Presa del calcestruzzo

La presa (in inglese setting ) è un processo durante il quale un conglomerato a base cementizia, come il calcestruzzo o le malte di cemento , a seguito di una serie di iterazioni fisiche e chimiche tra cemento e acqua d'impasto (idratazione del cemento) perde la propria plasticità e lavorabilità e, nel giro di qualche ora, si irrigidisce.
Alla fine della fase di presa il getto mantiene la sua forma (non è più modellabile) pur non avendo ancora raggiunto le proprietà meccaniche finali.
A tale fase segue l' indurimento che si prolunga nel tempo crescendo asintoticamente, anche s equesto fenomeno si considera concluso entro i priimi 28 giorni poiché dopo tale periodo si è sviluppato oltre il 90% della resistenza meccanica complessiva.

Tra presa e indurimento non esiste soluzione di continuità.

L'insieme dei fenomeni chimico-fisici che innescano la presa e l'indurimento, vengono indicati con il temine maturazione . Tali fenomeni possono essere riassunti come segue.
Con la formazione dell'impasto i granuli di cemento si trovano ad essere circondati e separati uno dall'altro da un sottile velo d'acqua, con cui cominciano subito a reagire in superficie dando luogo ad uno strato di prodotti di idratazione.
Questo strato continua ad aumentare di volume a spese sia dell'acqua sia dei granuli di cemento sino a riempire tutto lo spazio disponibile tra quanto è rimasto dei grani in via d'idratazione.
L'insieme dei prodotti idrati, formati in gran parte di particelle estremamente piccole e fortemente imbibite d'acqua, costituisce una massa gelatinosa che con il proseguire delle reazioni e l'eliminazione di una parte dell'acqua subisce un progressivo processo di irrigidimento.
Le reazioni chimiche più importanti sono la formazione di alluminati e silicati idrati di calcio, i primi sono responsabili della presa, poiché si idratano molto rapidamente, ( contribuiscono in maniera poco significativa allo sviluppo della resistenza meccanica tranne che durante le prime ore), i secondi invece determinano l'indurimento ed a questi ultimi sono dovute le proprietà leganti del cemento e di conseguenza la resistenza meccanica del materiale.
Questo è dovuto principalmente alla morfologia dei prodotti idaratati, infatti i cristallli alluminati idrati di calcio hanno una la forma di lamine esagonali o cristalli cubici pertanto poco idonei allo sviluppo della resistenza meccanica che invece è facilitata dalla natura prevalentemente fibrosa dei cristalli di silicati idrati di calcio.
Questo è spiegabile nel seguente modo: quando i cristalli dovuti all'idratazione dei composti alluminati, ispessandosi iniziano a toccarsi fra loro collegando i granuli di C3A e C4AF adiacenti, il sistema perde la sua plasticità e inizia a fare presa.
Con il progredire dell'idratazione, iniziano a svilupparsi i prodotti fibrosi costituenti i prodotti di idratazione dei composti silicati; tali fibre, diventano col tempo sempre più numerose e lunghe e pertanto quelle delle particelle di C2S e C3S adiacenti, tendono ad intrecciarsi tra loro in maniera sempre più intima collegando sempre rigidamente i granuli, determinando l'indurimento e il progressivo aumento della resistenza meccanica del materiale.

La presa è fortemente influenzata dal cemento utilizzato e dalla temperatura.
La temperatura influenza la velocità del processo di idratazione del cemento; al crescere della temperatura diventa più rapido il processo di idratazione e di conseguenza si riducono anche i tempi di presa.
La presa comunque non deve avere inizio prima di 45 minuti dal momento dell'impasto deve avere termine prima di 12 ore.
Il tempo di presa può essere ridotto o aumentato mediante aggiunta nell'impasto di idonei additivi .

A temperature superiori ai 25 °C il processo di idratazione del cemento è tanto rapido da determinare una presa del calcestruzzo in tempi molto più ristretti del normale.
Il principale inconeniente è legato alla perdita di lavorabilità del calcestruzzo fresco.

Al di sotto dei 5 °C si ha un marcato rallentamento dei tempi di presa a causa del rallamento dell'idratazione del cemento.
Questo comporta maggiori tempi di stagionatura in cassero che vanno ad incidere sulla produttività del cantiere.
Sotto i -10 °C circa il processo di presa cessa.

Il tempo di presa può essere misurato per mezzo di un dispositivo chiamato ago di Vicat .

La presenza di nitrati del calcestruzzo accelera i tempi di presa ed indurimento nella pasta cementizia.

la presenza di zuccheri , solfati , piombo e zinco , ritardando la cinetica di idratazione del cemento rallenta i tempi di presa ed indurimento.

Si parla di presa anche quando il materiale legante è il gesso (malte di gesso) o la calce ( malte di calce ).
La presa del gesso è in genere rapidissima, da pochi minuti a qualche decina di minuti, in funzione della tipologia di gesso utilizzato.
Nei materiali a base di calce spenta (Ca(OH 2 )) il tempo di presa è variabile ed essendo legato essenzialmente alla reazione dell' idrossido di calcio con l' anidride carbonica atmosferica, ha una durata molto variabile, e dipendente, tra l'altro, dalle condizioni ambientali e dal substrato di posa.

• Enco Journal - H come hydratation
• F. Leonhardt, E. Monnig - Le basi del dimensionamento nelle costruzioni di cemento armato vol I- ETS

• Indurimento
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• Carbonatazione
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• Stagionatura