Classi del calcestruzzo: quali sono le classi di resistenza del calcestruzzo?

La classificazione del calcestruzzo per classi di resistenza è un elemento fondamentale per garantire l’adeguatezza e la sicurezza delle strutture in calcestruzzo armato. Le norme UNI EN 206 e UNI 11104 stabiliscono criteri precisi per questa classificazione, basandosi sulla resistenza a compressione del materiale. La resistenza a compressione è una misura della capacità del calcestruzzo di sopportare carichi senza subire deformazioni permanenti o cedimenti, ed è indicativa della qualità e della durabilità del calcestruzzo stesso.

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Le classi di resistenza sono fondamentali nella progettazione delle strutture in calcestruzzo, poiché permettono ai progettisti di selezionare il tipo di calcestruzzo più adatto alle specifiche esigenze di un progetto, garantendo al contempo la sicurezza e la durabilità della struttura. La scelta della classe di resistenza adeguata è quindi essenziale per ottimizzare le prestazioni del calcestruzzo in termini di resistenza meccanica, durabilità e resistenza agli agenti atmosferici e chimici, contribuendo in modo significativo alla qualità complessiva e alla longevità delle costruzioni in calcestruzzo armato.

I provini utilizzati per testare la resistenza a compressione del calcestruzzo sono fondamentali per determinare la classe di resistenza. Esistono due tipi principali di provini: cubici e cilindrici. I provini cubici, con dimensioni di 150 mm per lato, sono utilizzati per misurare la resistenza caratteristica cubica (fck,cube), mentre i provini cilindrici, con un diametro di 150 mm e un’altezza di 330 mm, sono utilizzati per determinare la resistenza caratteristica cilindrica (fck,cyl). La differenza nei valori di resistenza misurati tra i due tipi di provini è attribuita alla loro forma, con i provini cubici che tendono a mostrare una maggiore resistenza a causa della loro forma più compatta e meno slanciata rispetto ai cilindrici.

La classe di resistenza del calcestruzzo è espressa in termini di megapascal (MPa) e si riferisce alla resistenza a compressione che il calcestruzzo deve garantire al termine di 28 giorni dalla sua fabbricazione, momento in cui si assume che abbia raggiunto una resistenza significativa. Le classi di resistenza sono variabili e vanno da valori più bassi, adatti per applicazioni meno esigenti in termini di carichi, a valori più alti per strutture soggette a sforzi maggiori.

Classi di resistenza calcestruzzo

La classificazione delle classi di resistenza del calcestruzzo, come definita dalla norma UNI EN 206, gioca un ruolo cruciale nella determinazione delle proprietà meccaniche del calcestruzzo e nella sua idoneità per vari usi nella costruzione. Questa classificazione distingue tra calcestruzzi normali e pesanti da una parte, e calcestruzzi leggeri dall’altra, basandosi sulla loro densità e resistenza.

Calcestruzzi normali e pesanti

Per i calcestruzzi normali e pesanti, la designazione della classe di resistenza segue un formato standard: una lettera “C” seguita da due numeri. Questi numeri indicano rispettivamente la resistenza caratteristica cilindrica (fck,cyl) e quella cubica (fck,cube) misurata in megapascal (MPa). La resistenza caratteristica è definita come il valore al di sotto del quale si prevede che la resistenza di solo il 5% dei campioni testati cada.

• Non strutturali: calcestruzzi designati come C8/10 o C12/15 sono considerati non strutturali, implicando che sono adatti per applicazioni che non richiedono alte prestazioni meccaniche, come riempimenti o fondazioni di leggerezza.
• Ordinari NSC (Normal Strength Concrete): questa categoria include calcestruzzi con classi di resistenza da C16/20 a C45/55. Sono i più comuni nelle costruzioni civili e industriali, adatti per la maggior parte delle strutture, inclusi edifici residenziali, commerciali, e infrastrutture.
• Ad alte prestazioni: calcestruzzi classificati come C50/60 fino a C60/75 offrono elevate prestazioni in termini di resistenza e durabilità. Sono spesso scelti per strutture esposte a carichi elevati o ambienti aggressivi.
• Ad alta resistenza: le classi più elevate, da C70/85 a C100/120, indicano calcestruzzi ad alta resistenza, utilizzati in applicazioni speciali che richiedono eccezionali capacità portanti, come piloni di ponti, grattacieli, e altre strutture critiche.

Calcestruzzi leggeri

Per quanto riguarda i calcestruzzi leggeri, la classificazione segue una logica simile, ma con l’uso della lettera “LC” seguita dai valori di resistenza, per distinguere queste miscele dai calcestruzzi normali e pesanti. I calcestruzzi leggeri sono caratterizzati da una minore densità, ottenuta incorporando aggregati leggeri nel mix, e sono preferiti per ridurre il peso complessivo delle strutture, migliorare l’isolamento termico e acustico, e diminuire le sollecitazioni sul terreno.

Importanza della classificazione

La classificazione delle classi di resistenza del calcestruzzo è essenziale per gli ingegneri e i progettisti, poiché consente di selezionare il tipo di calcestruzzo più adatto alle specifiche esigenze di un progetto, garantendo sicurezza, affidabilità e durabilità delle strutture. La scelta della classe di resistenza adeguata influisce direttamente sulla qualità della costruzione, sulla sua capacità di resistere nel tempo a carichi e condizioni ambientali, e sulle sue prestazioni generali.

