I Calcestruzzi: composizione e proprietà del cemento armato

I Calcestruzzi: Composizione e Proprietà

Il conglomerato cementizio, o calcestruzzo, è un impasto costituito da: cemento + materiali lapidei fino e grosso + acqua Si definisce cemento armato, o conglomerato cementizio armato, il materiale composito formato da: calcestruzzo + armatura metallica Oltre agli ingredienti innanzi indicati, nel calcestruzzo spesso vengono utilizzate altre sostanze, quali gli additivi liquidi, le aggiunte minerali in polvere, le fibre metalliche e polimeriche, per migliorare alcune caratteristiche o per conferire agli impasti speciali proprietà.I CALCESTRUZZI

Per la realizzazione delle strutture in cemento armato, al calcestruzzo sono richieste due fondamentali proprietà: la resistenza meccanica, ovvero il carico di compressione (o trazione) oltre il quale si ha la rottura, e la durabilità, ovvero l'attitudine a conservare nel tempo le sue proprietà.

La resistenza meccanica è strettamente legata alla composizione della miscela; la durabilità è influenzata anche dalle condizioni dell'ambiente in cui il conglomerato dovrà svolgere il suo ruolo.I CALCESTRUZZI

La resistenza meccanica e la durabilità del calcestruzzo sono influenzati anche dalle procedure di getto e di stagionatura che, se non corrette, possono determinare nella massa del calcestruzzo fenomeni di segregazione dei componenti, formazione di cavità alveolari, una prematura esposizione agli agenti atmosferici della miscela fresca.

Il calcestruzzo fondamentalmente presenta due stati: lo stato fresco e lo stato indurito: il primo è quello in betoniera durante la miscelazione dei suoi componenti, il secondo è quello in cui il materiale si trova dopo i fenomeni di presa e indurimento del cemento.I CALCESTRUZZI

Tutti i requisiti del calcestruzzo indurito sono influenzati dalle caratteristiche dei suoi componenti, dalle proporzioni con cui questi entrano nell'impasto, nonché dalle modalità con le quali questo è stato confezionato, trasportato e posto in opera.

Assumono particolare importanza, pertanto, le proprietà del calcestruzzo allo stato fresco in opera, perché queste si riflettono, certamente, sulle proprietà del calcestruzzo indurito.IL CONFEZIONAMENTO DEL CALCESTRUZZO

Il Confezionamento del Calcestruzzo

L'impasto dei componenti del conglomerato può essere eseguito direttamente in cantiere con miscelatori, ovvero in impianti di betonaggio dai quali è poi trasferito in cantiere con autobetoniera.

autobetoniera CIFA Baton Vonata 3140 98 COVER BERNINI STAGNO ILM - Tel. 0586 940715 BERNINI BRIZ Impianto di betonaggio di piccola dimensioneIL CONFEZIONAMENTO DEL CALCESTRUZZO

Miscelatori a Bicchiere e a Vasca

I miscelatori possono essere a BICCHIERE o a VASCA. I miscelatori a bicchiere, le cosiddette betoniere, sono formati da un contenitore tronco-conico (bicchiere) che ruota intorno ad un asse sub-orizzontale.

Durante il caricamento ed il mescolamento il bicchiere ruota in senso orario (o antiorario) intorno all'asse sub-orizzontale, inclinato verso l'alto. Nell'immagine è visibile una piccola betoniera da cantiere.IL CONFEZIONAMENTO DEL CALCESTRUZZO

Completato il mescolamento l'asse di rotazione viene inclinato verso il basso, s'inverte il verso di rotazione del bicchiere e si ha la fuoriuscita dall'attrezzo del calcestruzzo mescolato.

ETI 1124 1150 + Nell'immagine è visibile il disegno di una piccola betoniera da cantiere, con le misure d'ingombro.IL CONFEZIONAMENTO DEL CALCESTRUZZO

Sistema di Pale e Mescolamento

Il bicchiere presenta all'interno un sistema di 'pale' che solleva i componenti della miscela per poi lasciarli ricadere per gravità:

• durante la caduta si ha il mescolamento della sabbia, del pietrisco, del cemento e dell'acqua.

L'interno del miscelatore è organizzato con lame a spirale (1), pale di miscelazione (2) e pale di scarico (3).

