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Il calcestruzzo e i suoi componenti Gli additivi
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Come già detto nelle pagine precedenti, il calcestruzzo si ottiene mescolando cemento, materiali lapidei, acqua e talvolta additivi: avvenuto l'indurimento esso si considera "pietra artificiale". La qualità dipende in ugual misura da tutti e tre i componenti della miscela. Il cemento può essere normale, ad alta resistenza, ad alta resistenza e rapido indurimento. Generalmente si usa il portland, ma, a seconda dell'impiego e dell'ambiente ai quali il conglomerato è destinato, si usano anche i cementi pozzolanici. Gli aggregati, o inerti, che si usano per i calcestruzzi ordinari, possono essere naturali (come le ghiaie, le sabbie alluvionali, provenienti dl letto dei fiumi) o artificiali (come i pietrischi e le sabbie ottenuti dalla frantumazione di rocce nelle cave). Poiché la resistenza di un calcestruzzo dipende soprattutto dalla sua compattezza, lo spazio vuoto fra gli aggregati, dopo il costipamento, deve essere il minore possibile, per cui gli inerti devono avere una opportuna composizione granulometrica. Infatti, un eccesso di elementi fini (cioè di sabbia), aumenta la lavorabilità del getto ma richiede una maggiore quantità di cemento, mentre un eccesso di elementi grossi comporta difficoltà di costipamento, in quanto il cemento ricopre la superficie degli inerti, ma non riesce a riempire i vuoti fra gli stessi. I risultati migliori si hanno quando la composizione degli inerti è varia (vedi la pagina sulla granulometria), per cui i grani piccoli vanno ad occupare i vuoti frasi grani grandi e il cemento è in grado di avvolgere tutti i granuli e di riempire i vuoti, formando una massa estremamente compatta. L'acqua di impasto deve essere limpida, non aggressiva, non contenere sostanze nocive (humus, acidi organici, residui zuccherini) non deve provenire da scarichi industriali o civili. L'acqua più adatta è quella potabile. La proporzione con cui i tre componenti devono essere miscelati dipende dalle caratteristiche che il calcestruzzo deve possedere sia al momento della sua messa in opera, sia al momento dell'indurimento. Tali caratteristiche sono: 1. omogeneità, ossia la distribuzione uniforme dei costituenti, in modo da ottenere una massa che presenta in ogni punto proprietà costanti 2. lavorabilità, ossia l'attitudine alla messa in opera, per cui il calcestruzzo deve formare nelle casseforme una massa compatta 3. consistenza, ossia lo stato di maggiore o minore fluidità. In base alla consistenza i calcestruzzi si classificano in: * prodotti a consistenza umida: usati per costruzioni massicce. * prodotti a consistenza plastica: usati per fondazioni e pavimentazioni. * prodotti a consistenza fluida: usati per opere comuni. La resistenza di un conglomerato dipende prevalentemente da quella degli inerti, la cui resistenza meccanica è sempre maggiore di quella dell'impasto cementizio indurito: perciò tanto maggiore è la resistenza degli inerti tanto minore può essere la quantità di cemento per metro cubo d'impasto. Anche la quantità d'acqua è importante: tanto è maggiore, tanto minore è la resistenza finale alla compressione; la quantità di acqua necessaria per la reazione di idratazione è circa il 30% del peso del cemento, ma questa quantità non garantisce una buona lavorabilità, per cui sono necessari almeno 120 litri di acqua per ogni 300 Kg di cemento. In pratica per ogni m3 di impasto le quantità più usate
dei diversi componenti sono riassunte nella seguente tabella:
La preparazione del calcestruzzo avviene in apposite centrali di betonaggio; generalmente il calcestruzzo viene preconfezionato nelle centrali (nei macchinari si mette prima l'inerte grosso, poi quello fine, quindi il cemento e l'acqua) e durante il trasporto nelle autobetoniere si aggiunge ancora acqua, mentre un lento movimento rotatorio rimescola continuamente la massa. Additivi
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