I leganti: materiali da costruzione

Leganti Inorganici

• Sono materiali da costruzione prodotti artificialmente attraverso trattamento ad alta temperatura di rocce disponibili sulla superficie terrestre come gessi, calcari e argille.
• Impastati con acqua, prendono una forma plastica, lavorabile e adesiva rispetto alle superfici delle pietre e dei mattoni con i quali possono essere poste a contatto o congiuntamente impastate.

Il Gesso

• È un legante inorganico ottenuto dalla pietra da gesso, una tipologia di pietra sedimentaria evaporschiale.
• La pietra da gesso è costituita prevalentemente da solfato di calcio e acqua (CaSO4.2H2O) e da impurezze quali silicati, alluminati, quarzo ossido di ferro in quantità non superiore al 10%.
• La produzione del gesso avviene attraverso diverse fasi di cottura e macinatura della pietra da gesso.
• Il gesso presenta una resistenza meccanica, una elevata porosità, isolamento termico e acustico, stabilizzazione dell'umidità degli ambienti chiusi.

La Calce

• È un legante inorganico ottenuto dalla pietra calcarea attraverso decomposizione termica a temperature tra gli 850/950°C.
• La calce viva viene poi spegnuta con acqua per ottenere la calce spenta, nota anche come grassello.
• La calce si divide in due tipi: calce viva (ossido di calcio) e calce spenta (idrossido di calcio o grassello).
• La calce può essere utilizzata per creare malte e calcestruzzi.

Calce Idraulica

• È un legante inorganico ottenuto attraverso la cottura di calcari argillosi o miscele di calcari e argille.
• La calce idraulica vera e propria è ottenuta per cottura di miscele di calcari e argille a temperature superiori a 900°C.
• La calce idraulica commerciale è costituita da cemento portland e filler, con proprietà meccaniche e lavorabilità migliorate rispetto alla calce originale.

Il Cemento

• È un legante idraulico finemente macinato che, mescolato all'acqua, forma una pasta che rappresenta e indurisce a seguito di reazioni di idratazione.
• Il cemento Portland è la base per la produzione della maggior parte dei cementi oggi utilizzati.
• La produzione del clinker, prodotto di cottura, avviene attraverso diverse fasi, tra cui la coltivazione della cava, la macinazione delle materie prime, la cottura e la miscela di gesso.
• Il clinker è costituito al 75/80% da silicato tricalcico (C3S) e silicato bicalcico (C2S), al 20/25% da alluminato tricalcico (C3A) e ferroalluminato tetracalcico (C4AF).
• Il calcolo di Bogue è un metodo per determinare la quantità delle quattro fasi mineralogiche del cemento Portland: C3S, C2S, C3A e C4AF.### Il Cemento
• I sacchi di cemento presentano lettere e numeri che forniscono informazioni sulle caratteristiche del prodotto, ad esempio la resistenza a compressione.
• Il cemento di miscela è formato da un mix di sostanze, come la calce, il silicato di calcio e altri componenti.

L'Idratazione del Cemento

• L'idratazione del cemento porta alla formazione di prodotti con bassa solubilità.
• La pasta cementizia è lavorabile inizialmente, ma diventa sempre meno lavorabile man mano che l'idratazione procede.
• La stagionatura è il processo di controllo delle condizioni ambientali per ottenere una completa idratazione del cemento.

Prodotti di Idratazione

• I prodotti di idratazione dei silicati sono responsabili della resistenza meccanica del cemento.
• Il gel di cemento (C-S-H) è composto da particelle solide a forma di filamenti o lamelle estremamente sottili.
• L'idrossido di calcio (portlandite) è un prodotto di idratazione dei silicati.

Caratteristiche del Gel di Cemento

• Il gel di cemento presenta una struttura porosa con tre tipi di pori: pori interstiziali, pori capillari e vuoti d'aria.
• La porosità del gel di cemento è influenzata dalla quantità d'acqua utilizzata nell'impasto.

Il Calcestruzzo

• Il calcestruzzo è un materiale composito formato da aggregati, cemento portland e acqua.
• Gli aggregati possono essere naturali, artificiali o riciclati.
• La lavorabilità del calcestruzzo dipende dalle proprietà degli aggregati e della quantità d'acqua utilizzata.

Proprietà degli Aggregati

• Gli aggregati hanno diverse caratteristiche come dimensioni e forma, superficie, porosità e proprietà meccaniche.
• La densità degli aggregati è influenzata dalla loro umidità e forma.
• La granulometria degli aggregati è misurata con un sistema di setacci.### Additivi per calcestruzzo
• Gli acceleranti e ritardanti hanno lo scopo di incrementare o ridurre la velocità di idratazione del cemento, riducendo o allungando il tempo di presa o di indurimento.
• Gli aeranti creano un sistema omogeneo di bolle d'aria con dimensione dell'ordine delle centinaia di micron dentro la matrice cementizia.

Lavorabilità del calcestruzzo

• La lavorabilità dipende dalla consistenza del calcestruzzo, che può essere misurata con il cono di Abrams.
• La consistenza del calcestruzzo è influenzata dal contenuto d'acqua e dalle caratteristiche geometriche degli aggregati.
• La lavorabilità può essere modificata aggiungendo acqua, additivi o cambiando le dimensioni degli aggregati.

Problemi del calcestruzzo

• La segregazione avviene quando le diverse frazioni granulometriche degli aggregati si separano tra loro, a causa di una quantità eccessiva di acqua e della fluidità dell'impasto.
• Il bleeding è la separazione dell'acqua di impasto, che può generare punti di debolezza nel calcestruzzo.

Resistenza a compressione del calcestruzzo

• La resistenza a compressione del calcestruzzo dipende dalla zona di transizione aggregato-pasta cementizia, dove sono presenti microfessure.
• La resistenza a compressione è influenzata dal rapporto acqua/cemento e dalle proprietà meccaniche del calcestruzzo.

Stagionatura del calcestruzzo

• La stagionatura richiede temperature e umidità controllate per raggiungere i valori di resistenza desiderati.

Calcestruzzi speciali

• I calcestruzzi ad alte prestazioni (H.P.C.) hanno una scelta e dosaggio particolarmente accurati degli ingredienti, per migliorare le prestazioni.
• I calcestruzzi leggeri hanno una densità inferiore a quella dei normali calcestruzzi, ottenuta aumentando il rapporto vuoto/pieno.

Degrado dei materiali

• L'acqua è uno dei maggiori agenti degradanti, poiché può provocare erosione e intaccare i materiali.
• Il gelo-disgelo provoca un aumento della concentrazione di acqua non congelata, che porta a sollecitazioni sulle superfici.
• La cristallizzazione salina avviene quando l'acqua evapora e i sali cristallizzano, provocando un'espansione dei cristalli.

Corrosione del calcestruzzo

• La corrosione del calcestruzzo avviene in ambiente basico, in presenza di ossigeno, e può essere accelerata dalla carbonatazione e dall'attacco dei cloruri.
• La carbonatazione distrugge il film passivo di ossido e rende possibile il processo corrosivo.