06 Calcestruzzi Percorsi Abilitanti Speciali Classe A016 Costruzioni, Tecnologia delle costruzioni e Disegno Tecnico prof. Adolfo F. L. Baratta Roma, 29 marzo 2014
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Calcestruzzi
Percorsi Abilitanti Speciali
Classe A016
Costruzioni, Tecnologia delle costruzioni e Disegno Tecnico
pro
f. A
dolf
o F
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Bara
tta
Roma, 29 marzo 2014
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Calcestruzzi
I calcestruzzi si ottengono dalla miscelazione di uno o più leganti con acqua, inerti fini (sabbia),
inerti grossi ed eventuali additivi: il calcestruzzo può essere pertanto definito come una miscela
di inerti grossi e malta.
Può essere gettato in opera (armato e non) oppure prefabbricato (armato e non).
Le dosi della composizione del calcestruzzo sono in funzione delle prestazioni da garantire.
Il dosaggio tipo per un metro cubo di impasto prevede:
1. 120,0-180,0 l di acqua;
2. 300,0 kg di cemento;
3. 0,420 m3 di sabbia (0,1-3,0 mm);
4. 0,840 m3 di ghiaia (10,0-30,0 mm). Rapporto acqua/cemento
120 l /300 kg = 0,40
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L’acqua deve essere priva di sostanze, quali elevate quantità di Sali, che possono alterare il
processo di indurimento o provocare fenomeni indesiderati.
Gli additivi che possono essere aggiunti sono:
- plastificanti, che migliorano la plasticità e la lavorabilità;
- espandenti, eliminano il ritiro ed esercitano una lieve azione espandente;
- acceleranti, che accelerano il tempo di presa;
- ritardanti, che allungano il tempo di presa;
- antigelo, che abbassano la temperatura di congelamento;
- alleggerenti, che migliorano le prestazioni termiche;
- incrementatori, che aumentano la resistenza a compressione;
- impermeabilizzanti, che conferiscono proprietà idrofughe.
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Calcestruzzi
Il calcestruzzo romano, avente per legante la pozzolana mista alla calce, fu impiegato dai
romani con il nome di betunium: dal nome latino deriva quello di beton usato oggi da francesi e
tedeschi. Si trattava di un conglomerato impiegato soprattutto per fondazioni, per murature di
grande spessore e, qualche volta, per riempire i cassettoni delle cupole compresi tra i costoloni
di muratura di mattoni.
In effetti già nel 13 a.C. Marco Vitruvio Pollione, nel “De Architectura”, descrive la
fabbricazione della malta e del calcestruzzo ottenuto da calce e frammenti di pietra.
Dal periodo romano attraverso il medioevo, per un lungo periodo la tecnica del calcestruzzo è
stata abbandonata a favore delle strutture in pietra o in laterizio e all’abilità delle maestranze
di cavatori, intagliatori e muratori.
A partire dalla seconda metà del Settecento e lungo tutto l’Ottocento, le sperimentazioni e le
osservazioni scientifiche permisero di riscoprire leganti adatti a ricostruire frammenti di
pietrisco e ghiaia in una pietra artificiale.
Sezione longitudinale del Pantheon.
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Calcestruzzi
Relativamente al Pantheon (Roma 118-127), alcuni rilievi hanno mostrato come nella struttura in
elevazione e nella cupola a cassettoni siano stati utilizzati calcestruzzi di diversa consistenza e
di diverso spessore cosicché il peso diminuisca progressivamente verso l’alto fino all’apertura.
1,35 m
1,50 m
43,40 m
9,00 m
4,50 m
7,30 m
4,40+1,60
6,00 m
4,25+1,75
6,00 m
A
B
C
D
E
F
4,40+1,60
6,00 m
Legenda
A = Calcestruzzo romano con
frammenti di tufo e pomice.
B = Calcestruzzo romano con
frammenti di tufo e
pietrisco.
C = Calcestruzzo romano con
frammenti di tufo e mattoni.
D = Calcestruzzo romano con
frammenti di tufo e mattoni.
