Come il cemento guadagna forza e come accelerare l’indurimento

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Dopo il completamento del lavoro monolitico, inizia una fase piuttosto lunga di esposizione e guadagno di resistenza del cemento armato. Vi diremo quale tipo di cura necessita del calcestruzzo durante l’indurimento, come accelerarlo e quali fenomeni fisici e chimici accompagnano questo processo..

Come il cemento guadagna forza e come accelerare l'indurimento

Chimica di cura

La costruzione di strutture in cemento che soddisfano pienamente le caratteristiche del design è un’arte reale che non può essere compresa senza comprendere la complessa e continua sequenza di trasformazioni che avvengono nella struttura del materiale. I prototipi dei leganti per l’edilizia, che ricordano vagamente il cemento moderno, apparvero nel III o II millennio a.C. Tuttavia, la composizione e il rapporto dei componenti di tali miscele furono scelti esclusivamente sperimentalmente fino alla fine del 18 ° secolo, quando fu brevettato il cosiddetto “cemento romano”. Questa è stata la prima pietra miliare nell’approccio scientifico allo sviluppo del calcestruzzo strutturale..

Come il cemento guadagna forza e come accelerare l'indurimento

La natura chimica dell’indurimento del cemento moderno è molto complessa, comprende una lunga catena di processi che scorrono l’uno nell’altro, durante i quali si formano prima i legami chimici più semplici e poi legami fisici sempre più forti, che portano alla formazione di un materiale monolitico simile alla pietra. Non ha senso considerare questi processi in dettaglio per una persona inesperta in chimica come una scienza, è molto più utile valutare i segni esterni di tali fenomeni e il loro significato pratico.

Come il cemento guadagna forza e come accelerare l'indurimento

Nella costruzione moderna, viene utilizzata principalmente la miscela di cemento Portland, composta da argilla cotta, gesso e calcare e dal punto di vista della chimica – da ossidi di calcio, silicio, alluminio e ferro. Le materie prime primarie vengono sottoposte a trattamento termico e macinazione fine, dopodiché i componenti vengono miscelati in una proporzione definita con precisione. Lo scopo principale della trasformazione nel processo di produzione è quello di distruggere i legami chimici e fisici naturali delle sostanze, che vengono successivamente ripristinati in presenza di acqua. Il cemento, a differenza dell’argilla e della calce non trattate, indurisce non per essiccamento, ma per idratazione, quindi bagnarlo dopo l’indurimento finale non porta ad ammorbidire e ad aumentare la viscosità.

Forza del calcestruzzo

A differenza dei leganti atmosferici, che si induriscono rapidamente in aria, il cemento indurisce per quasi tutta la durata delle strutture in calcestruzzo. Ciò è dovuto al fatto che le sostanze rimangono nello spessore del prodotto congelato che non hanno avuto il tempo di reagire con l’acqua. Infatti, nella produzione di una miscela di calcestruzzo, l’acqua viene aggiunta ad essa in una quantità che è ovviamente insufficiente per la reazione di tutte le particelle del legante minerale. Ciò è dovuto al fatto che l’aumento del contenuto di acqua nel calcestruzzo porta alla sua delaminazione, al significativo restringimento durante l’indurimento e alla comparsa di stress interni.

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Tuttavia, i resti di minerali continuano a reagire, poiché il calcestruzzo ha un contenuto di umidità diverso da zero nel suo spessore. Per questo motivo, il suo indurimento non si verifica all’istante, ma per molto tempo. Di tutto il periodo di indurimento, si può distinguere il periodo più intenso, che per il cemento sul cemento Portland è di 28-30 giorni. Se durante questo periodo il prodotto in calcestruzzo si trova in condizioni appropriate, assume il 100% della resistenza del progetto. Allo stesso tempo, in soli 6-8 giorni di indurimento, la resistenza del calcestruzzo raggiunge il 60-70% della forza del marchio e un terzo della forza di progettazione che il prodotto acquisisce già in 2-3 giorni.

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Specifiche stagionali

L’indurimento delle miscele su un legante di cemento è accompagnato da due processi: un leggero aumento di volume e rilascio di calore. Per questo motivo, il corso di indurimento delle reazioni può variare in modo significativo a seconda delle condizioni esterne..

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Per prima cosa devi affrontare l’aumento di volume. Questo processo presenta alcuni vantaggi pratici: facilita la separazione più semplice della cassaforma e pre-allunga il rinforzo, aumentando la qualità dell’adesione e permettendo all’acciaio di percepire il carico di trazione quasi immediatamente dopo il suo verificarsi, aggirando la fase di deformazione elastica. Le conseguenze negative dell’espansione sorgono in situazioni in cui il calcestruzzo è vincolato dalla forma, ad esempio quando si versano massetti in calcestruzzo, tasselli in strutture monolitiche prefabbricate e produzione di prodotti in casseforme rigide permanenti. In tali casi, è necessario un dispositivo shell comprimibile per compensare l’espansione lineare..

