ITCT20110001A1 - Resistenza e conservazione nei secoli delle barre di acciaio per lavori in cemento armato - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE
Titolo: “Resistenza e Conservazione nei secoli delle barre di acciaio per lavori in cemento armatoâ€
MATERIALI DA COSTRUZIONE
BITUME
Nome generico attribuito a miscele di idrocarburi naturali o ottenuti per distillazione nella lavorazione dei grezzi di petrolio o miscele di entrambi.
I bitumi possono essere:
) Naturali; 2) Distillati;
) Bitumi naturali;
I bitumi naturali, reperiti in giacimenti da masse oscure fino a nere o impregnanti rocce porose, sono provenienti dalla distillazione avvenuta naturalmente a bassa temperatura nel corso dei millenni in grezzi petroliferi affiorati al livello superficiale e venuti a contatto con ossigeno atmosferico.
I primi materiali impiegati per l' impermeabilizzazione furono gli asfalti colati, costituiti da una miscela di inerti e di bitumi.
Queste miscele esistono anche allo stato naturale in Abruzzo ed in Sicilia (Ragusa), che compresse con appositi mezzi tecnologici venivano ridotte in pani denominati: “pani di asfalto†. Pane di asfalto pronto per essere rammollito ed impiegato - nel passato -per lavori stradali, oggi non più utilizzato (vedasi tavola disegno n.9).
Si trata di sabbie impregnate originariamente dei grezzi petroliferi, distillati nel corso dei secoli e che hanno formato le rocce asfaltiche, queste estrate dai giacimenti, vengono raffinate e compresse in pani.
Successivamente i pani vengono fusi per riscaldamento e impiegati in vari lavori, specie stradali, ma ormai sono in disuso.
) Bitumi distillati
I bitumi distillati sono provenienti dalla distillazione - diciamo -artificiale (per distinguerla da quella naturale che avviene nei giacimenti) ad alta temperatura in poche ore, di grezzi di petrolio. I bitumi distillati ormai sono impiegati in tutti i lavori di impermeabilizzazione, di manti stradali, ecc.
Deti bitumi, negli impianti di produzione, vengono versati in autocisterne alla temperatura di circa 100°C, trasportati negli impianti di betonaggio e riversati in grandi serbatoi dove rimangono alla stessa temperatura, pronti per l’uso.
) Per i lavori stradali, detti bitumi vengono confezionati con degli inerti, formando così i conglomerati bituminosi.
) Per i lavori di impermeabilizzazione invece i bitumi vengono versati in appositi fusti di 1.100/200 e fatti raffreddare. Successivamente i fusti vengono trasportati nei luoghi di impiego ove vengono riscaldati alla temperatura di circa 300°C, e poi spalmati sulle terrazze, sui ponti in costruzione ecc., formando i manti bituminosi.
Oggi però i manti bituminosi o tradizionali sono stati sostituiti da quelli prefabbricati - guaine - che hanno trovato impiego su larga scala.
Classificazione.
La classificazione dei bitumi si compie in base alle caratteristiche fisiche e chimiche (temperatura di rammollimento, penetrazione, viscosità , duttilità , infiammabilità , solubilità nei vari solventi, ecc.).
Il bitume naturale viene spesso miscelato con il bitume artificiale residuato dalla distillazione dei grezzi petroliferi o con pece o con catrame ecc, e quindi non à ̈ sempre possibile fare una sicura distinzione fra queste varie classi di composti. La distinzione dei vari bitumi naturali avviene a seconda della provenienza, ma anche a seconda della distinzione di impiego.
Caratteristiche
Il bitume possiede le seguenti caratteristiche:
- Presenta frattura vetrosa concoide, cioà ̈ frattura a superficie curva; - Consistenza solida o semi solida; durezza, colore e volatilità variabile;
- Brucia con fiamma fuligginosa;
- Rammollisce con il calore e acquista proprietà leganti;
- E’ impermeabile all’acqua; à ̈ isolante, à ̈ resistente, agli agenti atmosferici;
- La caratteristica più impostante oltre la durezza, à ̈ la penetrazione o grado di consistenza. Le unità di penetrazione sono espresse in decimi di millimetro.