Paramento esterno in
mattoni.
E = Calcestruzzo romano con
frammenti di tufo e
travertino. Paramento
esterno in mattoni.
F = Fondazioni in calcestruzzo
romano con frammenti di
travertino.
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Calcestruzzi
Rapporto
acqua/cemento.
Il rapporto acqua/cemento influenza la resistenza meccanica e ne determina la consistenza al
fresco e quindi la sua lavorabilità: quest’ultima è influenzata anche dalla granulometria degli
aggregati.
Il rapporto ottimale acqua/cemento è di 0,42 (compreso tra 0,35 e 0,45): al di sotto o al di
sopra di tale valore il calcestruzzo perde resistenza e durabilità.
% resistenza
meccanica
100
80
60
40
20
0,3 0,4 0,5 0,6 0,7
Resistenza 100% per rapporto
acqua/cemento pari a 0,4 dopo 28 giorni
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Calcestruzzi
Gli inerti devono essere costituiti da elementi non gelivi, privi di
parti friabili, polverulente, terrose e di sostanze comunque nocive
all’’indurimento del conglomerato ed alla conservazione delle
armature.
Per inerti si intende sabbia, pietrisco e ghiaia.
Sabbia Utilizzata per la realizzazione di malte.
Pietrisco Viene ricavato dalla frantumazione di roccia; deve essere
lavato per eliminare i residui di polvere propri della
lavorazione.
Ghiaia Di formazione naturale, può risultare non indicata nel
caso di forte disomogeneità dei singoli elementi dal
punto di vista chimico (presenza di elementi poco
resistenti come le arenarie), per la forma troppo
appiattita o per la presenza di elementi organici che ne
diminuiscono la resistenza.
In laboratorio la qualità degli inerti viene verificata controllando:
- il tenore di impurità organiche;
- il materiale passato al setaccio 0,075 UNI. Deve essere per la
sabbia inferiore al 3% in peso, per la ghiaia inferiore all’1% in
peso e per il pietrisco inferiore all’1,5% in peso;
- il coefficiente di forma C, che serve ad indicare come il pietrisco
o la ghiaia si avvicinano, come forma, a solidi sferici: tale
coefficiente deve essere maggiore di 0,15. Sabbia, pietrisco e
ghiaia.
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Calcestruzzi
Funzionamento del Cono di Abrams.
Per quanto concerne la lavorabilità, ai sensi della norma UNI 9418,
mediante il Cono di Abrams i calcestruzzi possono essere classificati in:
1. Classe S1 - Umidi (abbassamento da 0 a 4,0 cm);
2. Classe S2 - Plastici (abbassamento da 4,0 a 9,0 cm);
3. Classe S3 - Semifluidi (abbassamento da 9,0 a 15,0 cm);
4. Classe S4 - Fluidi (abbassamento da 15,0 a 20,0 cm);
5. Classe S5 - Colati o superfluidi (oltre i 20,0 cm).
Lo slump è la misura della lavorabilità del calcestruzzo.
Abbassamento
o Slump
10,0 cm
20,0 cm
30,0
cm
Asta graduata
Forma metallica
troncoconica
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Calcestruzzi
Classe di consistenza Slump (mm) Tipologia di struttura
Classe S1 (Umidi) 0-40 Pavimenti messi in opera con vibrofinitrice
Classe S2 (Plastici) 50-90 Strutture circolari (silos, ciminiere) messe in
opera con casseri rampanti
Classe S3 (Semifluidi) 100-150 Strutture non armate o poco armate
Classe S4 (Fluidi) 160-200 Strutture mediamente armate
Classe S5 (Superfluidi) >210 Strutture fortemente armate, di ridotta sezione
e/o complessa geometria
Classe di calcestruzzo e relativo impiego.
Coni di prova in calcestruzzo.
Riempimento del cono in 3 strati
successivi e costipamento con 25 colpi
dati con un pestello.
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Calcestruzzi
Resistenza elevata
Curva della distribuzione granulometrica degli aggregati inerti (Curva di Füller).
