Protezione dell’armatura dalla corrosione
Secondo gli Eurocodici attuali è prescritto lo spessore minimo del copriferro di calcestruzzo (cnom). Lo spessore di tale copriferro è la distanza minima dalla superficie esterna dell’elemento in cemento armato alla prima armatura. Negli elementi lineari è la staffa, mentre negli elementi superficiali è l’armatura longitudinale inferiore. Il copriferro nominale è definito come: cnom = cmin + Δcdev
cmin è lo spessore minimo di copriferro prescritto, il cui valore dipende dalle condizioni di aderenza tra calcestruzzo e armatura, dalle condizioni ambientali, dal rivestimento sull’armatura, ecc. Δcdev è il valore che rappresenta la deviazione in esecuzione. A seconda della classe di esposizione dell’elemento in cemento armato esistono diversi valori del copriferro nominale; esso si colloca più spesso da 2,5 cm a 3,5 cm. Per le fondazioni si assume che sia 5cm.
Comportamento della malta cementizia e del calcestruzzo in caso di frequente riscaldamento e raffreddamento
La resistenza del calcestruzzo fresco può essere rapidamente aumentata mediante il progressivo riscaldamento a vapore oppure mantenendolo in acqua progressivamente riscaldata, seguito da un lento raffreddamento. In questo modo, dopo un trattamento di un giorno, si ottengono resistenze che con il procedimento ordinario si raggiungono dopo alcune settimane. Il grado di efficacia dipende dal cemento e dal tipo di aggregato, mentre con un calcestruzzo magro si ottengono risultati molto migliori che con un calcestruzzo grasso.
Nel caso in cui il riscaldamento e il raffreddamento avvengano entro ampi intervalli, nell’elemento in calcestruzzo si manifesteranno notevoli sollecitazioni se riscaldamento e raffreddamento vengono eseguiti rapidamente. In un tale caso, e soprattutto in caso di frequente ripetizione, occorre prevedere la comparsa di fessure che penetrano dall’esterno verso l’interno, influenzando le caratteristiche meccaniche del calcestruzzo. In questo, i diversi cementi si comportano in modo diverso, motivo per cui, ai fini dell’impiego pratico, si raccomanda un’accurata scelta del cemento.
La permeabilità termica del calcestruzzo
Il coefficiente di conducibilità termica del calcestruzzo dipende dalle proprietà degli aggregati e del cemento, dalla quantità di cemento, dalla quantità d’acqua d’impasto, dall’umidità del calcestruzzo, nonché dal livello della temperatura. Da prove con lastre di 10 cm di spessore e di calcestruzzo fortemente essiccato, il coefficiente di conducibilità termica λ è risultato pari a 1,163 W/mK a 10 oC, mentre con lastre di calcestruzzo tenute in acqua risulta fino a 2,326 W/mK. Le lastre più spesse davano coefficienti di conducibilità termica maggiori; il valore massimo era di 2,38 W/mK.
Dilatazione del calcestruzzo per effetto del calore
L’espansione dipende in larga misura dagli aggregati, quindi dall’umidità del calcestruzzo, nonché dal cemento stesso. I valori limite finora noti a 0 fino a 40 oC sono circa 6 fino a 13*10-6 m/m per ogni grado.
Resistenza ai carichi frequenti
1. Resistenza a compressione a fatica. Il concetto di resistenza a fatica è qui usato nel significato generale; per l’applicazione tecnica occorre sempre indicare le resistenze a fatica (compressione, trazione, compressione e trazione alternate, flessione, taglio, puro taglio, instabilità) nonché il modo di sollecitazione (solo statico, solo ripetuto, in parte statico e in parte variabile).
Resistenza a compressione a fatica sotto carico costante: occorre attendersi che la resistenza al carico di lunga durata sia di almeno ¾ della resistenza che si manifesta nella normale prova di compressione.
Resistenza a compressione a fatica dovuta a carichi frequenti (resistenza dinamica di base): si è constatato che la resistenza dinamica di base a compressione di pilastri in calcestruzzo di diversa composizione, e in particolare con differenti quantità di cemento e diverse granulometrie, è pari ad almeno 0,5 della resistenza della prisma sotto normale carico fino a rottura. In tal caso sono stati effettuati 260 cicli di carico al minuto; il numero totale di cicli per i quali è stata determinata questa resistenza dinamica di base ammontava a due milioni. Con l’aumento del numero di cicli al minuto (sono stati eseguiti prove da 10 a 450 cicli al minuto), è aumentato anche il numero di ripetizioni che portava alla rottura.