Impieghi
Il bitume viene impiegato sotto forma:
- di soluzione in solventi organici o fluidificato con oli minerali;
- di emulsione bituminosa nella pavimentazione stradale, nella impermeabilizzazione di canali, di terrazze, ecc.
- di isolante in elettrotecnica (accumulatori, cavi, mastici, ecc.);
- di miscela in gomma o con resine per preparare vari manufatti, nella preparazione di cartoni per coperture varie;
- di catrame, di zolfo, di sego e di olio di pesce che si spalma in caldo sul fasciame degli scavi di legno delle navi per conservarli a lungo;
Trasmissione termica
Da tener presente che i manti bituminosi sono soggetti alla trasmissione termica.
Le variazioni di temperatura, in condizioni normali, si ripetono ciclicamente con frequenza di 24 ore, in conseguenza delle quali i manti bituminosi si rammolliscono col caldo e si condensano con il freddo.
Le variazioni stagionali invece sono più lente ma più ampie.
II. ACCIAIO
L’acciaio, come à ̈ noto, à ̈ una lega di ferro e carbonio prodotta allo stato fuso con tenore di carbonio vario secondo impiego. Per l’utilizzo, oggetto della richiesta del brevetto, la scelta ricade sull’acciaio (composizione 1,7% di carbonio) in barre o tondini di qualsiasi diametro e di qualsiasi classe nella confezione del conglomerato cementizio (cemento e pietrisco secondo la scala granulometrica e acqua).
Le barre (o tondini) pronte per l’utilizzo verranno sottoposte, nello stesso stabilimento, al trattamento di seguito descritto.
Ferro - elemento chimico di simbolo Fe, numero atomico 26, peso atomico 55,85; metallo bianco - argento, lucente, tenace, duttile e malleabile.
Carbonio - elemento chimico di numero atomico 6, peso atomico 12,01, di cui sono noti gli isotopi C e C. In natura si trova sia allo stato libero, sia in combinazione con numerosissimi composti.
II. SOLUZIONE
Per soluzione si intende lo sciogliere o lo sciogliersi di una sostanza, solida o liquida, in un’altra liquida.
Dal punto di vista chimico - fisico alla sostanza in eccesso si dà generalmente il nome di solvente e, a quella in difetto di soluto.
IV. EMULSIONE
Per emulsione si intende una sostanza o un miscuglio di sostanze capaci di favorire la formazione di una emulsione e di conferirle o aumentare la stabilità .
La stabilità di una emulsione dipende da numerosi fattori: grandezza delle particelle, differenza di densità delle due fasi (discontinua e continua), condizioni di temperatura, agitazione durante la conservazione, modo di preparazione, ecc., ma soprattutto dalla natura e quantità dell’agente stabilizzante o emulsionante.
TRATTAMENTO DELLE BARRE DI ACCIAIO
BITUME OSSIDATO
Il bitume può essere preparato in diversi tipi, a secondo l’inizio del grado di rammollimento.
Così, si ha il primo tipo 30°/50°, il secondo 50/70°, ed il terzo 707100°.
Significa che il primo tipo inizia il rammollimento a 30750° e così via.
Il secondo tipo 50770° per il suo grado di rammollimento si presta meglio ad ottenere una maggiore fluidità rispetto agli altri due tipi, e di conseguenza a ricavare il bitume ossidato o soffiato.
Il bitume ossidato à ̈ un prodotto ottenuto facendo agire a caldo, ossigeno o aria per produrre un aumento dell’indice di penetrazione in quanto si ottiene una massa più plastica. L’ossidazione agisce dal punto di vista chimico deidrogenando il prodotto e dando luogo a composti di più alto peso molecolare.