Resistenza scadente
Diametro dei fori del setaccio (mm)
Resistenza scadente
Perc
entu
ale
pass
ante
di peso
(%)
La dimensione massima degli inerti è funzione dello spessore del getto e delle modalità di
esecuzione dello stesso getto. Nel digramma di Füller l’arco compreso fra le due curve
costituisce il cosiddetto “fuso granulometrico”, entro il quale deve essere compresa la curva
granulometrica degli inerti.
Fuso granulometrico
Curva teorica di Füller
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Calcestruzzi
Curva di Füller
%P = (√ d/D) ∙ 100
Legenda
P = Peso di inerte passante al setaccio con fori di diametro d;
d = diametro del setaccio;
D = diametro massimo dell’inerte.
Esempio 1
Ipotizzando un calcestruzzo con inerti di diametro massimo 30 mm (D), per individuare la
percentuale di inerti di 8 mm (d) di diametro dovrà essere eseguito il calcolo di seguito indicato.
%P = (√ 7/30) ∙ 100 = (√ 0,23) ∙ 100 = 0,48 ∙ 100 = 48%
La quantità, in peso, di inerte di 4 mm di diametro passante al setaccio dovrà essere del 32%.
Esempio 2
Ipotizzando un calcestruzzo con inerti di diametro massimo 40 mm (D), per individuare la
percentuale di inerti di 4 mm (d) di diametro dovrà essere eseguito il calcolo di seguito indicato.
%P = (√ 4/40) ∙ 100 = (√ 0,10) ∙ 100 = 0,32 ∙ 100 = 32%
La quantità, in peso, di inerte di 4 mm di diametro passante al setaccio dovrà essere del 32%.
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Calcestruzzi
Resistenza
meccanica scadente
Curva con inerti fini
A
A
B
B
% in p
eso
degli inert
i
Il cemento non è sufficiente
a coprire la superficie degli
inerti
Il cemento copre la
superficie degli inerti e
riempie i vuoti tra gli stessi
C
C
Resistenza
meccanica elevata
√d/D ∙ 100
Diametro degli inerti
Il cemento ricopre la
superficie degli inerti ma
non riempie i vuoti tra gli
stessi
Curva con inerti grossi
Curva con distribuzione
ideale degli inerti
Distribuzione
granulometrica degli
aggregati inerti.
Resistenza
meccanica scadente
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Calcestruzzi
Calcestruzzo Massa volumica (kg/m3)
Leggero < 2.000
Normale 2.000 mv 2.800
Pesante > 2.800
Classificazione del calcestruzzo per massa
volumica.
Una classificazione riguarda la massa volumica: i calcestruzzi possono infatti essere definiti
leggeri, normali e pesanti. Un’ulteriore classificazione dipende dal dosaggio del cemento che, a
sua volta, dipende dall’impiego del calcestruzzo.
Un calcestruzzo si definisce magro quando il legante non è sufficiente per agglutinare
completamente le particelle di inerte (150,0-250,0 kg/m3). Il calcestruzzo magro ha una scarsa
resistenza meccanica, è piuttosto poroso ma ha un costo relativamente basso. Un calcestruzzo si
definisce grasso quando la pasta legante è in eccedenza e quindi avvolge con uno spesso strato
le parti di inerte (350,0-500,0 kg/m3): in questo caso ogni vacuo viene completamente riempito.
Un calcestruzzo grasso ha un’alta resistenza meccanica, è impermeabile ed ha un costo
piuttosto elevato.
Il calcestruzzo classificato in funziona di
resistenza meccanica, durabilità e lavorabilità.
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Calcestruzzi
Il principale criterio prestazionale di impiego del calcestruzzo riguarda la resistenza meccanica.
Il calcestruzzo ha un’eccellente resistenza a compressione: i valori di resistenza a compressione
variano da un minimo di 8-10 N/mm2 (80-100 kg/cm2) per quelli più scadenti, fino a 60-70
N/mm2 (600-700 kg/cm2) per quelli ottenuti con ottimi materiali e perfette tecnologie.
