Cemento armato: cos’è? Utilizzo, vantaggi e svantaggi.

Il cemento armato è un materiale, composto da calcestruzzo e tondini di acciaio, che presenta una notevole resistenza alla compressione per cui è utilizzato per realizzare gran parte delle opere edili.

Cemento armato: cos’è? Utilizzo, vantaggi e svantaggi

Che cosa è il cemento armato?

Il cemento armato, o più propriamente calcestruzzo armato, è uno dei materiali utilizzati per la realizzazione di opere civili sia nel settore delle infrastrutture e quindi: ponti, gallerie, dighe, strade, ferrovie, etc.; sia nel settore dell’edilizia e quindi edifici sia residenziali che industriali.

Il cemento armato è un materiale composito e come tale costituito dall’unione di due elementi:

  • Calcestruzzo. Miscela di: legante, sabbia, ghiaia ed acqua.

Approfondisci la composizione del calcestruzzo.

  • Armatura. Tondini di acciaio (in percentuale molto contenuta se paragonata a quella del calcestruzzo) con diametro solitamente < 3 centimetri sagomati ed interconnessi sino a formare una sorta di gabbia.

L’armatura è annegata nel calcestruzzo fluido che a sua volta è contenuto in una sorta di stampo che è la cassaforma. Cassaforma che verrà eliminata dopo qualche giorno dalla gettata quando il calcestruzzo sarà indurito.

Il cemento armato nasce dall’esigenza di dover aumentare la resistenza agli sforzi di trazione del calcestruzzo che di base già possiede una ottima resistenza alla compressione. Nasce così l’idea di inserire, ove necessario, all’interno della miscela, tondini di acciaio (materiale con ottima resistenza alla trazione). La perfetta aderenza tra il calcestruzzo e le barrette di acciaio fa si che le sollecitazioni di trazione interne al calcestruzzo si trasferiscano totalmente allo scheletro in metallo che le neutralizza, mentre quelle di compressione saranno sopportate dalla massa del calcestruzzo stesso.

Per aumentare l’aderenza del calcestruzzo all’armatura si utilizzano dei tondini non perfettamente lisci ma con risalti in superficie.

Il calcestruzzo armato può essere realizzato:

  • in fabbrica come moduli prefabbricati (pilastri, solai, panelli di pareti, etc.) che saranno poi assemblati sul luogo della costruzione;
  • in cantiere ossia direttamente sul luogo della costruzione con una gettata del calcestruzzo nella cassaforma in cui si è precedentemente montata l’armatura.

E’ evidente che il materiale realizzato in cantiere ha un controllo delle caratteristiche più approssimato di quello dei moduli prefabbricati. Per contro l’assemblaggio di questi può dar luogo a problemi nei nodi di giunzione.

Si ricorre perciò ai moduli prefabbricati ad esempio quando le condizioni climatiche possono essere tali da pregiudicare il meccanismo di presa ed indurimento del calcestruzzo (esempio temperature inferiori ai -5°C) o quando la struttura da realizzare richiede un preciso controllo delle quantità dei suoi componenti.

Caratteristiche del calcestruzzo armato. Vantaggi e svantaggi.

La sinergia tra calcestruzzo e armatura in acciaio conferiscono al cemento armato una gamma di proprietà tali da renderlo il materiale più utilizzato in edilizia.

Le sue caratteristiche più comuni sono:

  • Buona resistenza delle opere con esso realizzate alle varie tipologie di sollecitazioni strutturali a cui potranno essere sottoposte e quindi resistenza alle sollecitazioni di compressione e trazione ma anche resistenza flessionale e torsionale

Cemento armato precompresso.

Per migliorare ulteriormente la resistenza alla trazione del cemento armato è possibile sottoporlo alla tecnica della precompressione  che consiste nel sottoporre l’acciaio a trazione,  prima o dopo la gittata di calcestruzzo, per compensare fessurazioni successive.  

La tecnicahe  può essere realizzata con due sistemi:

  • a cavi pre-tesi o aderenti che viene operata prima della gittata di calcestruzzo.

  • a cavi post-tesi o a cavi scorrevoli che viene operata dopo la gittata.

Approfondisci le caratteristiche del cemento armato precompresso.

