLee CCoorrbbuussiieerr ttrraadduussssee ii pprriinncciippii ffoonnddaattiivvii nneelllloo ssttiillee oorrttooggoonnaallee,, MMaaiillllaarrtt eessaallttòò llaa rreettoorriiccaa ddeellllaa ffoorrmmaa ee

ddeellllaa iinnccoonnssiisstteennzzaa mmaatteerriiccaa ccoonn gguussccii ee ccooppeerrttuurree llaammiinnaarrii ccuurrvvee,, iinnddiirriizzzzaannddoo ggllii ssttuuddii tteeoorriiccii vveerrssoo

ll''iinnssoolliittoo ccoommppoorrttaammeennttoo mmeemmbbrraannaallee:: NNeerrvvii,, TToorrrroojjaa,, CCaannddeellaa,, CCaattaallaannoo ee mmoollttii aallttrrii oorriieennttaarroonnoo

ll''iinntteerreessssee vveerrssoo llaa rreessiisstteennzzaa ppeerr ffoorrmmaa..

calcestruzzocalcestruzzoUniversità Studi Basilicata - DiSGGCattedra di Tecnica delle CostruzioniProf. Ing. Lucio DELLA SALA

Il calcestruzzocalcestruzzo è composto da cemento, aggregaticemento, aggregati fini e grossi (sabbie e ghiaie) e acquaacqua.

La ricerca di particolari prestazioni (resistenza meccanica e chimica, lavorabilità, antigelività, aspetto formale…) può portare all’utilizzo di prodotti naturali o artificiali quali additivi additivi (fibre, ceneri volanti, fumi di silice pigmenti ecc.)

CEMENTI:CEMENTI: cinque tipi principali

• Tipo I (Cemento Portland)• Tipo II (Cemento Portland composito)

• Tipo III (Cemento d’altoforno)

• Tipo IV (Cemento Pozzolanico)

• Tipo V (Cemento composito)

•I cementi I e II: 32.5 (resistenza normale)

42.5 e 52.5 (alta resistenza e rapido indurimento)

•I cementi IV e V : prefabbricazione

AGGREGATIAGGREGATI: scheletro del conglomerato (struttura lapidea densa)

• Sabbia, ghiaia e pietrisco (1300÷1800 Kg/m3)• Argilla espansa (400÷900 Kg/m3)

• Ceneri volanti (700÷1200 Kg/m3)

• Polistirolo espanso (10 Kg/m3)

ACQUAACQUA:•deve essere limpida, esente da solfati e cloruri, non aggressiva

ADDITIVIADDITIVI: piccole quantità (0.2% ÷ 2%)• riduttori d’acqua (superfluidificanti), ritardanti, acceleranti, antigelo, areanti


CALCESTRUZZO FRESCOCALCESTRUZZO FRESCO


ADDITIVI SPECIALI

Le fibre (acciaio, vetro, carbonio, polipropilene,...) sono prodotti che si aggiungono in quantitàstabilite al calcestruzzo e sono destinati a ridurne il ritiro della sua massa, a migliorarne le

caratteristiche di duttilità e di resistenza alla compressione, alla flessione ed agli urti, ad aumentarne

l'impermeabilità, ad incrementarne la durabilità.

I calcestruzzi detti fibro-rinforzati sono ottenuti disperdendo nella matrice legante volumi prefissati

(1+2%) di fibre discontinue, corte, ad orientamento casuale.

Le ceneri volanti sono polveri finissime (dimensionalmente paragonabili al cemento) che si ottengono come sottoprodotti della combustione del carbone polverizzato nelle centrali

termoelettriche. I grani di polvere sono, in pratica, le impurità minerali che accompagnano il carbone

(quarzo, feldspato, argilla) che da goccioline liquide prodotte dalla fusione e trascinate dai fumi,

solidificano durante il rapido raffreddamento. La presenza di ceneri volanti nel calcestruzzo incide

positivamente su lavorabilità, tempi di presa, bleeding, resistenza meccanica, impermeabilità,

durabilità.


I fumi di silice si ottengono come sottoprodotto della lavorazione all'arco elettrico del silicio, delferro al silicio e di altre leghe elettriche a base di silicio. La ricchezza di silicio e la finezza delle

particelle sono le caratteristiche principali di questo materiale da aggiunta che è particolarmente

efficace laddove siano necessari un forte incremento delle caratteristiche di resistenza, una

riduzione di impermeabilità, un miglioramento della durabilità. Il fumo di silice, che si

alloca nei vuoti interstiziali presenti tra i granuli di cemento, è necessariamente accoppiato all'uso

di un superfluidificante. I pigmenti di colorazione sono degli ossidi metallici naturali o sintetici destinati a colorare ilconglomerato, altrimenti sul grigio o bianco, garantendo nel tempo la stabilità dei colori. I granulati sono miscele di materiali lapidei frantumati che, abbinati con speciali leganti, offronosuperfici con diverse tonalità in ragione del lapideo stesso e del tipo di finitura superficiale.

Per il calcestruzzo lucidato i granulati devono avere una pezzatura ed una porosità scelte in

funzione del trattamento opaco o lucido.

Granulati teneri (calcari medi e certi marmi) sono adatti per una finitura opaca, granulati semi-duri (calcari duri, marmi e graniti) per una finitura opaca o brillante, Granulati duri (feldspati, basalti, graniti, quarziti) per una finitura brillante che risultaparticolarmente indicata in presenza di atmosfera aggressiva. Gli aspetti estetici del calcestruzzo riguardano evidentemente parti strutturali a vista e, soprattutto,gli elementi superficiali di prospetto. Pigmenti, granulati e trattamenti superficiali sono le principalivariabili su cui si articola l'espressione architettonica dei tamponamenti prefabbricati.


