Malte e Calcestruzzi

I MATERIALI TRA TRADIZIONE E INNOVAZIONE: LE MALTE E I CALCESTRUZZI Si definisce malta l'impasto ottenuto mediante miscelazione omogenea di leganti idraulici e/o calci aeree, di sabbia, di acqua e di eventuali additivi, in proporzioni opportune a seconda degli impieghi previsti. Le malte, oltre che per i componenti, possono essere classificate in base agli impieghi, e si hanno così: - MALTE PER MURATURA, se sono impiegate per legare o allettare elementi di laterizio, di pietra o di altri materiali al fine di erigere murature, volte, ecc.; - MALTE PER INTONACI, se sono adatte a formare strati di finitura a protezione di superfici murarie; - MALTE PER SOTTOFONDI, se servono per realizzare il piano di posa dei pavimenti e dei rivestimenti; - MALTE SPECIALI, se sono destinate a impieghi particolari (consolidamenti, ripristini, applicazioni di alcuni tipi di rivestimenti e di intonaci, iniezioni nelle guaine dei cavi di precompressione ecc.). Le malte costituiscono inoltre il materiale di partenza per la produzione di una serie di manufatti di comune impiego, quali: - blocchi e pannelli di gesso per pareti interne; - pannelli di gesso per controsoffitti; - prodotti di cartongesso per pareti e rivestimenti interni; - tegole di cemento; - prodotti di fibrocemento: - lastre per coperture e rivest. est.; - tubi per scarichi e canne fumarie. Le malte assolvono ruoli di fondamentale importanza nel processo costruttivo. A esse è affidato il compito di collegare gli elementi che costituiscono le murature, trasmettendo i carichi da ogni corso di laterizi o di pietre a quello sottostante, attraverso i cosiddetti letti di malta, dal cui spessore e dalle cui caratteristiche dipende buona parte della resistenza della costruzione. La caratteristica di <<ancorarsi>> saldamente alle murature e di raggiungere, a indurimento avvenuto, una notevole resistenza, costituisce una peculiarità fondamentale della malta, che la rende idonea a realizzare l'intonaco, cioè la più diffusa e antica tecnica di finitura della muratura, sia all'esterno sia all'interno, degli edifici. A questi impieghi tradizionali, prevalentemente affidati alle malte di calce e di cemento, sono stati di recente affiancati nuovi ruoli (di giunzione, di impermeabilizzazione ecc.), mescolando leganti con resine e speciali additivi. Un componente essenziale della malta è la sabbia in quanto costituisce lo "scheletro" minutissimo, che conferisce la resistenza meccanica e riduce il ritiro dell'impasto. Essa è costituita di un insieme di granelli prodotti dallo sminuzzamento di pietre e ghiaie derivate da vari tipi di rocce e prende il nome di: - sabbia naturale, quella estratta dal letto dei fiumi e dei torrenti, dai laghi o dal mare; - sabbia artificiale, quella ottenuta dalla frantumazione e macinazione di rocce o di scorie, effettuate mediante apposite macchine. Le sabbie migliori sono quelle naturali, ottenute da rocce silicee. In generale le sabbie non devono prevenire da rocce decomposte o gessose o con elementi calcarei teneri, di facile alterazione; non devono contenere materie terrose o argillose, materie e fibre organiche, cloruri o comunque sostanze dannose. Le sabbie marine sono impiegabili purché ben lavate, per evitare l'insorgenza di efflorescenze ed effetti nocivi. In relazione della grossezza dei granuli la sabbia si distingue in diversi tipi, adatti ad impieghi specifici. Tipi e impieghi della sabbia. Dimensioni dei granuli della sabbia Impieghi [mm] < 0,1 Finiture lisce 0,2 - 0,5 Malte per intonaco 0,5 - 1 Malte per muratura 1 - 7 Getti di piccoli elementi La resistenza della malta dipende, oltre che dalla qualità della sabbia, anche dalla sua granulometria. I risultati migliori si ottengono impiegando opportuni dosaggi di diverse granulometrie in modo da ottenere la massima massa volumica apparente. L'altro componente importantissimo nelle malte è l'acqua; essa deve essere limpida e scevra di impurità, come limo, argilla, particelle in sospensione e composti chimici che possano disturbare il processo di indurimento della malta o provocare fenomeni e alterazioni indesiderati. E' molto importante definire il corretto rapporto tra le quantità di legante e di sabbia, perchè la resistenza meccanica e il tempo d'indurimento della