1 2 3IL CONFEZIONAMENTO DEL CALCESTRUZZO

Sequenza di Caricamento del Miscelatore a Bicchiere

Per migliorare il mescolamento dei componenti del miscuglio è opportuno caricare il miscelatore a bicchiere secondo una specifica sequenza.

In genere, è preferibile immettere o prima gli inerti con una consistente aliquota dell'acqua di impasto, o successivamente, il cemento con la restante parte dell'acqua di impasto. In questo modo gli inerti avranno la possibilità di bagnarsi completamente e sarà favorito il loro ricoprimento con la pasta di cemento.IL CONFEZIONAMENTO DEL CALCESTRUZZO

Miscelatori a Vasca e Loro Caratteristiche

I miscelatori a vasca si caratterizzano per l'asse di rotazione verticale. In questo caso il mescolamento è assicurato dalle traiettorie che le pale imprimono ai componenti della miscelaIL CONFEZIONAMENTO DEL CALCESTRUZZO

Sequenza di Caricamento del Miscelatore a Vasca

Per migliorare il mescolamento dei componenti del miscuglio è opportuno caricare il miscelatore a vasca secondo una specifica sequenza.

In genere, è preferibile immettere o prima, la sabbia o successivamente, una parte dell'aggregato grosso, il cemento e l'acqua o alla fine, si immette la restante parte dell'inerte grosso. Con l'immissione finale di una parte dell'inerte grosso si favorisce la rottura dei noduli di malta che eventualmente si fossero formati.RESA IN CALCESTRUZZO E TEMPO DI MISCELAZIONE

Resa in Calcestruzzo e Tempo di Miscelazione

Il valore ottimale del rapporto tra la resa in calcestruzzo ed il volume geometrico del miscelatore consente il libero movimento dei componenti della miscela nell'attrezzatura con il conseguente corretto mescolamento.

La resa in calcestruzzo dei miscelatori varia in relazione al tipo. In generale, indicato con V1 il volume geometrico del miscelatore V. il volume dei materiali sfusi introdotti nel miscelatore Va la resa in calcestruzzo risulta:

V 2 = 0,25+ 0,80 V. 1 V. 3 1 = 0,15+0,50 V.RESA IN CALCESTRUZZO E TEMPO DI MISCELAZIONE

Esempio di Capacità di Riempimento e Resa

Ad esempio, un miscelatore con volume geometrico di 1.000 litri, in relazione al tipo, avrà una capacità di riempimento variabile tra 250 e 800 litri ed una capacità di resa in calcestruzzo variabile tra 150 e 500 litri.

I valori ottimali dei rapporti vengono studiati direttamente dalle case produttrici dei miscelatori. Purtuttavia, per opere in c.a. di consistenza importante, sarà opportuno condurre delle prove preliminari per valutare i rapporti ottimali di V Nie V3/V.RESA IN CALCESTRUZZO E TEMPO DI MISCELAZIONE

Influenza del Tempo di Mescolamento sulla Qualità

Anche il tempo di mescolamento influenza la qualità del mescolamento del calcestruzzo.

Occorre tener presente, infatti, che, nota la resa in calcestruzzo del miscelatore, esiste un tempo minimo di miscelazione, al di sotto del quale la miscela non sarà omogenea.

In particolare, il tempo minimo di miscelazione dipende:

• dal tipo di miscelatore,
• dalla resa in calcestruzzo del miscelatore,
• dal tipo di aggregato (leggero o ordinario),
• dalla consistenza richiesta.RESA IN CALCESTRUZZO E TEMPO DI MISCELAZIONE

Tempi di Miscelazione Consigliati

Resa del miscelatore [m3] Tempo di miscelazione [secondi] Bureau of Reclamation American Concrete Institute fino a 0,8 90 60 0,8 - 1,5 90 75 1,5 - 2,3 120 90 2,3 - 3,1 150 105 3,1 - 3,8 165 120 3,8 - 4,6 180 135 Il tempo di mescolamento minimo consigliato da alcuni istituti americanı Questi valori sono indicativi. Ciò trova conferma anche nelle notevoli differenze tra i tempi consigliati dai due IstitutiGLI IMPIANTI DI BETONAGGIO E IL TRASPORTO DEL CLS

Gli Impianti di Betonaggio e il Trasporto del CLS

MURO SABBIA DIVISORIO SILO CEMENTO 1 SABBIONE DIVISORIO .0,0 SILO CEMENTO 2 PIETRISCO PICCOLO DIVISORIO PIETRISCO GROSSO COCLEA CEMENTOGLI IMPIANTI DI BETONAGGIO E IL TRASPORTO DEL CLS

