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Calcestruzzo: tipologie, classi, additivi e prove

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

Il calcestruzzo è un impasto omogeneo costituito da:
- cemento,
- aggregati (o inerti), costituiti da sabbia e ghiaia a granulometria variabile,
- eventuali additivi, aggiunti per conferire particolari caratteristiche,
- acqua.
Il calcestruzzo, spesso indicato negli elaborati tecnici con la sigla cls (c.a. calcestruzzo armato, c.a.p. calcestruzzo armato precompresso), trova larghissimo impiego in edilizia, perché può essere “modellato” in varie forme, versandone l’impasto all’interno di elementi, detti casseri o casseforme, tramite un’operazione chiamata getto. I casseri vengono poi rimossi quando il calcestruzzo ha raggiunto la resistenza prescritta o, come si preferisce dire nel linguaggio tecnico, a maturazione avvenuta. Una volta che il cemento è indurito, il calcestruzzo raggiunge valori di compattezza e di resistenza tipici dei materiali litoidi.
posa calcestruzzo
Getto di un solaio in calcestruzzo
(Fonte: casapratica.net/)

Tipologie di calcestruzzo

In base alle loro caratteristiche e alla natura dei componenti, i calcestruzzi si distinguono in vari tipologie:
Calcestruzzi normali, ottenuti da impasti di legante, aggregati, acqua ed eventuali additivi che, a maturazione avvenuta, acquistano massa volumica di 2200 ÷ 2500 kg/m3 e notevole resistenza agli sforzi di compressione. L’inserimento di barre di acciaio opportunamente sagomate nei getti di calcestruzzo (calcestruzzo armato) consente di realizzare strutture di forma anche molto complessa capaci di resistere anche a rilevanti sforzi di trazione.
calcestruzzi leggeri: tutti gli aggreganti sono sostituiti da aggreganti più leggeri come l’argilla espansa, vermiculite, perlite. La resistenza non viene intaccata risultando molto pratico in impieghi strutturali quando può essere utile non caricare eccessivamente le strutture portanti come nel caso delle ristrutturazioni;
calcestruzzi cellulari: gli aggreganti al momento dell’indurimento liberano dei gas oppure schiume, creando diversi buchi che conferiscono al calcestruzzo una facilità di lavorazione;
calcestruzzi alveolari: sono costituiti da aggreganti privi di granulometrie, con la conseguente formazione di numerosi spazi vuoti, la loro massa volumica si riduce e la loro resistenza subisce un brusco calo rispetto  ai calcestruzzi normali.
Una prima distinzione comunque può essere fatta fra calcestruzzi normali e calcestruzzi leggeri. I calcestruzzi leggeri hanno la particolarità di avere una massa volumica minore rispetto ai calcestruzzi normali, il che ne abbassa la resistenza ma offre importanti vantaggi quali la riduzione dei carichi sulle fondazioni, la riduzione delle sollecitazioni durante il getto e l’utilizzo di attrezzature di minor portata per il sollevamento in cantiere. Oltre a questi vantaggi essi offrono, inoltre, ottime proprietà coibentanti e un’elevata resistenza al fuoco grazie alla presenza di numerosi vuoti.
I calcestruzzi cellulari e quelli alveolari sono utilizzati per realizzare riempimenti, sottofondi e ogni altra opera nella quale prevalgano le esigenze di leggerezza e di isolamento termico.
Casseforme per calcestruzzo
(Fonte: coffeenews.it/)

Classificazioni del calcestruzzo

Secondo la normativa vigente, per una corretta progettazione ed esecuzione delle strutture in cemento armato, il calcestruzzo deve essere specificato in funzione della classe di resistenza, della classe di consistenza e della dimensione nominale massima dell’aggregato, nonché della classe di esposizione.
Tali parametri che costituiscono le prescrizioni del calcestruzzo a prestazione garantita devono essere indicati negli elaborati grafici del progetto strutturale.

Classi di resistenza del calcestruzzo

Il calcestruzzo è classificato in classi di resistenza in base alla resistenza a compressione, espressa come resistenza caratteristica Rck oppure fck.
La resistenza caratteristica Rck viene determinata sulla base dei valori ottenuti da prove di compressione monoassiale su provini cubi (per questo chiamata resistenza caratteristica cubica) di 150 mm di lato, maturati 28 giorni; la resistenza caratteristica fck viene determinata invece utilizzando provini cilindrici ( da cui il nome resistenza caratteristica cilindrica) di 150 mm di diametro e 300 mm di altezza. Tra i due valori esiste la seguente relazione: fck = 0,83 Rck.
Le norme che sono state recepite dal D.M. 14 gennaio 2008, attualmente in vigore e pertanto divenute cogenti anche dal punto di vista legale per tutte le opere in c.a. e c.a.p. (calcestruzzo armato precompresso) regolamentate dalla Legge n. 1086/1971, individuano per i calcestruzzi normale e pesante le seguenti classi:
C8/10 – C12/15 – C16/20 – C20/25 – C25/30 – C28/35 – C30/37 – C32/40 – C35/45 – C40/50 – C45/55 – C50/60 – C55/67 – C60/75 – C70/85 – C80/95 – C90/105 – C100/120
Per ogni classe di resistenza, il primo dei valori rappresenta fck e il secondo Rck, ambedue espressi N/mm2. In base ai valori della resistenza caratteristica a compressione, i calcestruzzi sono suddivisi nei seguenti campi:
- calcestruzzo non strutturale: C8/10 – C12/15
- calcestruzzo ordinario (NSC – Normal Strenght Concrete): C16/20 C45/55
- calcestruzzo ad alte prestazioni(HPC): C50/60 – C60/75
- calcestruzzo ad alta resistenza(HSC): C70/85 – C100/120

