IL CALORE DI IDRATAZIONE

Se hai mai toccato una struttura in calcestruzzo appena disarmata sai bene che il calcestruzzo è caldo, questo perché le reazioni di idratazione del cemento, come noto sono esotermiche.

In ogni caso, l’andamento della curva di sviluppo nel tempo dell’idratazione è sempre suddivisibile in fasi distinte di accelerazione e decelerazione.

Dal diagramma sotto è possibile notare che le fasi di massima accelerazione si hanno dopo le prime ore dal getto.


Esistono numerosi fattori che influenzano l’accelerazione e la decelerazione dei processi di sviluppo di calore.

Semplificando potremo affermare che si ha un’accelerazione in presenza di:


  • Alte temperature ambientali

  • Alta finezza del clinker


Sempre semplificando diciamo che la decelerazione, invece, è favorita da:


  • Aggiunte minerali in parziale sostituzione del clinker

  • Additivi riduttori d’acqua che permettano anche una riduzione del cemento

  • Additivi ritardanti che rallentano i processi di idratazione.



AGGIUNTE MINERALI


I fumi di silice sono un sottoprodotto dell’industria del silicio e delle leghe ferro-silicio e hanno doti di micropozzolanicità.

Si presentano come sferette con dimensioni comprese tra 0,01 e 1 mm, cioè 50-100 volte più piccole di quelle del cemento. Queste reagiscono con l’idrossido di calcio così come la pozzolana, le ceneri, le loppe d’altoforno. La ridotta dimensione consente il posizionamento delle particelle nei pori capillari e le doti pozzolaniche consentono la formazione di legami aggiuntivi a quelli di idratazione del cemento.

Questa attività facilita la saturazione di parte dei pori capillari, diminuisce la porosità del calcestruzzo e quindi la permeabilità, oltre a migliorarne le prestazioni meccaniche.


ALTRI FATTORI COINVOLTI


La temperatura del calcestruzzo sarà la risultante della temperatura di idratazione del cemento e lo scambio di calore che avviene con l’esterno dal momento che è quasi impossibile lavorare in condizioni adiabatiche.


Vanno quindi considerati alcuni fattori:


  • Lo spessore della struttura da gettare

  • La temperatura dell’aria e la ventilazione

  • La coibenza delle casseforme

  • La conducibilità termica del calcestruzzo



Il Δ Termico fra la superficie esterna del calcestruzzo e il suo nucleo in casi estremi può essere di molte decine di gradi e nel caso di getti massivi può perdurare per lunghi periodi, anche anni. Quando il ΔT è notevole si può andare incontro ad un certo grado di espansione termica differenziale.


Questo fatto può portare allo sviluppo di fessurazioni che possono compromettere stabilità, permeabilità e durabilità della struttura.


Il nucleo della struttura, molto più caldo, va incontro ad una certa dilatazione termica, capace di indurre significativi sforzi di trazione sulle zone corticali, che restano invece immuni da fenomeni espansivi.


Un valore di Δ T accettabile tra nucleo e zona corticale, secondo alcuni modelli previsionali, è compreso fra i 20 e i 25 °C.

Alcune misure che si possono adottare per mantenere il valore di ΔT all’interno dei limiti di accettabilità sono:


  • Minimizzare il contenuto di cemento a parità di prestazioni meccaniche

  • Privilegiare l’uso di cementi di miscela (tipo II, III, IV o V, meglio se «B»)

  • Ricercare il massimo rapporto possibile tra volume aggregati e volume cemento

  • Utilizzare aggregati con diametro massimo relativamente elevato

  • Utilizzare aggiunte minerali in parziale sostituzione del cemento

  • Utilizzare additivi ritardanti

  • Scegliere il miglior momento della giornata in cui effettuare il getto

  • Nei climi freddi rimuovere i casseri il più tardi possibile

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