Calcestruzzo

Il calcestruzzo è un materiale importante per la realizzazione di diversi edifici e strutture. Si tratta di un composito composto da cemento Portland, sabbia, ghiaia o aggregato, e acqua in proporzioni variabili a seconda del compito.

Il calcestruzzo è utilizzato più di qualsiasi altro materiale artificiale al mondo. Dal 2006, ogni anno vengono prodotti circa 7,5 miliardi e mezzo di metri cubi di calcestruzzo - più di un metro cubo per ogni persona sulla Terra.

Gli ingredienti vengono mescolati insieme in una pasta, un po' come per fare l'impasto del pane. Il cemento viene poi versato in un telaio. Dopo qualche ora si indurisce. Il calcestruzzo si solidifica a causa di una reazione chimica nota come idratazione. L'acqua reagisce con il cemento, che lega gli altri componenti tra loro, creando alla fine un forte materiale simile alla pietra.

Il calcestruzzo viene utilizzato per realizzare marciapiedi, tubazioni, strutture architettoniche, fondazioni, autostrade, ponti, parcheggi a più piani, muri, pedane per cancelli, recinzioni e pali e persino imbarcazioni. Il suo più grande vantaggio è che unisce mattoni e pietre meglio di qualsiasi altro metodo conosciuto dall'uomo.

Il calcestruzzo è forte in compressione ma debole in tensione. Per alcuni scopi deve essere rinforzato con barre d'acciaio. Gli edifici in cemento armato possono essere realizzati per collegare tra loro tutte le parti, le fondamenta, i muri, i pavimenti e i tetti, ma la costruzione in cemento non rende gli edifici antisismici.

Il calcestruzzo è antico quanto il 5600 a.C. Non è stato inventato dai Romani, ma molto usato da loro. Alcuni tipi di calcestruzzo sono impermeabili, e alcuni tipi anche messi sott'acqua.

Il Pantheon di Adriano a Roma è un esempio di costruzione romana in cemento armato.
Il Pantheon di Adriano a Roma è un esempio di costruzione romana in cemento armato.

Vista esterna del Pantheon romano, ancora la più grande (43,4 m di diametro) cupola in cemento armato non rinforzato.
Vista esterna del Pantheon romano, ancora la più grande (43,4 m di diametro) cupola in cemento armato non rinforzato.

Un edificio moderno: Il municipio di Boston (completato nel 1968) è costruito in gran parte in cemento armato, sia prefabbricato che gettato in opera.
Un edificio moderno: Il municipio di Boston (completato nel 1968) è costruito in gran parte in cemento armato, sia prefabbricato che gettato in opera.

Calcestruzzo usato per costruire un edificio
Calcestruzzo usato per costruire un edificio

Additivi

Ci sono molti additivi per rendere il calcestruzzo più veloce, più lento, più forte, ridurre la corrosione e così via. I Romani scoprirono che l'aggiunta di cenere vulcanica produceva un calcestruzzo che si solidificava sott'acqua. I Romani sapevano anche che l'aggiunta di crine di cavallo rendeva il calcestruzzo meno soggetto a crepe durante la presa e che l'aggiunta di sangue lo rendeva più resistente al gelo.

Il calcestruzzo moderno fu realizzato nel 1756 dall'ingegnere britannico John Smeaton. Egli aggiunse al cemento ciottoli e mattoni in polvere. Nel 1824, l'inventore inglese Joseph Aspdin inventò il cemento Portland, che è rimasto il principale cemento utilizzato nella produzione di calcestruzzo. Bruciò insieme calcare e argilla macinati. Il processo di combustione cambiò le proprietà chimiche dei materiali e l'Aspdin creò un cemento più forte di quello che il semplice calcare frantumato da solo poteva produrre.

Il XIX secolo vide l'invenzione del cemento armato da parte del giardiniere francese Joseph Monier nel 1849 (brevettato nel 1867). François Coignet lo studiò e lo migliorò. Si tratta di cemento armato con barre d'acciaio, chiamate armature (tondini d'armatura). La fibra di vetro o la fibra plastica sta cominciando a sostituire le barre d'acciaio.

Molti prodotti chimici moderni possono essere aggiunti alla miscela per raggiungere obiettivi speciali. I "superfluidificanti" sono sostanze chimiche che migliorano la lavorabilità, ovvero la capacità di modellare il calcestruzzo prima che si sia indurito. I pigmenti possono cambiare il colore grigio opaco. Gli inibitori della corrosione possono ridurre la ruggine sulle barre d'acciaio. Il "trascinamento dell'aria" è il soffio di piccole bolle d'aria nel calcestruzzo prima dell'indurimento. Questo aiuta il calcestruzzo a sopravvivere al congelamento e allo scongelamento di un clima freddo. Le scorie dell'altoforno possono essere mescolate con il calcestruzzo. Trasforma il colore in bianco quasi puro e rende il calcestruzzo più forte.


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