Cos’è il cemento armato
Il cemento armato, conosciuto anche con il nome di calcestruzzo armato, è il materiale essenziale con cui si realizzano le opere civili. Le abitazioni moderne si ergono su di esso, dato che le fondamenta ed i pilastri sono realizzati con questo conglomerato cementizio. È così chiamato perché si ottiene unendo il calcestruzzo ad un’armatura di barre d’acciaio. La sua scoperta risale all’impero romano, dove però invece che le barre d’acciaio venivano usate delle barre in bronzo. Il cemento armato è importante soprattutto nei punti di una costruzione in cui più elementi si uniscono tra loro (come travi e pilastri nei punti in cui si congiungono alle pareti). Tale armatura, infatti, consente all'edificio di andare incontro a minori danni strutturali qualora si dovesse verificare un evento climatico avverso (soprattutto in caso di alluvioni e terremoti). Anche a livello domestico non è assolutamente complicato realizzarlo, dato che si tratta di un materiale da fai da te molto semplice da ottenere.
Come si realizza il cemento armato
Per realizzare il cemento armato bisognerà innanzitutto preparare il calcestruzzo. Per lavori di piccole entità sarà sufficiente prepararne un secchio o due, mentre per lavori più ampi si dovrà ricorrere ad un miscelatore automatico, ovvero una betoniera da muratore. Serviranno quindi polvere di cemento, calce, sabbia e acqua. In mancanza della sabbia si potrà anche utilizzare della ghiaia di piccole dimensioni. Questi elementi non vanno di certo mescolati a caso, altrimenti il calcestruzzo non si formerà mai. Indipendentemente dalla quantità di materiale che si desidera realizzare, bisognerà partire da tre parti di sabbia a cui andranno aggiunte due parti di polvere di cemento e una parte di calce. A questo punto si dovrà mescolare ed aggiungere dell’acqua a poco a poco, evitando di far diventare troppo liquido il composto. L’impasto andrà mescolato durante tutta la procedura, in modo che tutti gli elementi siano equamente distribuiti. Una volta che il calcestruzzo sarà pronto, andrà versato in una struttura creata con pannelli di legno che eviterà al materiale di fuoriuscire. Verranno poi opportunamente inserite al suo interno le barre d’acciaio e si attenderà l’asciugatura.
Caratteristiche del cemento armato
La prima caratteristica importante da ricordare del cemento armato è che per essere costruito a regola d’arte, deve avere un peso specifico pari a 25 KiloNewton (l’unità di misura della forza) per metro cubo. Con qualsiasi altro valore il materiale non potrà essere impiegato nella costruzione delle opere civili. Bisogna poi ricordare che per sua natura il calcestruzzo è un elemento molto resistente alla compressione, ma poco resistente alla trazione. Dall’altra parte, invece, abbiamo l’acciaio che è dotato di una grande resistenza alla trazione. La sinergia di questi due materiali fa si che gli edifici si muovano se sottoposti a scosse telluriche, ma difficilmente cadano. Un piccolo appunto poi sulle barre impiegate, che possono partire da 5 mm ed arrivare fino a 32 mm, con una lunghezza di massimo 14 mt. Tali barre possono essere inserite nel calcestruzzo sia orizzontalmente che verticalmente. Infine il cemento armato necessita di essere protetto dagli agenti atmosferici, onde evitare la degradazione nel tempo. Le barre infatti sono soggette all’ossidazione, mentre il calcestruzzo può essere corroso da diversi elementi (aria salmastra, fumi industriali, ecc).
Il cemento armato e la legge italiana
Il cemento armato ha un ruolo così importante nell’edilizia da essere regolamentato persino dalla legge italiana. Esistono infatti ben sette decreti ministeriali e quattro circolari che hanno per oggetto il cemento armato stesso. Il primo decreto ministeriale fu emanato il 20 novembre del 1987 e prendeva il nome di "Norme tecniche per la progettazione degli edifici in muratura". Esso stabiliva i parametri di resistenza meccanica e stabilità entro i quali doveva collocarsi il cemento armato per garantire sicurezza e durabilità agli edifici. Specificava inoltre le caratteristiche dei materiali che dovevano essere utilizzati per la sua realizzazione. L’ultimo decreto ministeriale in ordine di tempo, invece, è datato 14 gennaio 2008 e prende il nome di "Approvazione delle nuove norme tecniche per le costruzioni". In esso si parla di vita nominale di un’opera strutturale, vale a dire il numero di anni per i quali l’edificio possa essere utilizzato come abitazione o sede lavorativa. Tale numero di anni viene calcolato sugli anni di vita che si presume abbia il cemento armato in quella particolare zona abitativa (quindi considerando le sollecitazioni naturali a cui può essere sottoposto).
