Classificazione del calcestruzzo: tipologie e caratteristiche principali

Classificazione del calcestruzzo: tipi e caratteristiche

È uno dei materiali da costruzione più noti e diffusi il cui utilizzo è trasversale in numerosi interventi di ristrutturazione: parliamo del calcestruzzo.

Un materiale molto particolare che è doveroso conoscere nel dettaglio anche e soprattutto per poter individuare la tipologia (ne esistono diversi tipi!) più adeguata alle proprie esigenze.

• Indice contenuti
• Cos’è il calcestruzzo e perché è importante la sua classificazione?
• Classificazione del calcestruzzo in base alla resistenza
• Tipologie di calcestruzzo in base alla composizione e all'utilizzo
• Classificazione in base alla durabilità e alle condizioni ambientali
• Classificazione del calcestruzzo in base alla permeabilità e alla resistenza all'acqua
• Parametri supplementari per la classificazione del calcestruzzo
• Utilizzo del calcestruzzo in progetti edilizi: considerazioni finali
• Conclusione

Cos’è il calcestruzzo e perché è importante la sua classificazione?

Il calcestruzzo è un materiale che si ottiene dalla miscelazione di quattro diversi componenti fondamentali, precisamente:

• cemento
• acqua
• sabia
• aggregati (ghiaia o pietrisco)

Entrando più nel dettaglio possiamo dire che il cemento è il legante che conferisce coesione alla miscela, mentre l’acqua attiva le reazioni chimiche del cemento con la sabbia che riempie i vuoti e gli aggregati che forniscono resistenza strutturale.

Già da questa prima definizione è possibile distinguere tra cemento e calcestruzzo con il primo che è un ingrediente del secondo. Non sono quindi sinonimo, ma due materiali estremamente diversi. Il cemento è una polvere fine ottenuta dalla cottura di calcare e argilla, che funge da legante.

Quando viene miscelato con acqua, si trasforma in una pasta che indurisce nel tempo. Il calcestruzzo, invece, è il prodotto finale ottenuto miscelando cemento, acqua, sabbia e aggregati. È il materiale effettivamente utilizzato nelle costruzioni.

Proprio perché si tratta di una miscela di quattro diversi componenti, il calcestruzzo può avere diverse configurazioni. Per questo motivo si ricorre a diverse tipologie di classificazioni utili a definire la tipologia id calcestruzzo più adatta per quel tipo di lavoro. La classificazione del calcestruzzo è fondamentale per diversi motivi.

Innanzitutto perché permette di ottenere la sicurezza strutturale degli edifici, ma anche perché ottimizza i costi di costruzione, assicura la durabilità nel tempo, rispetta le normative vigenti e permette di scegliere il materiale più adatto alle condizioni ambientali in cui si trova quella costruzione.

Classificazione del calcestruzzo in base alla resistenza

Una delle principali classificazioni del calcestruzzo è quella che fa riferimento alla sua resistenza. Questa si misura attraverso specifiche prove di compressione.

Le classi del calcestruzzo sono identificate da una doppia denominazione con il primo numero che indica la resistenza caratteristica su provino cilindrico, mentre il secondo numero la resistenza caratteristica su provino cubico.

Infatti la resistenza (che viene espressa in N/mm²) si misura dopo 28 giorni di maturazione, mediante prove di compressione eseguite in laboratorio su appositi provini, generalmente a forma di cilindro o cubo.

La misurazione della resistenza del calcestruzzo si ottiene tramite un processo articolato in diverse fasi. Nella prima viene prelevato il campione di calcestruzzo durante il getto per poi confezionare i provini standardizzati.

Questi vengono sottoposti a maturazione controllata per 28 giorni e poi utilizzati per le prove di compressione presso laboratori certificati. Il test di resistenza viene eseguito applicando un carico crescente, fino a ottenere la rottura del provino. In questo modo si misura la massima forza applicata e, quindi, la relativa resistenza.

Tipologie di calcestruzzo in base alla composizione e all'utilizzo

Un’altra distinzione importante di cui tenere conto è quella legata alla composizione e all’utilizzo del calcestruzzo. In questo contesto abbiamo:

• calcestruzzo ordinario
• calcestruzzo ad alte prestazioni (HPC)
• calcestruzzo resistente ai solfati
• calcestruzzo impermeabile
• calcestruzzo precompresso
• calcestruzzo autocompattante (SCC)

Calcestruzzo ordinario

Il calcestruzzo ordinario è il materiale da costruzione più diffuso grazie alla sua composizione essenziale, basata su cemento Portland, aggregati naturali e acqua.

