I CEMENTI COMUNI E LA NORMA EN 197-1 - 10 - I_cementi_comuni... · A seconda dei costituenti impiegati e della relativa percentuale di utilizzo, i cementi comuni sono costituiti da

L. Coppola – Concretum – La produzione del cemento Portland, le aggiunte minerali e i cementi comuni

“I CEMENTI COMUNI E LA NORMA EN 197-1”

Prof. Ing. Luigi Coppola

UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI BERGAMO

FACOLTA ’ DI INGEGNERIA


NORMATIVA

NORMA EUROPEA EN 197-1 regola la produzione dei cementi: requisiti composizionali, prestazionali e produttivi

UNI EN 197-1(D.M. Industria

13/09/1993)


COSTITUENTI PRINCIPALI

� CLINKER di cemento Portland (K); � GESSO;� POZZOLANE NATURALI (P) ed ARTIFICIALI (Q);� CENERI VOLANTI di tipo SILICICO (V) e

CALCICO (W);� LOPPE granulate d ’ALTOFORNO (S);� microsilici o FUMO DI SILICE (D);� CALCARI (L o LL);� SCISTI CALCINATI (T).

I cementi possono essere prodotti utilizzando i seguenti COSTITUENTI PRINCIPALI :


TIPI DI CEMENTO

A seconda dei costituenti impiegati e della relativa percentuale di utilizzo, i cementi comuni sono costituiti da CINQUE TIPI principali individuati da un numero romano da I a V .

TIPOCEM ICEM II

Divisi in sottotipiCEM IIICEM IVCEM V


Norma EN 197/ 1

TIPO DENOMINAZIONE

CEM I CEMENTO PORTLAND

CEM II CEMENTO PORTLAND DI MISCELA

CEM III CEMENTO D’ALTOFORNO

CEM IV CEMENTO POZZOLANICO

CEM V CEMENTO COMPOSITO


CEMENTI PORTLAND (CEM I)

coadiuvanti utilizzati per facilitare la macinazione d el clinker e per catalizzare la reazione del cemento.

ALTRO (5%)

ALTRO• Filler;• Additivi;• Solfato

CLINKER DI CEMENTO PORTLAND (95%)


CEMENTI PORTLAND DI MISCELA (CEM II)

Il costituente presente in maggior percentuale è rappresentato dal clinker di cemento Portland in combinazione con una o più aggiunte minerali


CEMENTO TIPO (CEM II) – SOTTOTIPI -

19 SOTTOTIPI a seconda della natura e della percentuale del cost ituente utilizzato in combinazione del clinker di cemento Port land

SOTTOTIPO % AGGIUNTA

CEM IIA 6 ÷ 20%

B 21 ÷ 35%


CEMENTO PORTLAND ALLA MICROSILICE (CEM II - A/D)

ECCEZIONE

SOTTOTIPO% AGGIUNTA

MICROSILICE (D)SIGLA

CEM IIA 6 ÷ 10% CEM II-A/D

B NON ESISTE


CEMENTO PORTLAND COMPOSITOSOTTOTIPO TIPO AGGIUNTA SIGLA

CEM II

A LOPPA GRANULATA D’ALTOFORNO SB

APOZZOLANA NATURALE P

B

APOZZOLANA CALCINATA Q

B

ACENERE VOLANTE SILICICA V

B

ASCISTO CALCINATO T

B

ACALCARE L - LL

B

A MICROSILICE D


COSTITUENTI

SOTTOTIPO TIPO SIGLA

CEM IIA COMPOSITO

(ALMENO DUE TIPI DIVERSE DI AGGIUNTE)

MB

Da non confondere con il CEMENTO COMPOSITO DI TIPO V


CEMENTO D’ALTOFORNO (CEM III)

SOTTOTIPO % LOPPA D’ALTOFORNO

CEM IIIA 36 ÷ 65%

B 66 ÷ 80%

C 81 ÷ 95%


CEMENTO POZZOLANICO (CEM IV)

CLINKER di cemento Portland con

� MICROSILICE;

� POZZOLANE NATURALI;

� POZZOLANE CALCINATE ;

� CENERI VOLANTI DI TIPO SILICICO ;

� CENERI VOLANTI DI TIPO CALCICO .

OTTENUTO PER MISCELA


CEMENTO POZZOLANICO (CEM IV)- SOTTOTIPI -

SOTTOTIPO % AGGIUNTA

CEM IVA 11 ÷ 35%

B 36 ÷ 55%


CEM IV - LIMITE D’IMPIEGO

Oltre questo limite, il quantitativo di calce proveniente dall ’idratazione del clinker non sarebbe sufficiente a garantire la reazione pozzolanica, con il risultato che parte del materiale pozzolanico rimarrebbe nell ’impasto in forma di materiale inerte incapace, quindi, di contribuire alle prestazioni meccaniche.

% aggiunte a comportamento pozzolanico ≤ 55%

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� Clinker + gesso: 85%� Cenere volante silicica: 15%

�CE II/A-V (6-20%)�CE IV/A- V (11-35%)

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SAGGIO DI POZZOLANICITA’

� IL CEMENTO POZZOLANICO DEVE SUPERARE IL SAGGIO DI POZZOLANICITA’ CHE ATTESTI L’EFFETTIVA REATTIVITA’ DELLA POZZOLANA UTILIZZATA CON L’IDROSSIDO DI CALCIO



CEMENTO COMPOSITO (CEM V)

OTTENUTO PER MISCELA DI:

- CLINKER di cemento Portland con

- LOPPA D’ALTOFORNO;

- POZZOLANA:

� POZZOLANE NATURALI;

� CENERI VOLANTI DI TIPO SILICICO.


