Calcestruzzo: tipologie, classi, additivi e prove

Calcestruzzo: tipologie, classi, additivi e prove

Approfondimento sul calcestruzzo: da cosa è composto l'impasto, che tipologie è possibile utilizzare e come viene classificato.

Fase di preparazione del calcestruzzo con acqua, sabbia e cemento (foto di skeeze - Fonte: https://pixabay.com)

Il calcestruzzo, o conglomerato cementizio armato (detto comunemente cemento armato e indicato con la sigla C.A.) è il materiale ottenuto inglobando nel calcestruzzo un'armatura metallica costituita da barre di acciaio opportunamente conformate, la cui funzione è quella di assorbire gli sforzi di trazione che il calcestruzzo da solo non è in grado di sopportare. Il calcestruzzo è un impasto ottenuto con acqua, sabbia e cemento ed eventuali additivi in caso siano necessarie particolari caratteristiche.

Il progetto e l'esecuzione delle opere in calcestruzzo armato sono disciplinate dalla Normativa e le fasi di realizzazione sono:

• costruzione delle casseforme;
• preparazione e montaggio dell'armatura metallica;
• confezionamento e trasporto in opera del calcestruzzo;
• getto e costipamento del calcestruzzo;
• stagionatura del calcestruzzo;
• disarmo della casseratura.

Le Norme tecniche hanno lo scopo di stabilire:

• le proprietà caratteristiche che devono possedere i materiali;
• le prove da eseguire s tali materiali;
• le tensioni massime ammissibili nel calcestruzzo e nelle barre d'acciaio;
• le regole pratiche di progettazione ed esecuzione degli elementi strutturali;
• indicazioni relative alle prove di carico delle strutture;
• metodi e procedure di calcolo ammessi per il dimensionamento e la verifica della sicurezza delle strutture in calcestruzzo armato ordinario e in calcestruzzo armato precompresso.

Tipologie di calcestruzzo

Esistono diverse tipologie di calcestruzzo che si differenziano in base alle loro caratteristiche e alla natura dei componenti:

• Calcestruzzi "normali": sono i classici calcestruzzi utilizzati nel mondo dell'edilizia ottenuti da un impasto omogeneo ottenuto da cemento, aggregati come sabbia con varia granulometria, acqua ed eventuali additivi che conferiscono particolari caratteristiche tecniche. Il calcestruzzo normale a maturazione avvenuta  acquista una notevole resistenza agli sforzi di compressione; 
• Calcestruzzi "leggeri": sono chiamati calcestruzzi leggeri perchè nell'impasto al posto dei classici aggreganti si usano aggreganti più leggeri come l'argilla espansa, la vermiculite o la perlite. In questo modo il calcestruzzo "pesa"meno pur mantenendo intatta la sua resistenza e in questo modo risulta molto adatto per esempio nei lavori di ristrutturazione per non gravare troppo sulle strutture portanti esistenti. I calcestruzzi leggeri inoltre a richiedere mezzi e attrezzature di minor portata per le operazioni di trasporto e sollevamento in cantiere offrono notevoli vantaggi in termini di isolamento termico/acustico e una buona resistenza al fuoco;
• Calcestruzzi cellulari: con i calcestruzzi cellulari vengono utilizzati particolari aggreganti che al momento dell'indurimento dell'impasto liberano dei gas che formano delle bolle che scoppiando formano dei piccoli buchi conferendo al calcestruzzo leggerezza e facilità di lavorazione;
• Calcestruzzi alveolari: nei calcestruzzi alveolari invece gli aggreganti sono privi di granulometrie formandosi così molti spazi vuoti riempiti d'aria. Pratici da utilizzare questi calcestruzzi hanno il grosso svantaggio che la loro massa volumica e anche la loro resistenza è molto ridotta rispetto a un calcestruzzo normale. I calcestruzzi alveolari come quelli cellulari di solito vengono usati per realizzare riempimenti, sottofondazioni e in ogni opera in cui sono richieste leggerezza e capacità di isolamento termico.