Grazie alla semplicità dei componenti e al processo di lavorazione, questa tipologia si presta perfettamente a impieghi di base come pavimentazioni, sottofondi e edifici di piccola entità, dove le sollecitazioni meccaniche non sono particolarmente intense.

Il suo punto di forza risiede nel costo contenuto e nella maneggevolezza durante il getto e la finitura, ma è proprio questa semplicità a limitarne l’utilizzo in applicazioni strutturali complesse o in ambienti particolarmente aggressivi.

Calcestruzzo ad alte prestazioni (HPC)

Quando si richiedono prestazioni superiori, il calcestruzzo ad alte prestazioni (HPC) si rivela la soluzione ideale. Qui il legame cementizio è potenziato dall’aggiunta di cementi speciali, superfluidificanti e aggregati selezionati, capaci di garantire valori di resistenza superiori alla classe C40/50.

Questa formulazione, unita alla bassa permeabilità e all’elevata durabilità, rende l’HPC perfetto per strutture complesse come grattacieli, ponti a grande luce o opere esposte all’azione marina.

L’unico prezzo da pagare è un aumento dei costi di produzione e una maggiore cura nella posa in opera, necessaria per sfruttarne appieno le qualità.

Calcestruzzo resistente ai solfati

In ambiti dove il terreno o le acque contengono elevate concentrazioni di solfati, il calcestruzzo resistente ai solfati garantisce la protezione necessaria.

Grazie all’impiego di cementi di tipo SR e all’attenzione nel controllo delle dosi, questa miscela rispetta le specifiche tecniche della norma UNI EN 206 e offre maggiore sicurezza nelle fondazioni, nelle condotte fognarie e negli impianti industriali.

L’accuratezza nella selezione dei materiali e nel monitoraggio del processo di maturazione è fondamentale per preservare la durabilità delle strutture in ambienti particolarmente aggressivi.

Calcestruzzo impermeabile

Quando la tenuta all’acqua è essenziale, si utilizza il calcestruzzo impermeabile, caratterizzato da un rapporto acqua/cemento molto basso e dall’impiego di additivi impermeabilizzanti.

Questa formulazione garantisce valori di permeabilità inferiori a 10⁻¹² m/s, rendendola adatta a dighe, serbatoi, piscine e gallerie sotterranee.

Il controllo di qualità, attraverso prove di permeabilità standardizzate, assicura che ogni getto risponda al requisito di tenuta, evitando infiltrazioni e mantenendo nel tempo l’integrità della struttura.

Calcestruzzo precompresso

La tecnologia del calcestruzzo precompresso combina l’eccezionale resistenza del calcestruzzo con l’elasticità dell’acciaio, applicando tensione preventiva sui cavi d’acciaio incorporati.

Nella variante pre-tensionata questa tensione si esercita prima del getto, mentre nel post-tensionato dopo l’indurimento, garantendo in entrambi i casi una fessurazione minima e un’elevata capacità di sopportare forze di trazione.

Tale soluzione è ampiamente adottata in ponti, solai con grandi luci ed elementi prefabbricati, dove leggerezza e durabilità a lungo termine sono requisiti imprescindibili.

Calcestruzzo autocompattante (scc)

Il calcestruzzo autocompattante, noto anche come SCC, è studiato per fluire facilmente negli stampi senza bisogno di vibrazione, grazie all’elevato contenuto di finissimi e al dosaggio di superfluidificanti.

Questo materiale garantisce superfici omogenee e prive di difetti, perfette per componenti architettonici complessi o zone di difficile accesso ai tradizionali sistemi di compattazione. Oltre a semplificare le operazioni di cantiere, lo SCC assicura finiture di pregio e un risparmio di tempo nella fase di messa in opera.

Classificazione in base alla durabilità e alle condizioni ambientali

L’altra distinzione del calcestruzzo si basa sulla sua durabilità e la capacità di sopportare le condizioni climatiche. Per quel che riguarda la durabilità si fa riferimento alla capacità del calcestruzzo di resistere nel tempo a fenomeni fisico-chimici che potrebbero comprometterne l’integrità, sia strutturale che estetica.

A differenza della resistenza di cui abbiamo già parlato (che misura la capacità del calcestruzzo di sopportare carichi), la durabilità indica la capacità di resistere agli agenti esterni (gelo, acqua, fuoco, umidità, salinità e sostanze chimiche) che lo possono degradare.

È un parametro regolato dalla normativa europea UNI EN 206 e prevede diverse classificazioni in base alla classe di esposizione ambientale. Si pone attenzione a:

• resistenza ai cicli di gelo-disgelo
• resistenza agli agenti chimici
• resistenza al fuoco

Classi di esposizione ambientale

La normativa europea UNI EN 206 definisce con precisione le classi di esposizione ambientale, che rappresentano le diverse condizioni alle quali il calcestruzzo potrebbe essere soggetto durante la sua vita utile.