La classificazione dei calcestruzzi leggeri, indicata con la sigla “LC” seguita dai valori di resistenza caratteristica cilindrica e cubica, riflette le specifiche prestazioni di questi materiali sotto carichi di compressione. Rispetto ai calcestruzzi normali e pesanti, i calcestruzzi leggeri presentano una densità ridotta, ottenuta attraverso l’uso di aggregati leggeri, come argilla espansa, scisto espanso, o perlite, nel mix di calcestruzzo. Questa caratteristica li rende particolarmente adatti per applicazioni che beneficiano di una riduzione del peso strutturale, miglioramento dell’isolamento termico e acustico, e riduzione delle sollecitazioni esercitate sulle fondazioni e sul terreno sottostante.

Classi di resistenza dei calcestruzzi leggeri

Le classi di resistenza per i calcestruzzi leggeri, come definito dalla normativa, sono diverse e coprono un ampio spettro di prestazioni meccaniche, con le seguenti designazioni:

• LC8/9 a LC20/22: queste classi sono tipicamente utilizzate per elementi strutturali che richiedono una resistenza minore, come parti non portanti di edifici o come materiale di riempimento isolante.
• LC25/28 a LC55/60: queste classi si adattano a un uso più strutturale, permettendo la realizzazione di elementi portanti con requisiti di resistenza moderati a elevati.
• LC60/66 a LC80/88: indicano calcestruzzi leggeri ad alte prestazioni, adatti per applicazioni speciali che richiedono una combinazione di leggerezza e alta resistenza.

Limiti e applicazioni secondo il DM 14 Gennaio 2008

Il DM 14 gennaio 2008 stabilisce parametri specifici per l’uso dei calcestruzzi leggeri, ponendo particolare attenzione alla densità, che non deve essere inferiore a 1800 kg/m^3, e identificando le classi limite per applicazioni strutturali in LC20/22 e LC55/60. Questo significa che per le applicazioni strutturali standard, i calcestruzzi leggeri devono rientrare in queste classi di resistenza, garantendo sia la leggerezza desiderata che adeguati livelli di resistenza meccanica.

Le classi di resistenza al di sotto di LC20/22 possono essere considerate per applicazioni meno critiche, dove la resistenza meccanica non è il fattore predominante, mentre le classi superiori a LC55/60 fino a LC80/88 si rivolgono a soluzioni ingegneristiche avanzate che richiedono materiali con prestazioni eccezionali in termini di leggerezza e resistenza.

Importanza nella progettazione

La scelta della classe di resistenza appropriata per i calcestruzzi leggeri è cruciale nella progettazione di elementi strutturali e non strutturali. Questa selezione influisce non solo sul comportamento meccanico dell’elemento sotto carichi applicati ma anche su altre proprietà rilevanti come isolamento termico, acustico, e la reazione al fuoco. Inoltre, l’uso di calcestruzzi leggeri può contribuire significativamente alla riduzione del peso delle strutture, con vantaggi diretti sulla dimensione delle fondazioni e sulla sostenibilità generale del progetto, grazie alla riduzione dell’uso di materie prime e alla diminuzione dell’impatto ambientale associato alla costruzione.

Classi di esposizione del calcestruzzo.

Le classi di esposizione del calcestruzzo sono fondamentali per definire le misure preventive e protettive da adottare nella formulazione del calcestruzzo e nella progettazione delle strutture, al fine di garantire la loro durabilità in specifici ambienti aggressivi. Queste classi aiutano a identificare i potenziali rischi ambientali che possono compromettere l’integrità e la funzionalità del calcestruzzo e dell’armatura nel tempo. Di seguito sono elencate le sei principali classi di esposizione, ognuna delle quali corrisponde a un diverso tipo di aggressione ambientale:

• Assenza di rischio di corrosione dell’armatura: questa classe indica condizioni ambientali in cui non ci sono fattori specifici che possono causare la corrosione delle armature in acciaio all’interno del calcestruzzo. È l’ambiente meno aggressivo per il calcestruzzo.
• Corrosione delle armature indotta da carbonatazione: la carbonatazione è un processo chimico che riduce il pH del calcestruzzo, rendendo possibile la corrosione dell’armatura in acciaio. Questa classe si riferisce ad ambienti in cui il calcestruzzo è soggetto a questo tipo di rischio.
• Corrosione delle armature indotta da cloruri esclusi quelli provenienti dall’acqua di mare: gli ioni cloruro, ad eccezione di quelli derivanti dall’acqua di mare, possono penetrare nel calcestruzzo e corroderne l’armatura. Questa classe di esposizione riguarda ambienti esposti a cloruri, come quelli vicini a strade trattate con sali disgelanti.
• Corrosione delle armature indotta da cloruri presenti nell’acqua di mare: questa classe si applica a strutture esposte direttamente all’acqua di mare o a spruzzi marini, dove la presenza di cloruri è significativamente più alta.
• Attacco dei cicli di gelo/disgelo con o senza disgelanti: le strutture esposte a cicli di gelo e disgelo, specialmente se in presenza di sali disgelanti, possono subire danni a causa dell’espansione dell’acqua gelata all’interno dei pori del calcestruzzo, portando a crepature e distacchi.
• Attacco chimico da parte di acque del terreno e acque fluenti: questa classe comprende le esposizioni a sostanze chimiche aggressive presenti in acque del terreno o in acque fluenti, che possono reagire chimicamente con il calcestruzzo causandone il degrado.

La conoscenza e l’identificazione corretta della classe di esposizione sono essenziali per scegliere la composizione del calcestruzzo più adeguata e le tecniche di protezione necessarie a garantire la longevità e la resistenza della struttura in condizioni ambientali specifiche. La selezione di un calcestruzzo con la classe di resistenza e le proprietà adatte a resistere agli agenti aggressivi identificati può significativamente ridurre il rischio di danni e prolungare la vita utile delle strutture in calcestruzzo.

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