Classi di esposizione del calcestruzzo

Le norme introducono 6 classi di esposizione per il calcestruzzo strutturale e 17 sottoclassi in funzione dell’entità del degrado. Le norme prevedono quanto segue:
- Assenza di rischio di corrosione dell’armatura – X0; minima classe di resistenza: C12/15.
Corrosione delle armature indotta da carbonatazione:
XC1 – asciutto o permanentemente bagnato: a/cmax = 0,60 (0,65); dosaggio minimo di cemento (kg/m3) = 300 (260); minima classe di resistenza: C25/30 (C20/25)
XC2 – bagnato, raramente asciutto: a/cmax = 0,60; dosaggio minimo di cemento (kg/m3) = 300 (280); minima classe di resistenza: C25/30
XC3 – umidità moderata: a/cmax = 0,55; dosaggio minimo di cemento (kg/m3) = 320 (280); minima classe di resistenza: C28/35(C30/37)
XC4 – ciclicamente asciutto e bagnato: a/cmax = 0,50; dosaggio minimo di cemento (kg/m3) = 340 (300); minima classe di resistenza: C32/40(C30/37)

Corrosione delle armature indotta da cloruri esclusi quelli provenienti dall’acqua di mare:
XD1 – umidità moderata: a/cmax = 0,55; dosaggio minimo di cemento (kg/m3) = 320(300); minima classe di resistenza: C28/35(C30/37)
XD2 – bagnato, raramente asciutto: a/cmax = 0,50 (0,55); dosaggio minimo di cemento (kg/m3) = 340 (300); minima classe di resistenza: C32/40(C32/40)
XD3 – ciclicamente bagnato e asciutto: a/cmax = 0,45; dosaggio minimo di cemento (kg/m3) = 360(320); minima classe di resistenza: C35/45

Corrosione delle armature indotta da cloruri presenti nell’acqua di mare:
XS1 – esposto alla salsedine marina ma non direttamente in contatto con l’acqua di mare: a/cmax = 0,45(0,50); dosaggio minimo di cemento (kg/m3) = 340(300); minima classe di resistenza: C32/40(C30/37)
XS2 – permanentemente sommerso: a/cmax = 0,45; dosaggio minimo di cemento (kg/m3) = 360(320); minima classe di resistenza: C35/45
XS3 – zone esposte agli spruzzi o alla marea: a/cmax = 0,45; dosaggio minimo di cemento (kg/m3) = 360(340); minima classe di resistenza: C35/45

Attacco dei cicli di gelo/disgelo con o senza disgelanti:
XF1 – moderata saturazione d’acqua, in assenza di agente disgelante: a/cmax = 0,50(0,55); dosaggio minimo di cemento (kg/m3) = 320(300); minima classe di resistenza: C32/40(C30/37)
XF2 – moderata saturazione d’acqua, in presenza di agente disgelante: a/cmax = 0,50(0,55); dosaggio minimo di cemento (kg/m3) = 340(300); minima classe di resistenza: C25/30
XF3 – elevata saturazione d’acqua, in assenza di agente disgelante: a/cmax = 0,50; dosaggio minimo di cemento (kg/m3) = 340(320); minima classe di resistenza: C25/30(C30/37)
XF4 – elevata saturazione d’acqua, con presenza di agente antigelo oppure acqua di mare: a/cmax = 0,45; dosaggio minimo di cemento (kg/m3) = 360(340); minima classe di resistenza: C28/35(C30/37)

Attacco chimico da parte di acque del terreno e acque fluenti:
XA1 – ambiente chimicamente debolmente aggressivo: a/cmax = 0,55; dosaggio minimo di cemento (kg/m3) = 320(300); minima classe di resistenza: C28/35(C30/37)
XA2 – ambiente chimicamente moderatamente aggressivo: a/cmax = 0,50; dosaggio minimo di cemento (kg/m3) = 340(320); minima classe di resistenza: C32/40(C30/37)
XA3 – ambiente chimicamente fortemente aggressivo: a/cmax = 0,45; dosaggio minimo di cemento (kg/m3) = 360; minima classe di resistenza: C35/45.

Nella classi di esposizione XA si deve utilizzare un cemento resistente ai solfati e precisamente:
- per la classe di esposizione XA1 (attacco debole) – cemento a moderata resistenza chimica ai solfati (M.R.S.);
- per la classe di esposizione XA2 (attacco moderato) – cemento ad alta resistenza chimica ai solfati (A.R.S.);
- per la classe di esposizione XA3 (attacco forte) – cemento ad altissima resistenza chimica ai solfati (AA.R.S.).

Classi di consistenza del calcestruzzo

La lavorabilità del calcestruzzo fresco, designata con il termine consistenza dalla normativa vigente, è un indice delle proprietà e del comportamento del calcestruzzo nell’intervallo di tempo tra la produzione e la compattazione dell’impasto in sito nella cassaforma.
Secondo le norme la consistenza deve essere determinata mediante le seguenti prove dai cui risultati vengono definite le classe di consistenza del calcestruzzo.
Classi di consistenza mediante abbassamento al cono di Abrams:
S1 – consistenza umida: abbassamento da 10 a 40 mm
S2 – consistenza plastica: abbassamento da 50 a 90 mm
S3 – consistenza semifluida: abbassamento da 100 a 150 mm
S4 – consistenza fluida: abbassamento da 160 a 210 mm
S5 – consistenza superfluida: abbassamento = 220 mm.
prove calcestruzzo
Cono di Abrams per la prova di consistenza
(Fonte: gtklaboratorio.com)

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