8  Caratteristiche del calcestruzzo con cenere volante
La cenere volante è utilizzata nella produzione di calcestruzzi secondo due tipologie esecutive: L’inserimento di questo componente modifica le seguenti caratteristiche del calcestruzzo:
    8.1 La lavorabilità

Le ceneri volanti utilizzate nei conglomerati cementizi determinano di solito una maggiore lavorabilità dell’impasto o, a parità di lavorabilità, agiscono come riduttori d’acqua. Questa caratteristica dipende essenzialmente dalla granulometria delle particelle; la presenza di grani di piccole dimensioni è vantaggiosa per la richiesta d’acqua mentre la presenza di particelle grandi possono anche peggiorare la lavorabilità.

Il parametro che gioca un ruolo molto importante è quindi il passante a 45 ; le particelle sferiche che determinano una riduzione d’acqua sono molto abbondanti nella frazione al di sotto di 45 mentre quelle grosse, sopra i 45  sono caratterizzate da una forma molto irregolare e sono sfavorevoli a migliorare la lavorabilità.
 
 

Figura 8.1: Schematizzazione della dimensione e della morfologia delle particelle di cenere volante che favoriscono la riduzione o l'aumento della richiesta d'acqua per una determinata lavorabilità del calcestruzzo  
    8.2 Il tempo di presa
Le ceneri di tipo C presentano una leggera proprietà cementizia che è assente in quelle di tipo F. Le ceneri che contengono grandi quantità di calce, infatti, sono in grado di idratarsi e indurire moderatamente se miscelate con acqua. Questo permette di non modificare i tempi di presa dei calcestruzzi con ceneri di tipo C e, in determinate condizioni, questo può anche essere ridotto.

Le ceneri di tipo F, invece, non hanno questa caratteristica e il loro utilizzo nei calcestruzzi determina un allungamento dei tempi di presa e riducono le resistenza iniziali del conglomerato. In realtà il problema deve essere spostato sulla metodologia in base alla quale vengono utilizzate le ceneri di tipo F. Se le ceneri vengono aggiunte alla quantità di cemento il tempo di presa non subisce variazione ma se vengono utilizzate in parziale sostituzione del legante si registra un aumento del tempo di presa tanto maggiore quanto superiore è la percentuale di sostituzione del cemento. In tal caso, per limitare questo effetto sfavorevole alle brevi stagionature, è consigliato utilizzare un cemento più pregiato come il CEM I 42.5 R che garantisce un tempo di presa molto basso.

    8.3 Le resistenze meccaniche
La resistenza meccanica di un calcestruzzo con ceneri volanti è fortemente condizionato dal modo di utilizzo delle ceneri.

Se le ceneri sono in aggiunta al cemento, così come per il tempo di presa, le resistenza iniziali del conglomerato cementizio non registrano una sensibile variazione ed è possibile ottenere una valore più alto specie se vengono utilizzate le ceneri di tipo C.

Se le ceneri sostituiscono il cemento le resistenze iniziali hanno una notevole flessione in quanto la polvere non possiede nelle brevi stagionature la possibilità di idratarsi per formare i composti chimici responsabili delle caratteristiche meccaniche. Questo processo richiede molto tempo e solo dopo lunghi periodi di stagionatura le resistenze meccaniche di calcestruzzi con cenere diventano simili a quelle di calcestruzzi convenzionali aventi lo stesso dosaggio di legante espresso come cemento + ceneri volanti. Se la stagionatura è molto lunga le resistenza possono anche essere superiori a calcestruzzi senza cenere in quanto la lentezza d’idratazione crea una struttura interna più uniforme e quindi più resistente.

    8.4 Il calore d’idratazione
La lentezza delle reazioni chimiche alla base della presa e dell’indurimento delle ceneri, come per tutti i materiali pozzolanici, spiegano come il calore d’idratazione sia minore rispetto i calcestruzzi convenzionali a parità di dosaggio di legante (cemento + ceneri). Questo fenomeno rende molto adatto questo conglomerato a getti massivi come dighe e opere di notevole entità volumetrica. Le resistenze meccaniche che a breve termine sono basse vengono raggiunte dopo lunghi periodi di stagionatura senza creare danni alla struttura dovuti all’aumento di temperatura conseguente alle reazioni d’idratazione come la presenza di fessure dopo il getto.

Se le ceneri sono utilizzate in aggiunta al cemento non ci sono variazioni di comportamento dal calcestruzzo senza le polveri.

    8.5 Il Bleeding
Il calcestruzzo fresco può presentare fenomeni di segregazione ed essudazione di acqua (bleeeding) soprattutto in impasti magri, con aggregati non ben assortiti granulometricamente ed in particolare poveri di particelle fini.

L’aggiunta di ceneri volanti in un calcestruzzo è il sistema più semplice ed economico per risolvere questo inconveniente.

Come conseguenza della ridotta segregazione il calcestruzzo con ceneri volanti diventa anche più pompabile e presenza un miglior grado di finitura superficiale.

    8.6 La durabilità
L’introduzione di ceneri volanti nel calcestruzzo influenza anche la durabilità del conglomerato cementizio nei confronti dell’azione aggressiva ambientale. La reazione di pozzolanicità, infatti, sottrae alla matrice cementizia la componente idrosolubile rappresentata dalla porlandite e questo determina una maggiore stabilità del manufatto all’attacco solfatico, alla possibilità di formare composti espansivi come l’ettringite e all’attacco dei cloruri.

La reazione pozzolanica però ha il difetto di consumare una percentuale della portlandite presente nel calcestruzzo e la conseguente diminuzione della basicità. Questo fenomeno abbassa la protezione delle armature contro la corrosione nel caso di un attacco dell’anidride carbonica presente nell’aria (carbonatazione). E’ necessario ricordare, però, come il degrado dovuto alla carbonatazione dipende anche dalla permeabilità della struttura e la velocità di avanzamento di questo degrado è sotto controllo nei calcestruzzi di buona qualità che garantiscono un prodotto sufficientemente impermeabile.
 

Proprietà
Cenere volante di tipo F
in sostituzione
in aggiunta
Calore di idratazione

(gradiente termico)

 Diminuisce Non varia
Resistenza meccanica
 brevi stagionature diminuisce Aumenta di poco
lunghe stagionature Non cambia o migliora di poco Aumenta di poco
Durabilità
 resistenza al solfato Migliora Migliora
resistenza alla penetrazione dei cloruri Migliora Migliora
resistenza all’attacco del  Non varia non varia
riduzione della reazione alcali/aggregato Migliora Migliora
resistenza alla carbonatazione Peggiora di poco Migliora
resistenza al gelo Non varia Non varia