La resistenza a trazione di un calcestruzzo è piuttosto bassa e rappresenta una frazione della
resistenza a compressione: in genere si assume una resistenza a trazione e flessione pari ad 1/10
della resistenza a compressione ovvero nell’ordine di 1,5-2,0 N/mm2. Questa resistenza non
viene considerata nei calcoli in quanto lo sforzo di trazione che può verificarsi nelle strutture
viene interamente assorbita dall’armatura metallica.
La principale classificazione riguarda la resistenza caratteristica (Rck).
Tale resistenza è dedotta dalle prove a compressione a 28 giorni a cui sono sottoposti i provini. È
definita nell’allegato 2 del D.M. 09.01.1996 come “la resistenza a compressione al di sotto della
quale si può trovare soltanto il 5% dei provini”. La resistenza caratteristica è fissata dal
progettista delle strutture e dipende dall’impiego previsto: se per un certo calcestruzzo viene
assunto un certo valore medio come resistenza caratteristica, vuol dire che il 95% delle future
prove dovranno fornire un valore di resistenza uguale o superiore alla resistenza caratteristica
assunta.
Getto in calcestruzzo.
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Calcestruzzi
Prove di resistenza a compressione.
Il valore della resistenza caratteristica determina, secondo un metodo fissato per legge, la
classe (R) del conglomerato: la classe di resistenza si riferisce a prove da compressione a 28
giorni su provini cilindrici (altezza 30,0 cm e diametro 15,0 cm) utilizzati in Gran Bretagna,
Canada, Stati Uniti e Australia) o cubici (lato 15,0 cm) utilizzati in alcuni Paesi europei,
compresa l’Italia. Si considera una rottura buona quando si presentano dei tagli vicino ai 45°
(sforzi tangenziali originati dalla compressione); viceversa si considera una rottura cattiva se il
campione si sbriciola.
La resistenza caratteristica data da provini cilindrici o da provini cubici porta a risultati
differenti: si hanno quindi differenti valori di riferimento che sono indicati come fck nel primo
caso e Rck nel secondo. La relazione sperimentale tra provini cubici e cilindrici mostra il
seguente rapporto:
fck = 0,83 Rck ovvero Rck = 1,20 fck
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Calcestruzzi
Apparecchiatura per la
sformatura del provino.
Apparecchiatura per la rettifica. Apparecchiatura per la
verifica della planarità
delle facce.
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Classi di resistenza dei calcestruzzi
n. Classe di resistenza fck (N/mm2) Rck (N/mm2) Categoria
01. C8/10 8 10 Non strutturale
02. C12/15 12 15
03. C16/20 16 20
Ordinario
04. C20/25 20 25
05. C25/30 25 30
06. C30/37 30 37
07. C35/45 35 45
08. C40/50 40 50
09. C45/55 45 55
10. C50/60 50 60
Alte prestazioni 11. C55/67 55 67
12. C60/75 60 75
13. C70/85 70 85
Alta resistenza 14. C80/95 80 95
15. C90/105 90 105
16. C100/115 100 115
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Nel complesso del Waldspirale, sotto la guida del prof. P. Grübl dell’Università Tecnica di
Darmstadt, sono state sperimentate le applicazioni del calcestruzzo armato strutturale ottenuto
con aggregati riciclati. 17
Friedensreich Hundeertwasser, Waldspirale, Darmstadt (D) 1998-2001
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Friedensreich Hundeertwasser, Waldspirale, Darmstadt (D) 1998-2001
Planimetria generale.
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Friedensreich Hundeertwasser, Waldspirale, Darmstadt (D) 1998-2001
Il complesso presente forti caratterizzazioni
morfologiche, materiche e cromatiche.
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Calcestruzzo leggero
Per conoscere la resistenza di un calcestruzzo senza dover procedere alla rottura del campione
è stato ideato uno strumento, lo sclerometro, che risulta particolarmente utile nella verifica di
strutture ultimate. Di semplice utilizzo, determina la resistenza alla compressione di manufatti
in calcestruzzo.