 

  • Ottima durabilità delle strutture con esso realizzate. Per un certo tempo si è addirittura pensato che esse fossero indistruttibili. In realtà anche il calcestruzzo armato subisce l’attacco chimico dei sali contenuti nell’acqua, degli inquinanti atmosferici, dalla salsedine marina, etc., composti che a lungo andare tenderanno a disgregarlo. Condizione indispensabile per una sua buona durata è che i ferri dell’armatura siano completamente ricoperti dall’impasto di calcestruzzo. Infatti, quando detta copertura è imperfetta l’armatura metallica tenderà ad ossidarsi. Il processo di ossidazione determina un aumento del suo volume e la condizione induce tensioni nella struttura che tenderà a disgregarsi.
  • Buona resistenza al fuoco. Il calcestruzzo armato ha una ottima resistenza al fuoco. Si definisce resistenza al fuoco di un prodotto da costruzione la sua capacità a conservare, quando sottoposto ad un processo termico prestabilito, per un tempo predeterminato:
    • resistenza meccanica R;
    • tenuta (blocca fiamme, fumi e gas di combustione) E;
    • isolamento termico (blocca/attenua trasmissione del calore) I.
  • Buona monoliticità delle strutture realizzate. Una volta che è trascorso il periodo di stagionatura minima che è di 28 giorni il calcestruzzo armato assume una compattezza simile a quella di un unico blocco di roccia dotato di elevata durezza.
  • Possibilità di realizzare strutture con forme scarsamente vincolate. La fluidità del calcestruzzo appena impastato e la possibilità di poter sagomare a piacimento casseforme e tondini della gabbia consentono di realizzare strutture con linee particolarmente ardite. La fluidità del calcestruzzo è ovviamente una diretta conseguenza della quantità di acqua presente nella miscela. Ma acqua in eccesso riduce drasticamente la resistenza alla compressione del calcestruzzo indurito. Per ovviare a detto inconveniente si aggiungono alla miscela di base del calcestruzzo additivi con proprietà fluidificanti. Questi consentono di mantenere bassa la percentuale di acqua, condizione che conferisce al calcestruzzo indurito elevati livelli di resistenza a compressione.
  • Facile reperibilità ed economicità dei componenti elementari del calcestruzzo armato (cemento di Portland, sabbia, ghiaia, tondini di acciaio).
  • Relativa facilità e rapidità nell’esecuzione anche in ambienti difficili ed utilizzando mano d’opera non eccessivamente specializzata.

Tutte le caratteristiche fin qui elencate costituiscono i vantaggi del cemento armato rispetto agli altri materiali di costruzione equivalenti.

Tuttavia ad  esse bisogna aggiungere le rimanenti caratteristiche che costituiscono i contro e precisamente:

  • Peso elevato. Il calcestruzzo armato ha un peso specifico consistente e quindi per poter soddisfare alle prestazioni desiderate le strutture dovranno avere un peso consistente.
  • Isolamento termoacustico scadente. Il cemento armato come il calcestruzzo ha scarsa attitudine a bloccare i flussi di calore che lo attraversano ed attenuare/bloccare le onde sonore.
  • E’ poroso e teme l’umidità di risalita per capillarità e pertanto se le strutture realizzate (fondamenta, pilastri, solai) poggiano su terreni interessati da falde acquifere o eccessivamente umidi richiedono interventi impermeabilizzanti con cemento osmotico.
  • Calcolo progettuale delle strutture non semplice e comunque, per ottemperanza alle norme, a cura di tecnici abilitati.
  • Difficoltà di smaltimento ed eventuale recupero dei componenti di base alla demolizione della struttura.

Utilizzo del calcestruzzo armato.

Come si è già accennato il calcestruzzo armato è largamente utilizzato in edilizia in special maniera da quando si è iniziato a costruire con dei precisi canoni per contrastare i possibili effetti di eventuali terremoti. Tanto usato che è possibile affermare che praticamente non esiste costruzione che non abbia almeno una parte, seppure piccola, realizzata con esso. A mo’ di esempio riportiamo solo qualcuno degli utilizzi più comuni:

  • Edifici per civili abitazioni;
  • Edifici per usi industriali;
  • Ponti;
  • Strade;
  • Dighe;
  • Porti.

Supervisore: Giuseppe Travaglione
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