La cenere volante è un sottoprodotto della combustione del carbone polverizzato nelle centrali elettriche. Durante la combustione, le impurità minerali nel carbone (argilla, feldspato, quarzo e scisto) si fondono in sospensione e galleggiano fuori dalla camera di combustione con i gas di scarico. Mentre il materiale fuso sale, si raffredda e si solidifica in particelle sferiche vetrose chiamate ceneri volanti. La cenere volante viene raccolta dai gas di scarico tramite precipitatori elettrostatici o filtri a sacco. La polvere fine assomiglia al cemento portland, ma è chimicamente diversa. Le ceneri volanti reagiscono chimicamente con il sottoprodotto idrossido di calcio rilasciato dalla reazione chimica tra cemento e acqua per formare ulteriori prodotti cementizi che migliorano molte proprietà desiderabili del calcestruzzo. Tutte le ceneri volanti presentano proprietà cementizie in misura diversa a seconda delle proprietà chimiche e fisiche delle ceneri volanti e del cemento. Rispetto al cemento e all’acqua, la reazione chimica tra le ceneri volanti e l’idrossido di calcio è tipicamente più lenta, con conseguente indurimento ritardato del calcestruzzo. L’indurimento ritardato del calcestruzzo, unito alla variabilità delle proprietà delle ceneri volanti, può creare sfide significative per il produttore e il rifinitore di calcestruzzo durante la posa di pavimenti rivestiti in acciaio.
Due tipi di ceneri volanti sono comunemente usati nel calcestruzzo: Classe C e Classe F. La Classe C sono spesso ceneri volanti ad alto contenuto di calcio con un contenuto di carbonio inferiore al 2%; mentre la Classe F sono generalmente ceneri volanti a basso contenuto di calcio con un contenuto di carbonio inferiore al 5% ma talvolta fino al 10%. In generale, le ceneri di classe C sono prodotte dalla combustione di carboni sub-bituminosi o lignite e le ceneri di classe F di carboni bituminosi o antracite. Le proprietà prestazionali tra le ceneri di classe C e F variano a seconda delle proprietà chimiche e fisiche della cenere e di come la cenere interagisce con il cemento nel calcestruzzo. Molte ceneri di classe C, se esposte all’acqua, reagiscono e diventano dure proprio come il cemento, ma non le ceneri di classe F. La maggior parte, se non tutte, le ceneri di classe F reagiscono solo con i sottoprodotti formati quando il cemento reagisce con l’acqua. Le ceneri volanti di classe C e F sono state usate in questo progetto di ricerca.
Attualmente, più del 50% del calcestruzzo posto negli Stati Uniti contiene ceneri volanti. I tassi di dosaggio variano a seconda del tipo di cenere volante e del suo livello di reattività. Tipicamente, le ceneri volanti di classe F sono usate a dosaggi dal 15% al 25% della massa del materiale cementizio e le ceneri volanti di classe C dal 15% al 40%. Tuttavia, la cenere volante non è stata utilizzata in interni, lastre rivestite in acciaio a causa dei problemi inerenti o delle sfide associate alla variabilità della cenere volante e all’indurimento ritardato del calcestruzzo. La velocità e l’uniformità dell’indurimento del calcestruzzo sono parametri critici nello stabilire la finestra di finibilità e possono influenzare direttamente la qualità della finitura finale del pavimento. L’indurimento ritardato o non uniforme del calcestruzzo aumenta significativamente il rischio di una finitura prematura o impropria, con conseguente scarsa qualità delle finiture in acciaio. Fino ad ora, i proprietari di edifici, i fornitori di calcestruzzo e i finitori sono stati riluttanti a sostituire il cemento con le ceneri volanti nei pavimenti rivestiti in acciaio a causa dei maggiori rischi associati alle ceneri volanti. Questi rischi includono l’appiccicosità della superficie, l’indurimento ritardato del calcestruzzo e le prime crepe da ritiro volumetrico causate da una presa ritardata.
Torna all’articolo principale “Aggiunta di ceneri volanti alle miscele per pavimenti in calcestruzzo”