Il suo funzionamento si basa su una potente molla che scaglia una massa con punta arrotondata
(percussore) contro la superficie di calcestruzzo da esaminare: a seconda della maggiore o
minore resistenza del calcestruzzo, il percussore rimbalza muovendo un indice su una scala
graduata; quanto più elevata è la resistenza del calcestruzzo tanto maggiore è il rimbalzo. In
effetti lo strumento misura la durezza d’urto, che dipende dalla resistenza del calcestruzzo:
un’opportuna taratura dello strumento permette infine di risalire alla resistenza a
compressione.
Elemento in calcestruzzo
Sclerometro
Scala graduata
90
Lo sclerometro consente di determinare la resistenza a compressione del calcestruzzo.
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Calcestruzzo leggero
I calcestruzzi leggeri sono quei conglomerati cementizi la cui massa volumica, variabile tra 800
e 2.000 kg/m³, è sensibilmente inferiore a quella di un calcestruzzo ordinario, solitamente
compresa tra 2.200 e 2.600 kg/m³.
La ridotta massa volumica del calcestruzzo leggero è imputabile alla presenza di un sistema di
vuoti i quali, oltre alla leggerezza, conferiscono al materiale delle buone proprietà d’isolamento
termico.
La produzione del calcestruzzo leggero si realizza sostanzialmente in tre modi ovvero:
1. sostituendo gli inerti ordinari con inerti leggeri naturali o artificiali caratterizzati da
un’elevata porosità e quindi da una ridotta massa volumica (calcestruzzi alleggeriti);
2. inglobando nella malta un sistema di bolle d’aria o di gas, mediante aggiunta all’impasto di
schiuma preformata (calcestruzzi cellulari);
3. utilizzando un inerte i cui granuli vengono legati da un sottile strato di cemento, in modo da
creare un sistema di alveoli grossolani tra i granuli dell’inerte (calcestruzzi alevolati).
Si tratta di materiali inorganici, non decomponibili, non combustibili, con buon isolamento
termico, di peso ridotto, che mantengono un’elevata precisione dimensionale.
L’impiego più diffuso dei calcestruzzi leggeri è come blocchi per pareti di tamponamento,
divisione e separazione, con buone prestazioni di isolamento termico e protezione al fuoco. I
blocchi possono essere posati in opera con malta, più raramente, o collante a strato sottile, più
frequentemente.
Calcestruzzo alleggerito, cellulare
e alveolato.
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Calcestruzzo cellulare
Nel 1914 a Yxhult, nel sud della Svezia, dei ricercatori scoprirono che mescolando al
calcestruzzo cementizio della polvere di alluminio si produce una reazione che genera idrogeno:
per effetto delle piccole bolle che si creano durante la reazione, il volume dell’impasto subisce
un incremento del 500% e il suo peso subisce una tale riduzione da poter essere paragonabile
con quello del legno.
Costituito da calce, sabbia, cemento e acqua con il nome di Yxhults Anghärdade Gasbetong,
dopo pochi anni è stato registrato come marchio mondiale sotto il nome Ytong (sintesi della
lettera iniziale della città natale e della parte terminale del termine betong).
In Germania è stato largamente impiegato per edifici a basso costo: nel 1952 l’allora ministro
dell’economia Ludwig Erhard consigliava l’uso di Ytong quale “materiale riconosciuto come
buono e moderno e allo stesso tempo economico”.
Lo sviluppo recente ha creato elemento di grande formato che possono essere posati con giunti
sottili.
La posa in opera
di blocchi in
calcestruzzo
cellulare.
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Inerti per calcestruzzi faccia a vista
Uno dei settori di ricerca più attivi è quello relativo alla sperimentazione di sabbie, ghiaia,
pietrisco e inerte grosso utilizzati per paramenti in calcestruzzo faccia a vista.
Sabbie
G
hia
ia
Pie
tris
co
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Herzog & de Meuron, Schaulager, Basel (CH) 2003
Il museo è caratterizzato da pareti rugose realizzate con un getto di calcestruzzo armato
additivato con un composto di ghiaia, ciottoli e scarti di demolizione.