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Il rilascio di calore può avere effetti sia positivi che negativi. Per prima cosa devi capire che il riscaldamento della massa di cemento indurente è più pronunciato nelle prime 50 ore dopo la preparazione della miscela. L’intensità del riscaldamento aumenta in proporzione alle dimensioni del prodotto, poiché è più difficile rimuovere il calore dal calcestruzzo. È inoltre necessario tenere conto del fatto che il calcestruzzo con un elevato contenuto di cemento si surriscalda più che di bassa qualità.

A basse temperature dell’aria, la capacità del calcestruzzo di riscaldarsi durante l’indurimento rende relativamente facile mantenere le normali condizioni di temperatura. Nonostante il fatto che in condizioni normali il segno di temperatura minima per i lavori in calcestruzzo sia +5 ° C, è possibile versare i prodotti in una cassaforma fissa in polistirene espanso anche in presenza di gelo fino a -3 ° C: il proprio rilascio di calore consentirà di mantenere la temperatura richiesta. Anche le normali strutture in calcestruzzo possono essere protette con materiali isolanti per mantenere il regime di temperatura desiderato o per equipaggiare serre in cui viene semplicemente mantenuta una temperatura positiva. È importante notare che dopo che il calcestruzzo ha fissato il 50-60% della sua forza, il gelo non ha un effetto distruttivo, per il motivo che la maggior parte dell’acqua è già riuscita a reagire. Tuttavia, il tasso di indurimento scende quasi a zero, che deve essere preso in considerazione nel determinare il tempo di esposizione.

Come il cemento guadagna forza e come accelerare l'indurimento

Nella stagione calda, il riscaldamento naturale della miscela di calcestruzzo ha un effetto negativo. L’acqua evapora dalla superficie troppo rapidamente, inoltre, il riscaldamento provoca un’espansione lineare, accompagnata dall’apertura di crepe, inaccettabile durante l’indurimento del calcestruzzo. Pertanto, i prodotti voluminosi esposti al sole devono essere costantemente inumiditi e raffreddati con acqua corrente almeno nei primi 7-10 giorni dopo il versamento. Per il resto del tempo di indurimento, il calcestruzzo può rimanere sotto la copertura del film di polietilene.

Accelerazione dell’impostazione e sviluppo della forza

A seconda del marchio, il calcestruzzo impiega 20-30 ore per prendere finalmente forma, dopo di che può essere versato abbondantemente con acqua per intensificare il processo di vulcanizzazione. Le alte temperature favoriscono anche l’indurimento accelerato, ma solo a condizione che il riscaldamento sia uniforme per l’intero spessore del prodotto colato. Quindi, nelle fabbriche di prodotti in calcestruzzo, l’indurimento viene accelerato versando vapore sul prodotto ad una temperatura di 70-80 ° C, ma bisogna ricordare che il riscaldamento sopra i 90 ° C è distruttivo per l’indurimento del calcestruzzo.

Come il cemento guadagna forza e come accelerare l'indurimento

La massima velocità di sviluppo della resistenza può essere garantita dal corretto rapporto acqua-cemento della miscela preparata, stabilito da GOST 30515 2013. È inoltre possibile accelerare il processo aggiungendo vari additivi: cloruro di calcio, solfato di sodio e cloruro, carbonato di sodio (soda). Ma va ricordato che l’uso degli acceleranti di presa è limitato dal loro contenuto limitante, nonché dal tipo di struttura in calcestruzzo, dalla marca di cemento e rinforzo e dal tipo di cemento utilizzato. GOST 30459–96 può fornire maggiore chiarezza su questo problema..

In conclusione, va notato che nell’ingegneria civile, la necessità di accelerare l’indurimento del calcestruzzo è estremamente rara. Il calcestruzzo acquisisce la maggior parte della forza del marchio abbastanza rapidamente, quindi, nel caso di pavimenti colati o nastri rinforzati, le operazioni di costruzione possono essere continuate già 7-10 giorni dopo il completamento delle opere monolitiche. Se stiamo parlando delle fondamenta, allora non ha quasi senso accelerare l’indurimento: la base dell’edificio deve subire un restringimento entro un anno in modo che lo strato di terreno di supporto abbia il tempo di stabilizzarsi e una possibile distorsione possa essere eliminata con uno strato correttivo o durante la costruzione della scatola.

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