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2.5 Calore di idratazione
La reazione di idratazione di un cemento Portland è esotermica e sviluppa una
quantità considerevole di calore (fino a circa 120 cal/g).
La misura del calore di idratazione in funzione del tempo consente di seguire
l’andamento del processo di idratazione perché fornisce informazioni sulla
natura delle reazioni che stanno avvenendo.
I problemi associati all’entità e velocità del flusso termico sono
particolarmente critici in caso di manufatti di grosse dimensioni nei quali si ha
un basso rapporto superficie/volume, che risulta sfavorevole ad una efficace
dissipazione del calore svolto durante presa ed indurimento. Inoltre, poiché il
calcestruzzo raffreddandosi subisce un ritiro, se il raffreddamento non avviene
in modo uniforme si creano zone a ritiro differenziale e ciò dà luogo a tensioni
in grado di provocare fessurazioni anche molto profonde.
Come è mostrato in Figura 2.9, alle brevi stagionature il cemento Portland
mostra due diversi periodi di sviluppo di calore.
Il primo inizia all’atto dell’aggiunta di acqua, il flusso di calore diventa
massimo entro i primi cinque minuti dopodichè decade ad un valore molto
basso.
Il picco è attribuito alla somma di due contributi: il calore di dissoluzione dei
sali inorganici solubili e la rapida idratazione iniziale del C3A prima che si
stabilisca una sufficiente concentrazione di solfato di calcio nella fase acquosa.
Per un periodo variabile da 1 a 3 ore in funzione del tipo di cemento, il flusso
di calore è moderato e non si hanno variazioni significative nella plasticità
dell’impasto.
Trascorso tale periodo si osserva un nuovo picco che raggiunge il suo massimo
a circa 10 – 15 ore, sempre a seconda del tipo di cemento. Questo secondo
picco termico è associato alla rottura delle pellicole sui grani di C3S e C3A che
determina un aumento della velocità di reazione.
Nei cementi ad alto tenore di alluminati può manifestarsi un terzo ciclo
termico, individuato da un terzo picco o da una spalla nel tratto discendente del
secondo, intorno alle 12 – 18 ore. Si ritiene che questo picco sia riconducibile
ad una troppo rapida scomparsa del solfato di calcio dalla fase acquosa, prima
ancora che si sia formata una quantità di gelo C-S-H sufficiente a rallentare la
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