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Herzog & de Meuron, Biblioteca, Eberswalde (D) 2000
Il fronte principale.
L’angolo murario.
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Herzog & de Meuron, Biblioteca, Eberswalde (D) 2000
I pannelli sono realizzati con un processo di fotoincisione che impressiona la superficie con
diverse gradazioni cromatiche che corrispondono ai differenti tempi di asciugatura della miscela
e alla successiva pulitura con getto d’acqua. Le immagini sono ottenute stampandole su una
sottile lastra di polistirene posta sul fondo della cassaforma del pannello.
Dettaglio del trattamento superficiale del
calcestruzzo.
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Herzog & de Meuron, Biblioteca, Eberswalde (D) 2000
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Calcestruzzo fotocatalitico TX mangia smog
Un problema dei calcestruzzi realizzati
con cementi bianchi è sempre stato
quello di non riuscire, proprio per la sua
colorazione caratteristica, a
“mascherare” lo sporco.
Il cosiddetto calcestruzzo mangia-smog
è realizzato additivando il cemento con
biossido di titanio (TiO2).
Il biossido di titanio è un pigmento
bianco da tempo utilizzato dalle
industrie farmaceutiche (ad esempio,
viene diffusamente impiegato nei
dentifrici e nelle gomme da masticare),
utilizzato per la prima volta in Giappone
(ma applicato a materiali ceramici e non
cementizi) e applicato con successo in
Francia e Belgio per la realizzazione di
tratti di pavimentazione urbana.
Processo di fotocatalisi su pavimentazione urbana.
Le sostanze inquinanti subiscono l’ossidazione
accelerata attraverso l’azione di fotocatalisi e si
trasformano in sostanza non più inquinanti.
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Calcestruzzo fotocatalitico TX mangia smog
La presenza di particelle di fotocatalizzatori nel cemento gli permette, una volta indurito, di
ossidare le sostanze inquinanti presenti nell’atmosfera (organiche e/o inorganiche) in presenza
di luce (naturale e/o artificiale).
L’azione fotocatalitica, grazie all’azione della luce, permette di distruggere gli inquinanti
atmosferici che vengono a contatto con le superfici cementizie, ossidandoli fino a trasformarli
in acqua e anidride carbonica: in questo modo agli agenti inquinanti viene a mancare il sub
strato su cui aderire lasciando inalterata la colorazione originaria.
L’uso del biossido di titanio applicato alle facciate degli edifici è inoltre in grado di ridurre
significativamente la quantità di ossido di azoto e altri residui dannosi nell’atmosfera.
Secondo studi effettuati dai promotori della ricerca, Italcementi e Global Engineering, rivestire
il 15% delle superfici a vista di una città con biossido di titanio ridurrebbe l’inquinamento del
50%.
Processo di fotocatalisi su pavimentazione urbana realizzata con
blocchetti di calcestruzzo TX.
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Richard Meyer, Chiesa Dives Misericordiae, Roma (I) 1998-2003
La chiesa progettata da Richard Meyer è costituita da 3 vele, la
più alta 26,0 m, ottenute come porzioni rettangolari di sfere
aventi identico raggio esterno e interno.
Ogni vela è composta da moduli prefabbricati (conci) di
calcestruzzo bianco ad alta resistenza: la vela esterna è
costituita da 78 conci, la vela centrale da 104 conci e la vela
interna da 176 conci.
I conci sono stati assemblati tra loro da dei giunti
appositamente studiati e da una armatura post-tesa costituita
da cavi (orizzontali e verticali) e da barre verticali.
“La barca della Chiesa che solca i mari del
Terzo millennio”.
Richard Meyer
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31
Calcestruzzo extrafluido
Il calcestruzzo extrafluido è ottenuto con inerti controllati
particolarmente sottili (<2,0 mm) e un lungo e sofisticato sistema
di lavorazione che consente di ottenere un impasto
estremamente omogeneo e liquido. Le prestazioni sono pari a
quelle di un calcestruzzo strutturale Rck 350.