malta dipendono, oltre che dalla natura e dalla qualità del legante impiegato, dalla sua dosatura in rapporto alla sabbia. Una malta molto ricca di legante, o malta grassa, comporta un eccessivo ritiro durante la fase di indurimento, con possibile formazione di fessure e cavillature; per contro, una malta povera di legante, o malta magra, risulta scarsamente resistente. Per distinguere le malte magre da quelle grasse basta osservare in che misura aderiscono alla lama di una cazzuola appena estratta dall'impasto: la malta è magra se si stacca facilmente dalla lama, lasciando il ferro pulito; è invece grassa se resta aderente al ferro. Per ottenere una buona malta è necessario che l'impasto sia il prodotto omogeneo di un'intima mescolanza tra i componenti. La preparazione può essere effettuata: - a mano, per piccoli lavori per i quali sia necessaria una modesta quantità di malta; - a macchina, per tutti gli altri casi in cui occorra una notevole quantità di malta e un sollecito rifornimento degli operatori addetti alla posa in opera; la preparazione a macchina richiede l'impiego di macchine impastatrici (le betoniere). Le malte devono essere impastate nella quantità necessaria per impiegarle prima che abbia inizio la presa. La pratica di aggiungere altra acqua per prolungare la lavorabilità della malta, quando esse manifesta sintomi di presa, è in genere sconsigliabile, perchè l'impasto, pur riacquistando fluidità, non avrà più le stesse caratteristiche iniziali. Tale aggiunta di acqua (o rinfresco) è possibile entro qualche ora dalla formazione dell'impasto soltanto nel caso di malte di calce aerea (malte comuni), che hanno un lungo periodo di presa. Per quanto riguarda il calcestruzzo, detto anche conglomerato cementizio, lo si può definire come un impasto omogeneo costituito di legante, aggregati e acqua, che, per effetto dei fenomeni di presa e indurimento attivati dal legante, raggiunge valori di compattezza e di resistenza tipici dei materiali litoidi. Il calcestruzzo è ampiamente utilizzato in edilizia, grazie alla possibilità di <<modellarlo>> in varie forme, versandone l'impasto all'interno di elementi, detti casseri, (operazione di getto), che vengono poi rimossi a maturazione avvenuta, quando cioè il calcestruzzo ha raggiunto la resistenza prescritta. L'impiego del calcestruzzo consente di modellare, con operazioni di cantiere relativamente semplici, elementi edilizi gettati in opera, cioè realizzati direttamente nel sito che occuperanno all'interno della costruzione, dotati di svariate forme e di resistenza e durabilità elevate. Grazie alle sue caratteristiche doti di lavorabilità il calcestruzzo è poi anche il materiale di più comune impiego nella produzione di elementi edilizi prefabbricati, cioè preformati e rifiniti in stabilimento anche lontano dal cantiere e successivamente posti in opera con specifiche operazioni di montaggio e di giunzione. In base alle loro caratteristiche e alla natura dei componenti i calcestruzzi si distinguono in: - CALCESTRUZZI NORMALI: sono ottenuti da impasti di legante, aggregati, acqua ed eventuali additivi che, a maturazione avvenuta, acquistano massa volumica di 2200 - 2500 kg/m3 e caratteristiche di resistenza adatte alla realizzazione di opere massicce sollecitate da sforzi di compressione; l'inserimento di barre d'acciaio opportunamente sagomate nei getti di calcestruzzo consente di ottenere elementi anche resistenti a trazione e strutture portanti di forma molto complessa; - CALCESTRUZZI LEGGERI: sono ottenuti sostituendo agli aggregati normali altri materiali leggeri in granuli, come argilla espansa, vermiculite espansa, perlite espansa ecc., che riducono la massa volumica a valori compresi tra 1200 e 2000 kg/m3, per calcestruzzi leggeri strutturali, e anche a meno di 1200 kg/m3, per calcestruzzi leggeri non strutturali impiegati per strati di riempimento e di isolamento termico. Possono anche essere ottenuti CALCESTRUZZI CELLULARI da impasti addizionati con sostanze che formano minutissimi vacuoli nella massa del materiale, oppure CALCESTRUZZI ALVEOLARI con particolari aggregati che lasciano numerosissimi interstizi vuoti tra i granuli. Vengono largamente utilizzati per realizzare riempimenti, sottofondi e ogni altra opera nella quale prevalgano le esigenze