Cemento armato, dalla polvere alle strutture in ca più ardite e impensabili.

Il cemento armato o calcestruzzo è l’agglomerato cementizio più usato al mondo per la costruzione di opere edili, dalla più semplice alla più complessa.

Il calcestruzzo armato o cemento armato nasce dall’unione di un’anima di ferro immersa nello smalto cementizio o calcestruzzo.

In realtà il nome cemento armato è usato comunemente al posto di calcestruzzo armato come abbreviazione.

Questa formidabile unione rende possibile la realizzazione di opere ardite, di strutture prima impensabili, infatti entrambe i componenti, rete di ferro e calcestruzzo collaborano tra loro fornendo caratteristiche di resistenza ed elasticità al manufatto finale.

Il calcestruzzo ha il compito di dare solidità alla struttura in quanto dotato di grande resistenza alla compressione mentre l’armatura in ferro offre un valore aggiunto grazie alla sua resistenza alla trazione.

In passato già i romani adoperavano vari tipi di calcestruzzo formato da cemento di pozzolana o pozzolanico mescolato con materiali inerti come sabbia silicea e pietrisco.

Venivano usati infatti per fare fondi di strade, diverse opere di pavimentazione e modeste costruzioni, ma con l’esigenza sempre più impellente di un materiale da costruzione più versatile, cominciarono gli studi e gli “esperimenti” che poi hanno portato alla soluzione che ancora oggi è tra le più usate al mondo e cioè il connubio ferro e calcestruzzo.

Furono impiegati diversi materiali durante le prove, come il rame,e il bronzo ma con scarsi risultati in quanto i manufatti tendevano a formare delle crepe in prossimità delle armature metalliche, per cui si era risolto un problema ma non senza inconvenienti.

A risolvere il tutto fu l’inserimento del ferro, infatti nonostante gli altri metalli fossero più pregiati e meno soggetti all’ossidazione, il ferro ha una delle caratteristiche fondamentali che lo rende il metallo perfetto da accoppiare al calcestruzzo armato, il ferro ha infatti lo stesso coefficiente di dilatazione termica del calcestruzzo e in più immerso in esso è completamente protetto dall’ossidazione.

Il ferro, oltre ad avere le caratteristiche fisiche perfette a questa unione è inoltre decisamente molto economico rispetto agli altri metalli precedentemente usati ed è inoltre molto duttile e facilmente lavorabile.

E’ infatti possibile produrre armature di tutte le forme e dimensioni che permettono di creare le più disparate strutture dal semplice muretto cemento armato alle più maestose opere ingegneristiche come dighe, grattacieli, ponti e costruzioni futuristiche imponenti.

Il calcestruzzo va preparato con diligenza e trattato con le dovute accortezze per far si che il manufatto finale abbia le giuste caratteristiche meccaniche.

Qui vediamo lo scavo armato pronto per accogliere il calcestruzzo.

Come preparare il calcestruzzo:

Prima di tutto bisogna tener conto dell’utilizzo finale e delle caratteristiche di cui necessitiamo e in base a queste se ne adotta la “ricetta” giusta e il giusto cemento da utilizzare oltre che la sua percentuale nell’impasto.

I principali impasti sono:

• • Per grandi platee, basamenti, gettate monolitiche di notevoli dimensioni, per pilastri, muri di fondazione, marciapiedi e lavori “classici” si usa una miscela che include: da 150 a 300 kg di cemento portland, 0,4 m³ di sabbia silicea e 0,8 m³ di ghiaia o pietrisco e una quantità d’acqua che può variare dal 12 al 15%  per formare circa  1 m³ di calcestruzzo.
  • per getti esposti ad acqua marina i dosaggi sono i medesimi, ma il cemento portland viene sostituito dal cemento di altoforno oppure dal cemento alluminoso o dal cemento fuso o pozzolanico.
    Questi tipi di cemento hanno una più rapida presa e riescono a preservare meglio le armature metalliche in esso affogate, ma necessitano di maggior attenzione in quanto generano grandi quantità di calore durante la presa per cui bisogna raffreddarli costantemente con abbondanti annaffiature fino al completamento del processo di presa che generalmente termina in circa 5 / 6 giorni.
  • Per ottenere un calcestruzzo impermeabile la quantità di cemento inserito nell’impasto può raggiungere anche 800-900 kg al m³

La quantità di cemento da inserire nel calcestruzzo si identifica in un progetto sotto la voce: rck calcestruzzo ed il suo valore è espresso in kg al m³.

Il resto degli ingredienti è invariato, sempre 0,4 m³ di sabbia, 0,8 m³ di ghiaia e dal 12 al 15% di acqua.

Sicuramente qualcuno noterà che i conti non tornano, in effetti i singoli ingredienti occupano uno spazio maggiore se misurati separatamente, mentre una volta uniti, i granelli più piccoli della sabbia e la polvere di cemento mescolata all’acqua andranno a riempire tutti gli spazi vuoti che la ghiaia lascia liberi per cui il risultato finale avrà un volume pari ad 1m³.

 

Come produrre un perfetto cemento armato o calcestruzzo armato:

Prima di tutto la scelta dei materiali, per confezionare un calcestruzzo che abbia le caratteristiche di cui necessita il progetto vanno scelti i giusti materiali e di buona qualità.

Si procede all’impasto mescolando in una betoniera prima la sabbia con la ghiaia e con il cemento ed in fine si aggiunge la giusta quantità d’acqua.

L’impasto va lavorato fino alla completa idratazione del cemento e il calcestruzzo cosi ottenuto va utilizzato in tempi brevi, è da evitare assolutamente rimpastare il calcestruzzo dopo l’inizio della presa, questo ridurrebbe drasticamente la sua resistenza meccanica.

Le armature in esso immerse vanno ricoperte da uno strato di almeno 5 cm per essere certi che siano protetti da eventuali agenti esterni.

Durante la gettata, il calcestruzzo va “costipato” cioè gli viene fatto vibrare con l’ausilio di vibratori elettrici o dotati di motore a scoppio in modo da liberarlo da tutta l’aria che ha assorbito durante la fase di impasto e i gas generati dalla reazione chimica.

Questo passaggio è essenziale per la buona riuscita del manufatto e per riuscire a sfruttare a pieno le caratteristiche del calcestruzzo prodotto.

 

Nei contenitori di polistirolo vengono messi i campioni di calcestruzzo da sottoporre ad eventuali prove in laboratorio.