Getto del calcestruzzo nelle casseforme (foto di annawaldl - Fonte: https://pixabay.com)

I provvedimenti da adottare nella progettazione e realizzazione delle opere

I provvedimenti da adottare in sede di progetto e di realizzazione delle opere riguardano:

• la scelta dei materiali costituenti, che devono essere idonei ad evitare la corrosione delle armature causata da eventuali sostanze dannose in essi contenuti;
• la miscelazione, il getto e la compattazione, che garantiscano un calcestruzzo con struttura compatta, senza segregazioni, in grado di formare un denso ricoprimento delle armature metalliche;
• la stagionatura (o maturazione) del getto, che deve contribuire adeguatamente al raggiungimento delle caratteristiche previste per il calcestruzzo;
• la composizione dell'impasto, al fine di ottenere un calcestruzzo che, oltre a essere dotato delle caratteristiche prescritte, resista alle azioni esterne derivanti dall'ambiente esterno.

Prescrizioni per il calcestruzzo: Classi di resistenza e Classi di esposizione

Oltre alle caratteristiche di resistenza meccanica alle sollecitazioni indotte dai carichi di esercizio, nelle opere in calcestruzzo armato devono essere considerate  le caratteristiche di durabilità. Gli elementi strutturali devono infatti conservare molto a lungo la loro funzione portante e le caratteristiche dei materiali costituenti, anche in presenza di fattori esterni che ne favoriscano il degrado.

Tali fattori possono essere:

• aggressioni chimiche da parte di sostanze di origine naturale;
• aggressioni provenienti da attività industriali;
• azioni di carattere fisico come il gelo/disgelo;
• aggressioni di carattere meccanico.

Per garantire la durata delle opere in calcestruzzo esistono apposite Norme contenenti istruzioni relative ai diversi gradi di pericolo delle aggressioni ed ai provvedimenti da adottare in sede di progetto e di esecuzione per evitare o ridurre i degradi.Queste norme tecniche dette Linee Guida o Eurocodici, definiscono in modo preciso le classi di esposizione ambientale e le rispettive classi di resistenza del calcestruzzo.

Fase di getto delle fondazioni di un edificio in calcestruzzo (foto di sferrario1968 - Fonte: https://pixabay.com)

Classi di resistenza del calcestruzzo

Il calcestruzzo è classificato in base alla resistenza a compressione a 28 giorni di maturazione, espressa come come resistenza caratteristica Rck oppure fck. La Rck viene misurata su provini cubici di 15 cm di spigolo, mentre fck su provini cilindrici di 15 cm di diametro e 30 cm di altezza.

Le classi di resistenza del calcestruzzo previste dalle Linee Guida sono suddivise in due categorie riguardanti il calcestruzzo non cellulare e il calcestruzzo ordinario. Ogni classe è indicata con il simbolo Cx/y, in cui x individua il valore della resistenza caratteristica su provini cilindrici e y quella su provini cubici.

Le classi di resistenza per il calcestruzzo non strutturale sono: C8/10 e C12/15; mentre quelle per il calcestruzzo ordinario sono: C16/20, C20/25, C25/30, C30/37, C35/45, C40/50, C45/55.

Classi di esposizione ambientale

Le Linee Guida forniscono prescrizioni affinchè il calcestruzzo abbia un comportamento adeguato rispetto alle azioni determinate dall'ambiente lungo tutto il periodo di vita previsto. L'ambiente è in questo senso inteso come l'insieme delle azioni chimico-fisiche alle quali sarà esposto il calcestruzzo, ma anche come l'insieme di effetti che non possono essere classificati tra quelli dovute a carichi o ad azioni dirette, quali deformazioni impresse, cedimenti e variazioni termiche.

Le classi e le sottoclassi di esposizione ambientale del calcestruzzo secondo le Linee Guida sono:

• X0: nessun rischio di corrosione delle armature o di attacco al calcestruzzo;
• XC1, XC2, XC3, XC4: corrosione delle armature indotta a carbonatazione del calcestruzzo;
• XD1, XD2, XD3: corrosione indotta dai cloruri;
• XS1, XS2, XS3: corrosione indotta dai cloruri dell'acqua di mare;
• XF1, XF2, XF3, XF4: arracco da cicli di gelo/disgelo;
• XA1, XA2, XA3: attacco chimico.