Il cemento armato precompresso
Per alcuni lavori industriali si può decidere di utilizzare il cemento armato precompresso. La precompressione è una tecnica industriale abbastanza moderna che permette di creare una certa tensione nella struttura del calcestruzzo armato. Questo permette di migliorare la resistenza del cemento. La precompressione può avvenire mediante due sistemi, entrambi regolamentati dalla legge. Il primo sistema prende il nome di cavi pre-tesi e prevede di stendere dei cavi elastici prima della gettata di calcestruzzo. I cavi si troveranno perciò all’interno della struttura. Quando i cavi tenderanno ad accorciarsi, il calcestruzzo ne impedirà il movimento e la compressione verrà quindi trasferita al calcestruzzo stesso. Il secondo sistema si chiama cavi post-tesi. Questa volta prima di gettare il calcestruzzo vengono collocate delle guaine all’interno delle quali passeranno poi i cavi. Quest’ultimi verranno infine messi in tensione per garantire la stabilità della costruzione.
Il cemento armato e l’arte
Nel corso dei secoli alcuni artisti hanno pensato di avvicinare il cemento armato all’arte, creando un connubio quanto mai inaspettato. È questo per esempio il caso di Giuseppe Uncini (1929 / 2008), pittore e scultore italiano famoso proprio per le sue opere in calcestruzzo armato. Il tema del "costruire" era per lui quasi un’ossessione. Egli amava lasciare in vista le matrici costruttive del cemento, le barre d’acciaio e le reti metalliche utilizzate nelle gettate di calcestruzzo. Con lui il cemento era in grado di far trasparire la sua anima più bella, tralasciando il ruolo di semplice materiale da costruzione. Ma vi sono anche altri esempi in cui il cemento armato è diventato arte. Basti pensare al Pantheon o alla basilica di Santa Maria del Fiore, strutture nelle quali il calcestruzzo armato è stato essenziale. In questo casi il cemento ha perso la sua connotazione di materiale grezzo, per diventare un tesoro dell’umanità.
Domande frequenti
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Qual è la ricetta corretta per preparare il calcestruzzo per il fai-da-te?Per realizzare correttamente il calcestruzzo, bisogna rispettare un preciso rapporto volumetrico tra gli ingredienti secchi: occorrono tre parti di sabbia, due parti di polvere di cemento e una parte di calce. È fondamentale mescolare bene questi componenti a secco prima di procedere. Successivamente, si aggiunge l'acqua gradualmente, continuando a mescolare vigorosamente per garantire una distribuzione uniforme. Attenzione a non esagerare con l'acqua: l'impasto non deve risultare troppo liquido, altrimenti perderebbe resistenza e proprietà meccaniche. Una volta ottenuta una consistenza omogenea, il materiale è pronto per essere versato nelle casseforme.
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Perché si usa l'acciaio insieme al cemento nel cemento armato?L'unione di questi due materiali nasce dalla complementarità delle loro resistenze meccaniche. Il calcestruzzo, da solo, è estremamente resistente alla compressione (quando viene schiacciato), ma molto debole quando subisce trazione (quando viene tirato). L'acciaio, al contrario, possiede un'eccellente resistenza alla trazione. Inserendo un'armatura di barre d'acciaio all'interno del calcestruzzo, si crea un composito che resiste efficacemente a entrambe le sollecitazioni. Questa sinergia permette agli edifici di assorbire meglio le sollecitazioni dinamiche, come quelle generate dai terremoti o da eventi climatici avversi, riducendo il rischio di cedimenti strutturali.
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Come si protegge il cemento armato dal degrado nel tempo?Il cemento armato richiede protezione perché è vulnerabile agli agenti atmosferici e chimici. Le barre d'acciaio interne sono soggette a ossidazione (ruggine) se esposte all'umidità e all'aria, mentre il calcestruzzo stesso può essere corrotto da aria salmastra, fumi industriali o altre sostanze aggressive. Per prevenire questa degradazione, è essenziale garantire una copertura adeguata del calcestruzzo sulle armature e mantenere l'intonaco o la superficie esterna integra. Eventuali crepe devono essere tempestivamente sigillate per impedire la penetrazione di umidità e agenti corrosivi, preservando così l'integrità strutturale e la durata dell'opera nel lungo periodo.
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Cosa distingue il cemento armato precompresso da quello tradizionale?Il cemento armato precompresso introduce una tecnologia avanzata per migliorare la resistenza strutturale attraverso la creazione preventiva di tensioni interne. Esistono due metodi principali: i cavi pre-tesi, dove fili elastici tesi vengono posizionati prima della colata del calcestruzzo; una volta indurito il materiale, i cavi tendono ad accorciarsi comprimendo il calcestruzzo. Nei cavi post-tesi, invece, si predispongono guaine nel calcestruzzo fresco, si inseriscono i cavi dopo l'indurimento e li si tesa successivamente. Questa precompressione compensa le forze di trazione che agiranno sull'opera, rendendola più adatta a grandi luci e carichi industriali rispetto al cemento armato ordinario.
