Il calcestruzzo, come uno dei materiali da costruzione più popolari, viene costantemente modificato e migliorato tramite l'uso di moderni additivi e miscele che ne modificano le proprietà. Già nell'antichità, venivano utilizzate varie sostanze per conferire al calcestruzzo le desiderabili caratteristiche di utilizzo.
Ad esempio, l’introduzione di uova in polvere o sangue bovino nella miscela di calcestruzzo ha accelerato la legatura del cemento e aumentato la resistenza del calcestruzzo finito. Nell’antica Roma, anche le ceneri vulcaniche erano additivi popolari per il calcestruzzo.
Oggigiorno, il calcestruzzo di cemento (chiamato "pietra artificiale") viene creato mescolando cemento, aggregati adatti e acqua. Il contatto del cemento con l’acqua provoca l’idratazione, a seguito della quale viene rilasciato calore. Ciò determina la legatura di una miscela di calcestruzzo in cui sono presenti prodotti di idratazione densamente compattati, come silicati di calcio idrati e alluminati di calcio idrati.
I parametri del calcestruzzo finito e degli elementi in calcestruzzo dipendono da molti fattori. Per quanto riguarda la sua resistenza, il tipo di cemento utilizzato, il tipo e la qualità dell’aggregato, così come il rapporto A/C (acqua/cemento) sono molto importanti. È anche estremamente importante scegliere gli additivi e le miscele giuste che influenzano la lavorabilità, la resistenza all’acqua e la resistenza al gelo del calcestruzzo finito. I cambiamenti di temperatura durante la stagione autunnale e invernale fanno sì che la struttura degli elementi in calcestruzzo possa essere indebolita a causa del ripetuto congelamento e scongelamento dell’acqua presente nei suoi pori. Il cambiamento del volume d’acqua che accompagna questi fenomeni provoca crepe negli elementi in calcestruzzo, che possono portare a gravi danni. I modi più efficaci per migliorare la resistenza del calcestruzzo a ripetuti cicli di congelamento e scongelamento sono la cura adeguata , nonché la garanzia di un corretto aerazione . Qui la quantità, la forma e la dimensione dei pori nella sua struttura sono particolarmente importanti.
L’ultimo dei metodi menzionati, ovvero la corretta aerazione del calcestruzzo, si basa principalmente sull’uso di moderni additivi chimici . Si tratta di prodotti aggiunti in piccole quantità alle miscele di calcestruzzo. Il gruppo principale di ingredienti utilizzati nella loro produzione sono i tensioattivi. L’introduzione di tensioattivi adatti nella miscela di calcestruzzo determina la formazione di bolle d’aria fini e stabili. Quando la miscela fresca inizia a indurirsi, le bolle al suo interno si mineralizzano e ne diventano parte integrante. In questo modo, all’interno della struttura del calcestruzzo si crea uno spazio aggiuntivo all’interno del quale l’acqua ghiacciata si espande. Ciò impedisce un aumento della pressione interna, responsabile della formazione di crepe durante le basse temperature. La distribuzione uniforme dei pori con aria nell’intero volume del calcestruzzo ne migliora la resistenza al gelo. La presenza di bolle d’aria nella miscela di calcestruzzo ne migliora anche la lavorabilità. Le bolle agiscono come cuscinetti che aumentano la plasticità senza dover modificare il rapporto A/C (acqua/cemento). Le bolle d’aria riducono anche l’attrito che si verifica durante la fase di pompaggio del calcestruzzo.
Nella produzione di additivi aeranti, possono essere utilizzati tensioattivi anionici e anfoteri , nonché tensioattivi non ionici . Tra gli additivi anionici , i più importanti sono i lauril solfati e i sali di lauril etere solfato. L’uso di sali di alchil benzene solfonato , ad esempio sale di sodio sotto forma di ABSNa , fornirà anche elevate prestazioni nella formazione di bolle d’aria fini e stabili. A sua volta, l’introduzione di alcoli etossilati con proprietà bagnanti aggiuntive nella miscela di calcestruzzo consentirà la stabilizzazione delle bolle formate. Gli additivi anfoteri, tra cui le amidobetaine , sono i cosiddetti co-tensioattivi che supportano l’aerazione del calcestruzzo e stabilizzano anche la durabilità delle bolle d’aria.
L’invenzione del calcestruzzo nell’antichità ha creato molte nuove possibilità per l’architettura, grazie alle quali sono stati creati edifici come il Pantheon e il Colosseo, sopravvissuti fino ad oggi. Oggi, la conoscenza di questo materiale da costruzione è molto maggiore e la costante ottimizzazione della tecnologia di produzione del calcestruzzo e lo sviluppo di nuovi tipi di additivi consentono di creare, con il suo aiuto, forme ed elementi sempre più durevoli e complicati. Inoltre, lo sviluppo dell’industria delle costruzioni grazie alla progettazione del calcestruzzo a vista consente non solo la creazione di elementi strutturali durevoli, ma fornisce anche ai nuovi edifici un aspetto originale e un design interessante.