Resistenza a flessione
Resistenza a compressione
A sinistra il Flowstone con inerti di sabbia di quarzo e a destra con
inerti di basalto.
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32
24H Architecture, Residenze Getsewoud, Nieuw Vennep (NL) 2003
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Per effetto della sua elevata fluidità, il
calcestruzzo extrafluido può essere gettato in
casseforme con strutture particolarmente
complesse. Con una temperatura di circa 20°C il
calcestruzzo extrafluido ha un periodo di
indurimento di sole 24 ore.
33
24H Architecture, Residenze Getsewoud, Nieuw Vennep (NL) 2003
Pannelli realizzati mediante stampaggio
in cassaforma di gomma a rilievo
modellate su sagome lignee.
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34
Calcestruzzo fibrorinforzato FRC
Schematizzazione dell’impasto calcestruzzo-fibre al
fine dell’ottenimento del calcestruzzo
fibrorinforzato.
Nei calcestruzzi fibrorinforzati (Fiber Reinforced Concrete) l’armatura è ottenuta con delle fibre
distribuite nella massa del calcestruzzo: tale accorgimento conferisce una maggiore resistenza
meccanica e un minore ritiro plastico all’impasto cementizio.
Le prime applicazioni sperimentali del FRC a livello strutturale furono realizzate negli Stati
Uniti per la esecuzione di pavimentazioni aeroportuali: l’impiego risale al 1962 con gli studi e il
conseguente brevetto depositato da James P. Romualdi (1929-1994) e Gordon B. Batson (1933).
Il principale vantaggio offerto dalle fibre è quello di migliorare la duttilità del conglomerato
nella fase successiva all'innesco del fenomeno fessurativo la presenza di fibre, pertanto
aumenta la tenacità del calcestruzzo. A dosaggi piuttosto elevati (volumi superiori al 2%) le fibre
migliorano anche la resistenza meccanica a trazione, flessione e taglio.
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Calcestruzzo fibrorinforzato FRC
L’aggiunta di fibre comporta tuttavia una riduzione della lavorabilità dell’impasto cementizio:
per sopperire a tale problema è necessario aggiungere all’impasto additivi superfluidificanti.
Le fibre possono essere utilizzatore per sostituire parzialmente (fibre non strutturali) o
totalmente (fibre strutturali) l’armatura convenzionale.
Le norme che prescrivono i dosaggi minimi del calcestruzzo fibrorinforzato sono:
- le Istruzioni CNR DT204: percentuale volumetrica minima di fibre pari al 0,3%;
- la norma UNI 11039: dosaggio minimo di fibre di acciaio pari a 25 kg/m³ ovvero 0,32% in
volume.
Il calcestruzzo fibrorinforzato viene utilizzato prevalentemente per pavimentazioni (industriali e
commerciali), prefabbricazione (tubazioni, pannelli, etc.), barriere autostradali (new jersey),
gallerie e opere provvisionali.
L’impasto del calcestruzzo fibrorinforzato.
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Calcestruzzo fibrorinforzato FRC
Le fibre utilizzate per il rinforzo del calcestruzzo.
Legenda
1-4. Fibre metalliche; 5. Fibre polipropileniche (PP); 6. Fibre di vetro.
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Norman Foster, Masdar Institut Campus, Masdar City (EAU) 2011
L’Istituto è costituito da un edificio principale, un centro di conoscenza e dagli alloggi per gli
studenti. Il complesso ha facciate self-shading, oltre 5.000 m2 di impianti fotovoltaici, aperture
protette da una reinterpretazione contemporanea di mashrabiya, un tipo di grata sporgente.
Vista notturna dell’istituto.
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Norman Foster, Masdar Institut Campus, Masdar City (EAU) 2011
Gli spazi interni all’aperto sono comunque molto
protetti dall’irraggiamento diretto.
