Calcestruzzo ed alte temperature di servizio

1 - premessa
Una corretta valutazione dei problemi posti dalla temperatura di esercizio di una struttura in calcestruzzo non può prescindere da un esame, seppure sommario, dei fenomeni che si generano nei conglomerati cementizi con il progredire del livello termico di esposizione.
 
Sino a circa 200° C le prestazioni meccaniche restano praticamente invariate. Si verifica la fuoriuscita dell’acqua dei pori capillari e, in misura più ridotta, dell’acqua dei pori del gel ( A ).
Anche a circa 400° C le prestazioni meccaniche non subiscono decrementi significativi. L’acqua dei pori del gel è completamente evaporata e si manifestano contrazioni in parte compensate dalle dilatazioni ( B ).
Nell’intervallo compreso fra 400 ed 800° C viene liberata l’acqua chimicamente combinata dall’idrossido di calcio (calce libera) e, in misura inferiore, l’acqua chimicamente combinata dagli idrati, con scomposizione della pasta di cemento tanto maggiore quanto più elevata è la presenza di calce libera.
Le resistenze meccaniche, aderenza compresa, decrescono rapidamente ( C ).
In realtà, una scomposizione, seppure parziale, della pasta di cemento, ha già inizio attorno ai 500° C (F), in particolare con conglomerati cementizi ricchi di calce libera (idrossido di calcio).
Attorno ai 900° C si verifica una presa di tipo ceramico, con un ripristino di resistenze meccaniche soltanto apparente e formazione di un composto simile alla “terracotta” ( E ), privo di effettive prestazioni meccaniche e di aderenza.

2 - considerazioni
Sulla base dei fenomeni accennati è possibile ipotizzare calcestruzzi ordinari, opportunamente modificati, per temperature di servizio sino a 500 - 600° C, mentre per temperature superiori è necessario ricorrere a conglomerati specifici, in termine di leganti ed aggregati coerentemente selezionati.
Anche nella progettazione dei calcestruzzi impropriamente definiti “ordinari” dovranno però essere poste particolari attenzioni atte a “governare”, per quanto possibile, i fenomeni derivanti dall’innalzamento delle previste temperature di esercizio.
Fra gli accorgimenti riconosciutamente efficaci per migliorare il comportamento del calcestruzzo in presenza di elevate temperature di servizio possono essere richiamati:
2.1- Riduzione del tenore di calce libera (idrossido di calcio) poiché le reazioni più pregiudizievoli in ordine alla stabilità ed al mantenimento delle prestazioni meccaniche, sono rappresentate dai processi di scomposizione e reidratazione della calce libera (idrossido di calcio) che cominciano a manifestarsi attorno ai 500° C.
 
Il contenimento del tenore di calce libera (idrossido di calcio) può essere conseguito mediante una ridotta presenza di cemento Portland, con il ricorso a miscele di cementi Portland ed Al-luminosi, nonché con l’addizione significativa di MICROSIL 90 (microsilicati selezionati) che, come è noto, attraverso la reazione “superpozzolanica” reagiscono con la calce libera trasformandola in silicati ed alluminati di calcio a più elevata stabilità termica.

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