di leggerezza e di isolamento termico; i tipi con massa volumica più alta (e quindi di resistenza paragonabile a quella dei calcestruzzi normali) trovano conveniente impiego anche nella realizzazione di strutture portanti. I componenti di un calcestruzzo normale sono: il legante, gli aggregati o inerti, l'acqua. Per conferire particolari caratteristiche ai calcestruzzi si possono eventualmente aggiungere all'impasto apposite sostanze, dette additivi. Per ottenere una maggiore o minore resistenza del conglomerato è di fondamentale importanza la quantità di legante impiegata. La dosatura del cemento è di norma compresa tra i 150 kg/m3 d'impasto, adatta per ottenere un calcestruzzo di scarsa resistenza (il cosiddetto magrone), e i 350 kg/m3 d'impasto, per calcestruzzi di elevata resistenza, fortemente sollecitati. Il rapporto tra le quantità in peso di acqua e di cemento necessarie per l'impasto (rapporto acqua/cemento: A/C) è un elemento importante per la preparazione di un calcestruzzo di buona qualità perchè influenza in misura rilevante due caratteristiche fondamentali: - resistenza a compressione, - lavorabilità dell'impasto. L'eccesso di acqua nell'impasto, oltre a influire in maniera pesantemente negativa sulla resistenza del calcestruzzo, può produrre altri inconvenienti: - effetti di dilavamento, dovuti all'eccesso d'acqua che trascina via una parte del cemento; - formazione di porosità nella massa del materiale, causati dall'evaporazione dell'acqua interclusa; - aumento dei fenomeni di ritiro del calcestruzzo; - possibilità di separazione degli aggregati con formazione dei cosiddetti nidi di ghiaia. In conclusione, per ottenere un calcestruzzo più fluido (e quindi più lavorabile) è necessario aumentare la dosatura dell'acqua e, contemporaneamente, quella del cemento, in modo da mantenere costante il valore del rapporto A/C. La resistenza del calcestruzzo dipende in buona misura, oltre che dal rapporto A/C, dalla qualità e dalla granulometria degli aggregati impiegati per il suo confezionamento. La norma UNI 8520 divide gli aggregati a seconda delle dimensioni dei granuli in: - finissimi (FILLERS), quando presentano un passante allo staccio 0,075 mm (UNI 2332) maggiore del 90%; - fini (SABBIE), quando presentano un passante allo staccio 4 mm (UNI 2332) maggiore del 95%; - grossi (GHIAIETTO, GHIAIA), quando presentano un passante allo staccio 4 mm (UNI 2332) minore del 5%. Altro aspetto importante degli inerti è la genività. Per genività si intende il fatto che i pori dell'inerte assumono l'acqua, se vi è la possibilità, e la immagazzinano nei loro pori, poi col freddo l'acqua si gela determinando, se notevolmente presente, effetti distruttivi non indifferenti. Si ricorda che, in base alla classe di esposizione ambientale (ambiente secco, ambiente umido con o senza gelo, ambiente umido con gelo e uso di sali, ambiente marino con o senza gelo, ambiente chimicamente aggressivo), varia: il rapporto acqua/calcestruzzo massimo (importante perchè il ritiro dell'acqua nel tempo può portare alla disgiunzione del calcestruzzo), il dosaggio minimo di cemento (kg/m3), il volume minimo di aria inglobata, la presenza di aggregati resistenti al gelo, il tipo di cemento per calcestruzzo normale e armato secondo ENV 197 e i millimetri di copriferro minimo (onde evitare che il ferro venga attaccato da acqua, ossigeno, cloro,...). Per concludere si enunciano le prove sul calcestruzzo. Dette prove devono essere dirette, oltre che alla verifica della qualità dei suoi componenti (leganti, aggregati, acqua), al controllo delle caratteristiche che esso presenta al momento del confezionamento (calcestruzzo fresco) e al momento in cui ha completato l'indurimento (calcestruzzo indurito). Le caratteristiche del calcestruzzo fresco sono: consistenza, composizione, peso a metro cubo. Le caratteristiche del calcestruzzo indurito sono: resistenza a compressione su provini cubici confezionati con calcestruzzo fresco (prova distruttiva), resistenza a compressione su provini ricavati da calcestruzzo indurito (prova distruttiva), resistenza a compressione mediante sclerometro (prova non distruttiva), resistenza a compressione mediante ultrasuoni (prova non distruttiva), composizione, assorbimento d'acqua per immersione e massa volumica.