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Norman Foster, Masdar Institut Campus, Masdar City (EAU) 2011
I pannelli in calcestruzzo rinforzato in fibra di vetro e sabbia locale favoriscono l’integrazione
con il contesto del deserto e riducono al minimo le operazioni di manutenzione.
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Calcestruzzo tessile
Il calcestruzzo fluido autocompattante rinforzato con fibre di tessuto (Concrete Cloth) consente
di realizzare strutture con elevati livelli prestazionali.
Il Concrete Cloth, ideato per realizzare le Concrete Canvas Shelters, è un calcestruzzo tessile
che consente di realizzare con la sola aggiunta di acqua (anche di mare) strutture che possono
essere utilizzate a sole 24 ore dalla loro realizzazione.
Calcestruzzo tessile.
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Calcestruzzo tessile
www.youtube.com/watch?v=LBHVKFCoYFc&feature=related
La successione realizzativa di una struttura di emergenza.
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Calcestruzzo tessile
Un insediamento di emergenza realizzato con il concrete cloth.
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Calcestruzzo trasparente LiTraCon
La recente invenzione del calcestruzzo
trasparente (brevettata nel 2002) è dovuta ad
una intuizione del giovane architetto
ungherese Aron Losonczi.
Il calcestruzzo trasparente, denominato
LiTraCon (Light Transmitting Concrete), è
composto dal tradizionale impasto di
calcestruzzo con l’aggiunta di fibre di vetro e
fibre ottiche: quest’ultime consentono la
trasmissione della luce anche attraverso setti
di elevato spessore.
La presenza delle fibre non altera il
comportamento meccanico del calcestruzzo:
tutto dipende però dal mix delle quantità dei
differenti componenti.
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Calcestruzzo trasparente LiTraCon
Il prodotto non può essere
lavorato in opera (richiede
tecniche di esecuzioni e
misure di controllo molto
elevate per renderlo
affidabile) ma viene distribuito
in elementi prefabbricati di
dimensioni differenti. È in
corso di sperimentazione la
versione termoisolante.
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Calcestruzzo trasparente LiTraCon
Attualmente il LiTraCon è in una posizione intermedia tra arte, architettura e industria. Di
grande interesse è l’apparente dicotomia tra trasparenza e pesantezza: sono pochi i materiali
che riescono a combinare queste due caratteristiche.
Molti noti architetti (Santiago Calatrava, Herzog e De Meuron, Norman Foster, Steven Holl, Jean
Nouvel, ecc.) si sono interessati a questo prodotto: la scarsa disponibilità di materiale e il
prezzo ancora troppo elevato (3.000 €/m2 per elementi di 10,0 cm di spessore) non ne hanno
favorito la diffusione.
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Calcestruzzo trasparente LiTraCon
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Giampaolo Imbrighi, Padiglione Italia, Shanghai (RC) 2010
Le superfici traslucide sono il risultato di una ricerca svolta in collaborazione tra l’Università
degli Studi La Sapienza di Roma e il Centro Ricerche Italcementi.
Il conglomerato trasparente (i.light) è stato ipotizzato per 3.774 pannelli (50x100x5 cm) con un
grado di trasparenza variabile tra il 20% e l'80% della propria superficie. L’impasto è composto
da calcestruzzo e resine plastiche che consentono il trasporto ottico della luce e delle immagini
senza comprometterne le caratteristiche di isolamento e di robustezza tipiche del materiale a
base cementizia.
I ricercatori hanno individuando la giusta formulazione di un premiscelato che consente di
mantenere le resine plastiche all’interno del materiale cementizio, per sua natura opaco, senza
creare fenomeni fessurativi e comprometterne la struttura. La soluzione, che può essere gettata
in opera, non ricorre alle fibre ottiche ed è quindi particolarmente adatta per una produzione
industriale.
Il padiglione in una vista notturna.
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Giampaolo Imbrighi, Padiglione Italia, Shanghai (RC) 2010
Dettaglio della facciata.
Le lastre in calcestruzzo sono fissate su una
sottostruttura costituita da scatolari in alluminio
(18,0x7,0 cm).
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