Detto bitume ossidato viene compresso e ridotto in pani denominati: “pani di bitume ossidato†. Pane di bitume ossidato pronto per essere rammollito per ricavare l’emulsione bituminosa calda (vedasi tavola disegno n.8).
II. SOLUZIONE BITUMINOSA FREDDA
La barra di acciaio pronta per l’impiego nel conglomerato cementizio allo stato naturale, utilizzata attualmente nelle costruzioni in cemento armato (vedasi tavola disegno n.4).
Per consentire una maggiore aderenza dell’emulsione, le barre (tondini) di acciaio pronte per l’impiego vengono immerse meccanicamente dentro una vasca metallica delle dimensioni adatte all’ambiente di lavorazione e alla quantità che si vuole ricavare, contenente una apposita soluzione, “Soluzione bituminosa fredda†a base di bitumi ossidati e solventi tecnici a rapida essiccazione, detta impregnante. La temperatura dovrà essere di 6/1 0°C e per la durata di minuti 1, massimo 2. Durante il periodo di sosta o giorni festivi, occorre coprire la vasca con un sottile lastra metallica per evitare l’evaporazione della soluzione.
Pianta Vasca n.l scala 1:150
1. Barre di acciaio, provenienti dal forno, spinte nella vasca n. 1
2. Vasca metallica n. 1 delle dimensioni circa di m.20,00 per m. 10,00 contenente la soluzione bituminosa fredda.
3 . Barre di acciaio immerse nella soluzione bituminosa fredda.
4. Barre di acciaio impregnate della soluzione bituminosa fredda spinte nella vasca n.2. (vedasi tavola disegno n.l)
Sezione Longitudinale vasca N.l e N.2 scala 1:200
1. Vasca metallica n. 1 contenete la soluzione bituminosa fredda.
2. Vasca metallica n.2 contenente l’emulsione bituminosa calda.
3. Barre di acciaio spinte dal forno alla vasca n. 1.
4. Meccanismo per abbassare le barre di acciaio nella vasca n. 1 per l’immersione nella soluzione bituminosa fredda e poi sollevarle dalla stessa.
5. Barre di acciaio spinte dalla vasca n.l alla vasca n.2.
6. Meccanismo per abbassare le barre di acciaio nella vasca n.2 per l’immersione nella emulsione bituminosa calda e poi sollevarle dalla stessa.
7. Barre di acciaio spinte per il carico sugli automezzi.
(vedasi tavola disegno n.3)
Dopo qualche minuto le barre impregnate di detta soluzione vengono sollevate e lasciate sospese il tempo necessario per l’essiccazione.
Barra di acciaio impregnata della soluzione bituminosa fredda, (vedasi tavola disegno n.5).
III. EMULSIONE BITUMINOSA CALDA
Le barre di acciaio raffreddate vengono immerse in una seconda vasca metallica contenente “l’emulsione bituminosa†calda, circa 400°C. di temperatura per la durata di minuti 1, massimo 2. L’emulsione bituminosa alla detta temperatura à ̈ molto fluida e acquista la funzione di legante.
Le barre così impregnate vengono sollevate e lasciate sospese per il raffreddamento: circa minuti 10 in inverno e minuti 20 in estate.
Pianta Vasca n.2 scaia 1:150
Barre di acciaio, provenienti dalla vasca n. 1 , spinte nella vasca n.2. Vasca metallica n.2 delle dimensioni circa di m.20,00 per m. 10,00 contenente l’emulsione bituminosa calda.
Barre di acciaio immerse nella emulsione bituminosa calda.
Barre di acciaio impregnate della emulsione bituminosa calda spìnte all’ esterno per il carico sugli automezzi.