LE CARATTERISTICHE FISICHE E MECCANICHE DEL CALCESTRUZZO

Il CALCESTRUZZO indurisce progressivamente a partire dal momento in cui l'acquad'impasto avvia la reazione di idratazione del cemento. Per effetto dell'indurimento esso diventa

una pietra artificiale la cui caratteristica principale è quella della durezza e, pertanto, della

resistenza meccanica.

Il peso del conglomerato è determinato in pratica dal peso degli aggregati ed è classificatocome leggero (300+1900 Kg/mc), normale (1900+2500 Kg/mc), e pesante (2500+5200 Kg/mc).

Il requisito primario richiesto al conglomerato cementizio nelle normali applicazioni è la

RESISTENZA A COMPRESSIONE. In termini qualitativi una elevata resistenza a questa

sollecitazione è considerata un parametro positivo in quanto denuncia l'esecuzione di una malta

compatta, senza vuoti ed irregolarità all'interno.

Una elevata resistenza a compressione garantisce peraltro prestazioni elevate anche sotto tutti gli

altri aspetti.

I calcestruzzi vengono di norma classificati proprio sulla base del valore di resistenza alla

compressione mentre le resistenze a trazione (circa 1/10 di quelle a compressione) e

a flessione sono relativamente modeste al punto che il principio statico fondativo della teoria delcalcestruzzo armato le affida alle armature metalliche.


Le prove sul calcestruzzo devono essere dirette, oltre che alla verifica della qualità dei suoi componenti, al controllo delle caratteristiche che esso presenta al momento del confezionamento

(Calcestruzzo fresco) ed al momento in cui ha completato l’indurimento (Calcestruzzo indurito)

Calcestruzzo fresco:• Consistenza• Composizione• Peso dell’unità di volume

Calcestruzzo indurito:•Resistenza a Compressione•Resistenza a Trazione•Composizione•Assorbimento d’acqua per immersione•Massa Volumica


Abbassamento al cono Abbassamento al cono –– Slump testSlump testC

onsi

sten

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lavo

rabi

litC

onsi

sten

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lavo

rabi

litàà ))


Indice di Indice di compattabilitcompattabilitàà


1. Resistenza a Compressione Cubica

Viene effettuata interponendo tra i piatti di una pressa un provino Cubico o

Cilindrico di dimensioni codificate e sottoporlo a compressione fino a rottura. Il

carico diviso l’area della sezione retta del provino fornisce la tensione di

Rottura.

Le modalità di rottura a compressione variano a seconda del tipo di contatto tra

le facce del provino e i piatti della macchina di prova.

Grande importanza rivestono le caratteristiche della macchina di prova:

“a controllo di Forza”

“a controllo di Spostamento”

PROVE sul CALCESTRUZZO PROVE sul CALCESTRUZZO


1. Resistenza a Compressione

Cilindrica

Viene effettuata interponendo tra i piatti di

una pressa un provino Cilindrico di

dimensioni codificate e sottoporlo a

compressione fino a rottura. Il carico diviso

l’area della sezione retta del provino fornisce

la tensione di Rottura.

PROVE sul CALCESTRUZZO PROVE sul CALCESTRUZZO


Prove sui cls induritiProve sui cls induriti

DistruttiveDistruttive

Non DistruttiveNon Distruttive


La RESISTENZA MECCANICA DEL CALCESTRUZZO è influenzata da diversi parametri. I principali sono iill rraappppoorrttoo aaccqquuaa//cceemmeennttoo, iill tteemmppoo ddii ssttaaggiioonnaattuurraa, iill ttiippoo ddii

cceemmeennttoo, llaa qquuaalliittàà ddeellll''aaggggrreeggaattoo, llaa tteemmppeerraattuurraa ee ll''uummiiddiittàà aammbbiieennttaallee, llaa

ccoommppaattttaazziioonnee. L'acquisizione delle caratteristiche fisico-meccaniche avviene in modo progressivo nel tempo

proseguendo in maniera praticamente illimitata con gradiente ad andamento asintotico.

Il valore caratteristico della resistenza è assunto a 28 giorni di stagionatura compiuta nelle

condizioni prescritte dalle norme.


Il valore cubico di resistenza a compressione a 28gg in un calcestruzzo considerato strutturale varia da 20 ad oltre 80 Mpa.

Una codifica di resistenze (in Mpa) può essere:- basse (20-24),- medio basse (28- 33),- medie (38-43),- medio alte (48-53),- alte (58-63),- altissime (68-73),- superiori (78-83).resistenze operative cioè le resistenze intermedie, raggiunte prima dei 28 giorni dal getto, che consentono lo scassero anticipato ela movimentazione dei manufatti.Questa problematica è tipica della produzione di componenti prefabbricati che, al fine di accrescere la produttività degliimpianti, richiede una significativa contrazione del tempo di "maturazione" del calcestruzzo dei manufatti.

L'accelerazione avviene di norma aumentando la temperatura del manufatto in fase di maturazione. Essa, infatti, come abbiamodetto, influenza notevolmente il processo di idratazione del cemento. In pratica per realizzarla si utilizza lo stesso calore diidratazione oppure si apporta calore dall'esterno. Il riscaldamento del getto, di norma mai superiore ai 70°, può avvenire contecniche diverse: acqua surriscaldata, vapore, aria calda, microonde, elettricità.


Modo di variare del MODULO ELASTICO in funzione del Tempo


CALCESTRUZZO ARMATOCALCESTRUZZO ARMATO

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