Resistenza a compressione a fatica sotto l’azione simultanea di carichi statici e ciclici: Quando ai carichi ciclici sono stati aggiunti carichi statici, con l’aumento dei carichi statici diminuivano i valori delle ampiezze dei carichi ciclici, che altrimenti venivano ripetuti due milioni di volte. A titolo di esempio, la fig. 1 mostra che le ampiezze dei carichi ciclici S erano pari a:
- per carico tranquillo per σu = 6 kg/cm2 S = 109 kg/cm2
- per carico statico per σu = 118 kg/cm2 S = 39 kg/cm2
- per carico statico per σu = 157 kg/cm2 S = 8 kg/cm2
Fig. 1
Fig. 2
2. Resistenza a flessione del calcestruzzo a fatica. Le prove mostrate in fig. 2 per travi mantenute permanentemente in stato umido hanno dimostrato, sotto carico dinamico di base, che la resistenza a flessione a fatica è pari a 28 kg/cm2, mentre la normale resistenza a flessione era pari a 53 kg/cm2, il che corrisponde al rapporto 0,53.
Calcestruzzo alleggerito
Il calcestruzzo leggero (calcestruzzo con peso inferiore a 18 kN/m3) si ottiene utilizzando aggregati leggeri e porosi come: pomice, loppa d’altoforno, loppa da caldaia; inoltre, mediante l’impiego di malte di sabbia e farina naturali o artificiali con additivi che, durante la preparazione della malta, sviluppano gas (calcestruzzo aerato) oppure provocano la formazione di schiuma nella malta (calcestruzzo spumeggiante).
Il calcestruzzo leggero, tra l’altro, è ampiamente impiegato per la realizzazione di blocchi per muratura e di lastre in pomice per pareti e tetti; allo stato secco è un cattivo conduttore di calore; la resistenza è moderata, ma si adatta facilmente, cosicché si possono realizzare con sicurezza blocchi leggeri per pareti portanti di edifici residenziali.
Come agente di formazione di gas nel calcestruzzo aerato si usa la polvere di alluminio. A seconda della quantità di impurità, nonché di altre condizioni, si ottiene un materiale più o meno poroso, con peso allo stato secco di circa 3 kN/m3 e oltre.
1. Peso volumico del calcestruzzo leggero. Con pomice naturale si possono garantire pesi volumici – intendendo nello stato essiccato a 105 oC – a partire da 7 kN/m3 e oltre, con resistenze a compressione di 2 MPa. Il peso volumico che ci si può attendere è approssimativamente la somma degli aggregati e del cemento allo stato sciolto. Il calcestruzzo cellulare con pesi volumici superiori a 8 kN/m3 è di norma tecnicamente inadatto.
2. Resistenza a compressione del calcestruzzo leggero. Per il calcestruzzo gettato si possono ottenere, senza misure particolari, resistenze di 8 MPa, e con ghiaia persino fino a 12 MPa. Sono necessarie prove di idoneità continue. Il calcestruzzo poroso (calcestruzzo aerato e calcestruzzo espanso) è adatto per pareti portanti solo dopo indurimento sotto pressione di vapore. Con materie prime adatte si possono garantire pesi di volume di 6 kN/m3 e resistenze a compressione di 5 MPa.
3. Resistenza a flessione del calcestruzzo alleggerito. Il rapporto tra resistenza a flessione e resistenza a compressione si è rivelato, entro i limiti delle esigenze pratiche, relativamente elevato, mentre all’aumentare delle resistenze tale rapporto diminuisce.
4. Grado di ritiro del calcestruzzo leggero. Il grado di ritiro dipende soprattutto dall’elasticità dell’aggregato, nonché dalla quantità del composto di cemento indurito; il ritiro del calcestruzzo leggero è maggiore di quello del calcestruzzo di ghiaia. Il calcestruzzo di frammenti di mattoni ha mostrato nel corso di un anno un grado complessivo di ritiro di circa 0,65 mm/m. Gli elementi appena consegnati di pomice naturale si sono accorciati di circa 14 mes mesi in circa 0,8 mm/m. I campioni di calcestruzzo aerato e di calcestruzzo espanso che indurivano all’aria hanno mostrato ritiri ancora molto maggiori, persino oltre 2 mm/m. Non bisogna dimenticare che ogni calcestruzzo, quando si inumidisce con la pioggia e la neve sciolta, si gonfia, e quando successivamente si asciuga si ritira di nuovo.
Fig. 3
5. Coefficiente di conducibilità termica. Il coefficiente di conducibilità termica diminuisce con il peso di volume e, a parità di altre condizioni, diventa tanto più basso quanto più i suoi pori d’aria sono piccoli e distribuiti in modo più uniforme. Per il calcestruzzo alleggerito a secco all’aria risultava (λ = 0,4625 per 9 kN/m3; λ = 0,58 – 0,7 per 12 kN/m3; λ = 0,81 – 1,05 per 16 kN/m3). Per il calcestruzzo cellulare a secco all’aria i dati sono riportati nella fig. 3.
NOTA:
- 0,1 kcal/mhoC = 0,1163 W/mK
- 0,1 kg/dm3 = 100 kg/m3 = 1 kN/m3