(vedasi tavola disegno n.2)
Le barre di acciaio appena raffreddate, vengono spinte fuori e preparate per il carico sugli automezzi per raggiungere i luoghi di impiego e utilizzate per le costruzioni “nel futuro†; si rende necessario separare le barre di acciaio con un foglio di polietilene per impedire che con alte temperature lo strato di emulsione si riscaldi e le stesse si leghino.
Barra di acciaio, impregnata della soluzione bituminosa fredda e della soprastante emulsione bituminosa calda, pronta per l’impiego nelle costruzioni per cemento armato, (ved.tavola disegno n.6).
Così le barre di acciaio potranno esser utilizzate o rettilinee o curvate, a seconda della necessità .
Barra di acciaio, impregnata della soluzione bituminosa fredda e della soprastante emulsione bituminosa calda - piegata a 90° -pronta per l’impiego nelle costruzioni per cemento armato.
Si evidenzia come il manto dell’emulsione bituminosa si sia conservato nel tempo in ottimo stato, (vedasi tavola disegno n.7) Le barre di acciaio così trattate non subiscono in maniera assoluta alcun attacco esterno e quindi nessuna alterazione.
L’emulsione bituminosa calda a temperatura regolare (circa 400°C.) riveste il ferro di un determinato spessore che à ̈ quello normale per l’impiego con il conglomerato cementizio.
Se si vuole ottenere uno spessore maggiore dell’emulsione bituminosa, occorre, o abbassare la temperatura dell’emulsione calda da 400°C a 300°C; oppure immergere nella vasca, le barre di acciaio una seconda volta, per ottenere un secondo strato di emulsione che si sovrappone al primo (non oltre poiché si riduce la forte aderenza tra i due componenti: conglomerato cementizio e barre in acciaio).
IV. L’EMULSIONE BITUMINOSA CALDA
Sfida il tempo
Il bitume à ̈ un elemento naturale, ricavato sia dai giacimenti che dai grezzi di petrolio.
La formazione dei giacimenti e petrolio, risale a milioni e milioni di anni, come la roccia ed i vari elementi della natura;
Basta osservare le scogliere rocciose che fanno spettacolare mostra in tutti i luoghi della Terra.
Il conglomerato cementizio con il passare del tempo si sgretolerà ed in parte si ridurrà in polvere, mentre le barre di acciaio impregnate prima della soluzione bituminosa fredda e dopo de emulsione bituminosa, rimarranno integre e durature, perché acquistano:
- Forte potere legante
- Molta resistenza agli agenti atmosferici
- Illimitata conservazione nel tempo
Riproduzione di un pilastro in cemento armato con le caratteristiche di cui sopra, dopo vari secoli.
Si evidenzia infatti, come le barre di acciaio impregnate della soluzione bituminosa fredda e della sovrastante emulsione bituminosa calda, siano rimaste integre, mentre il conglomerato cementizio si à ̈ sgretolato ed in parte ridotto in polvere.
(vedasi tavola disegno n. 10)
Le barre di acciaio così trattate, conservano comunque le proprietà di resistenza (trazione, compressione, ecc.), come quelle non trattate.
In tal modo non si demoliranno più i grandi alberghi o edifici, né i grattacieli per la erosione del ferro, perché le barre di acciaio così trattate resisteranno molto più a lungo rispetto a quelle di attuale uso, saranno indistruttibili nel tempo.
Claims (1)
- RIVENDICAZIONI 1) Metodo di trattamento delle barre di acciaio per lavori in cemento armato di qualsiasi classe e qualsiasi diametro. Barre ottenute con il metodo consistente nell’ impregnazione di una soluzione bituminosa e di una emulsione bituminosa, realizzata mediante una prima immersione di dette barre di acciaio in una vasca contenente la soluzione bituminosa a temperatura di 6/1 0°C (fredda) per minuti 1 o 2, una seconda immersione in una vasca con una emulsione bituminosa a temperatura 400°C (calda) per minuti 1 o 2, ed una fase finale di essiccazione in aria di dette barre per minuti 10 in inverno e minuti 20 in estate.
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