Componenti di un Impianto di Betonaggio da Cantiere

1 9 2 3 O 10 5 4 7 11 8 Impianto di betonaggio da cantiere 5. Pala; 6. Tramoggia dosatrice inerti; 7. Quadrante bilancia inerti; 8. Benna caricamento inerti; 9. Silo cemento; 10. Miscelatore; 11. Benna calcestruzzoGLI IMPIANTI DI BETONAGGIO E IL TRASPORTO DEL CLS

Centrale di Betonaggio con Nastro Convogliatore

8 5 7 6 4 1 2 3 Soluzione con nastro convogliatore Centrale di betonaggio 1. Tramogge aggregati; 2. Dosatori; 3. Nastro trasportatore aggregati orizzontale; 4. Nastro convogliatore aggregati inclinato; 5. Miscelatore; 6. Dosatore cemento; 7. Coclea alimentatrice cemento; 8. Silo cemento;GLI IMPIANTI DI BETONAGGIO E IL TRASPORTO DEL CLS

Centrale di Betonaggio con Benna Caricatrice

1 9 5 6 7 8 2 3 ogliatore Soluzione con benna caricatrice Centrale di betonaggio 1. Tramogge aggregati; 2. Dosatori; 3. Nastro trasportatore aggregati; 5. Miscelatore; 6. Dosatore cemento; 7. Coclea alimentatrice cemento; 8. Silo cemento; 9. Benna alimentatrice aggregatiGLI IMPIANTI DI BETONAGGIO E IL TRASPORTO DEL CLS

Metodi di Trasporto del Calcestruzzo in Cantiere

Qualunque sia il sistema di confezionamento, il calcestruzzo sarà trasportato nell'ambito del cantiere fino ai luoghi di posa (casseforme) con canalette metalliche, con benne, con dumper, con sistemi di pompaggio.

CO ma Canaletta metallica Benna a cilindro conicoGLI IMPIANTI DI BETONAGGIO E IL TRASPORTO DEL CLS

BAURENT BERGMANN Dumper con vasca per il trasporto del calcestruzzo nell'ambito del cantiere Pompa autocarrata ISTRAGRADNJALA POSA IN OPERA DEL CALCESTRUZZO

La Posa in Opera del Calcestruzzo

La posa in opera avviene in casseforme di legno, acciaio o plastica quando il calcestruzzo si trova ancora allo stato di massa sciolta.

Può talvolta accadere che durante il trasporto nell'ambito del cantiere e durante la posa, la miscela perda l'uniformità raggiunta dando luogo a zone di getto con differenti composizione e proprietà.

In particolare, un getto non corretto può dar luogo alla formazione di macroscopici vuoti, nidi di ghiaia, addensamenti di pasta cementizia e di sabbia.LA POSA IN OPERA DEL CALCESTRUZZO

Procedure di Posa in Opera e Errori da Evitare

A titolo di esempio, nelle Figure sono illustrate alcune procedure di posa in opera della miscela con l'indicazione degli errori che bisogna evitare.

NNN N N A) Corretto B) Non Corretto La posa in opera sarà corretta (A) se il getto viene eseguito attraverso un grosso tubo, con imbuto terminale, che eviterà che la miscela possa urtare la gabbia di armatura con segregazione del cls.LA POSA IN OPERA DEL CALCESTRUZZO

Corretta Posa con Tubo della Pompa

L'operazione sarà corretta (A) se il tubo della pompa arriva fino in fondo alla cassaforma. Man mano che il getto procede, il tubo della pompa verrà sollevato a breve distanza dalla superficie della parte 'già gettata'

A) Corretto B) Non CorrettoLA POSA IN OPERA DEL CALCESTRUZZO

Compattazione del Getto per Eliminare i Vuoti

Per migliorare la compattazione del getto, per eliminare e/o ridurre i vuoti contenuti nella massa del getto, è opportuno procedere, a seconda dei casi, alla pistonatura o alla vibrazione della miscela ancora fresca.

Con la compattazione si conferisce all'impasto una energia capace di vincere gli attriti interni in modo che tutti gli inerti abbiano la possibilità di essere ricoperti di pasta di cemento e che i vuoti presenti tra essi siano riempiti di pasta cementizia.