Ogni classe corrisponde a un determinato tipo di aggressione: si va dalla semplice esposizione all’aria asciutta fino al contatto con ambienti fortemente chimici o costantemente umidi.

Nella classe X0 rientrano tutte le strutture che non corrono rischi di corrosione o attacco, come ad esempio elementi interni non strutturali in ambienti asciutti.

Le classi XC1–XC4, invece, sono legate al fenomeno della carbonatazione, cioè la reazione tra l’anidride carbonica atmosferica e l’idrato di calcio presente nel calcestruzzo: un processo che, nel tempo, può compromettere lo strato di protezione dell’armatura.

Le classi XD1–XD3 sono associate alla penetrazione di cloruri non marini, come quelli usati per disgelare le strade, mentre le classi XS1–XS3 riguardano i cloruri di origine marina, che agiscono in modo ancora più aggressivo su opere in zone costiere o portuali.

Le classi XF1–XF4 valutano l'effetto dei cicli di gelo e disgelo, con o senza la presenza di agenti disgelanti. Infine, le classi XA1–XA3 riguardano l’esposizione ad agenti chimici come acidi, solfati o liquidi industriali aggressivi.

Resistenza ai cicli gelo-disgelo

Quando il calcestruzzo è esposto a climi rigidi, l'acqua assorbita nei pori può congelarsi, espandersi e causare microfessure o sfaldamenti. Per prevenire questo fenomeno, si aggiungono agenti aeranti che creano una rete di microscopiche bolle d’aria uniformemente distribuite. Queste bolle fungono da camere di espansione, riducendo la pressione interna generata dal congelamento.

Resistenza agli agenti chimici

In contesti industriali, agricoli o fognari, il calcestruzzo può essere aggredito da soluzioni acide, solfati, cloruri o altri composti corrosivi. In questi casi, si utilizzano cementi resistenti ai solfati (tipo SR) o cementi pozzolanici a basso contenuto di alcali. L'aggiunta di additivi specifici e una bassa porosità proteggono la matrice cementizia dall’attacco chimico.

Resistenza al fuoco

In caso di incendio, il calcestruzzo può perdere parte della sua capacità portante a causa dell’aumento termico. Per migliorarne la resistenza al fuoco, si adottano formulazioni con aggregati refrattari, fibre polipropileniche (che si sciolgono creando porosità utile alla dissipazione del vapore) o cementi speciali che ritardano la fessurazione esplosiva (spalling).

Classificazione del calcestruzzo in base alla permeabilità e alla resistenza all'acqua

Come abbiamo visto tra le tipologie di calcestruzzo c’è anche quello impermeabile, ovvero in grado di resistere all’acqua. Si tratta di un parametro molto importante, soprattutto nella costruzione di strutture idrauliche (serbatoi e dighe) nelle quali è fondamentale evitare infiltrazioni d'acqua. La permeabilità del calcestruzzo è classificata secondo diversi parametri:

La classificazione in base alla permeabilità dipende dalla quantità di acqua e dalla qualità degli aggregati utilizzati.

Fattori che influenzano l’impermeabilità del calcestruzzo

L’impermeabilità del calcestruzzo dipende da una serie di variabili che agiscono in sinergia già a partire dalla fase di progettazione della miscela.

Il primo elemento cruciale è il rapporto acqua/cemento: quanto più questo valore è contenuto, tanto più si riduce la porosità capillare interna, migliorando la capacità del materiale di opporsi al passaggio dei liquidi.

Anche il grado di compattazione gioca un ruolo fondamentale: una vibrazione ben eseguita e una corretta stagionatura favoriscono la densificazione della matrice cementizia, chiudendo i percorsi preferenziali all’acqua.

Non meno importante è la scelta del tipo di cemento, poiché cementi a lenta idratazione producono una struttura interna più compatta e meno permeabile.

A questi si affianca l’uso di additivi specifici, come impermeabilizzanti e riduttori d’acqua, che ottimizzano la lavorabilità e l’efficienza della miscela. Infine, anche la qualità degli aggregati – in particolare la loro forma e una corretta distribuzione granulometrica – incide sulla compattezza e, quindi, sulla resistenza alla penetrazione dell’acqua.

Tecniche per migliorare l’impermeabilità in opera

Oltre alla corretta progettazione del mix design, esistono soluzioni tecniche mirate per incrementare ulteriormente l’impermeabilità del calcestruzzo in fase di applicazione. Gli additivi cristallizzanti, ad esempio, reagiscono con i composti liberi del cemento per formare cristalli che sigillano i pori capillari durante il processo di idratazione.

L’inserimento di fibre sintetiche nella miscela aiuta invece a limitare la formazione di fessurazioni da ritiro, mantenendo la continuità del materiale anche in condizioni critiche.

Quando si vogliono proteggere le superfici esposte, si ricorre a trattamenti superficiali idrorepellenti, capaci di ridurre drasticamente l’assorbimento dell’acqua senza compromettere la traspirabilità del calcestruzzo.

In contesti estremi, infine, si utilizzano membrane protettive esterne, ideali per ambienti a elevata pressione idraulica o in presenza di sostanze particolarmente aggressive. Queste tecnologie, se ben combinate, permettono di ottenere strutture durevoli, affidabili e perfettamente impermeabili nel tempo.

Parametri supplementari per la classificazione del calcestruzzo

L’ultima distinzione di cui tenere conto è quella legata alla lavorabilità e alla consistenza. Si tratta di stabilire la capacità del calcestruzzo di essere modellato senza perdere in qualità (lavorabilità) e quanto sia denso, privo di vuoti e ben compattato dopo la sua posa e stagionatura (consistenza).

La consistenza viene misurata con il cosiddetto test di slump che prevede il riempimento di un cono metallico con il calcestruzzo fresco per poi misurare la variazione dell’altezza del materiale una volta rimosso il cono.

Un valore di slump più alto corrisponde a una miscela più fluida e facile da modellare, mentre un valore basso indica un calcestruzzo più rigido e compatto.

Infine bisogna considerare anche il modulo di elasticità del calcestruzzo. Si tratta di misura fondamentale per stabilire la capacità del calcestruzzo di resistere alle deformazioni elastiche sotto carico. Indica propriamente quanto il calcestruzzo si piega o si allunga quando viene sollecitato, e quanto riesce a tornare alla sua forma originale una volta che il carico viene rimosso.

Tra i parametri importanti utilizzati per analizzare e valutare il calcestruzzo ci sono anche il ritiro (contrazione del calcestruzzo durante l'indurimento), la viscosità (la resistenza al flusso del calcestruzzo fresco), il tempo di presa (la durata dell’indurimento iniziale) e il calore di idratazione (l’energia termica sviluppata durante l’indurimento).

Utilizzo del calcestruzzo in progetti edilizi: considerazioni finali

Questa panoramica sulla classificazione del calcestruzzo con le relative tipologie e caratteristiche ha reso maggiormente comprensibile come la scelta di questo materiale sia estremamente importante. La valutazione, infatti, deve tenere in considerazione diversi parametri, soprattutto:

• requisiti strutturali (dimensioni degli elementi, carichi previsti, vincoli architettonici)
• condizioni ambientali (clima locale, umidità relativa, presenza di agenti aggressivi)
• tempi di realizzazione (disponibilità, condizioni di cantiere, velocità di presa)
• aspetti economici (costo dei materiali, costi di manutenzione, complessità della lavorazione)

È evidente, quindi, che si tratta di un insieme complesso di valutazioni da fare che solamente un professionista può condurre in maniera adeguata. Inoltre, bisogna anche fare riferimento a quelle che sono le normative vigenti. In Italia, infatti, la produzione e l’utilizzo del calcestruzzo sono regolamentati da diverse norme, tra cui le più importanti sono:

• UNI EN 206: Specificazione, prestazione, produzione e conformità
• NTC 2018: Norme Tecniche per le Costruzioni
• Circolare applicativa: Istruzioni per l'applicazione delle NTC
• UNI 11104: Istruzioni per la progettazione e l'esecuzione di strutture in calcestruzzo

Queste normative hanno come obiettivo quello di consentire che il calcestruzzo assolva alle funzionalità per cui è stato scelto come materiale, permettendo che i progetti edilizi rispettino gli standard di sicurezza e durabilità. Per questo motivo è necessario anche prevedere un controllo qualità rigoroso che monitori le diverse fasi (progettazione, produzione, trasporto, posa in opera) per assicurare che il calcestruzzo sia realmente efficace e sicuro.

Conclusione

Questa lunga panoramica sulla classificazione del calcestruzzo ci ha permesso di comprendere come la scelta del materiale più adatto sia un aspetto cruciale nel processo di progettazione e realizzazione di opere edilizie sicure, durature e sostenibili.

Se stai progettando una costruzione e hai bisogno di consulenza sulla scelta del calcestruzzo giusto, contatta un esperto in edilizia per garantirti il miglior risultato.