CEMENTO COMPOSITO (CEM V)- SOTTOTIPI -

SOTTOTIPO AGGIUNTA

% TIPO

CEM V

A 16 ÷ 30% � loppa +- Pozzolana naturale - cenere volante silicea

B 31 ÷ 50%



NORMA EN 197-1


CLASSI DI RESISTENZA

Ognuno dei tipi e sottotipi di cemento previsti dal la norma EN 197-1 è disponibile in:

SEI DIFFERENTI CLASSI DI RESISTENZA32.5N, 32.5R42.5N, 42.5R 52.5N, 52.5R



LA CLASSE DI RESISTENZA DEL CEMENTO VIENE DETERMINATA ATTRAVERSO PROVE IN MALTA

“STANDARD” O “PLASTICA”







MALTA STANDARD EN 196 -1- a/c = 0.50;

- Sabbia standard (s);

- s/c = 3:

- attrezzatura standard (mescolatrice, assestatore, casseri per provini 4 x 4 x 16 cm);

- Mescolamento e confezionamento standardizzato;

- Stagionatura a temperatura e umidità controllata;


REQUISITI MINIMI Rc

(N/mm 2) a:

CLASSE 2 gg. 7 gg. 28 gg.

32.5N ≥ 16 32.5 ÷ 52.5

32.5 R ≥ 10 ---- 32.5 ÷ 52.5

42.5N ≥ 10 ---- 42.5 ÷ 62.5

42.5 R ≥ 20 ---- 42.5 ÷ 62.5

52.5N ≥ 20 ---- ≥ 52.5

52.5 R ≥ 30 ---- ≥ 52.5

CLASSE DI RESISTENZA CEMENTO


MALTA NORMALE

L’appartenenza di un cemento ad una determinata classe di resistenza, tra quelle sopramenzionate, è stabilita sostanzialmente dai valori di resistenza meccanica a compressione ottenuti su provini di malta “plastica ” confezionati e conservati in accordo alle procedure previste dalla norma EN 196 -1.


SIGNIFICATOLa prova definisce:1. sabbia da utilizzare (natura e granulometria);2. rapporto sabbia-cemento (pari a 3 );3. rapporto acqua-cemento (pari a 0.5);4. modalità di introduzione e di miscelazione degli in gredienti nella “maltiera ” (a sua volta di caratteristiche ben definite), dell e procedure di riempimento degli stampi (di geometria nota);

5. modalità di compattazione della malta (con un asses tatore di caratteristiche prefissate) e di conservazione in u na camera climatica ad umidità relativa e temperatura control late,

AVERE UNA PROVA SUFFICIENTEMENTE RIPRODUCIBILE, L’UNICA VARIABILE DEVE ESSERE LA QUALITÀ DEL CEMENTO

CHE SI STA UTILIZZANDO.


IMPORTANTE

confezionato con quello stesso

cemento

RESISTENZA MECCANICA A COMPRESSIONE

CEMENTO CALCESTRUZZO

provini di malta

plastica


CEMENTO E CALCESTRUZZO

DIPENDE:1. qualità del cemento impiegato;2. rapporto acqua/cemento;3. altri fattori legati alla qualità degli aggregati

impiegati (es. la presenza di impurità di tipo limo -argilloso potrebbe ridurre la resistenza meccanica)

RESISTENZA MECCANICA DEL CALCESTRUZZO


RESISTENZA A COMPRESSIONE A 28gg

IL CEMENTO PUÒ ESSERE:1. INDURIMENTO NORMALE (N);2. RAPIDO INDURIMENTO (R).

TENSIONE DI ROTTURA A COMPRESSIONE

sigla numerica (es 42.5 ) in N/mm 2


CEMENTO NORMALE E A RAPIDO INDURIMENTO

DIFFERENZA TRA DUE CEMENTI N ED R a pari resistenza a 28gg

RESISTENZA A COMPRESSIONE su PROVINI MATURATI PER 2 gg


IMPORTANTE

RESISTENZA????

RESISTENZA MECCANICA A COMPRESSIONE A 2gg

CEMENTO42.5R

CALCESTRUZZO

≥ 20 N/mm2


SIGNIFICATO DI N ed R

il calcestruzzo confezionato con un cemento di classe 42.5R possiederà

alle brevi stagionature (ed in particolare dopo 2 giorni) prestazioni meccaniche superiori rispetto ad un

analogo impasto, di pari rapporto a/c, confezionato con un cemento di classe

42.5N.

A PARITÀ DI TUTTE LE CONDIZIONI


REQUISITI FISICO-MECCANICI

CLASSE DI RESISTENZA

TEMPO DI INIZIO PRESA (min)

32.5N – 32.5R > 75

42.5N – 42.5R > 60

52.5N – 52.5R > 45





REQUISITI FISICO-MECCANICI

CLASSE DI RESISTENZA

STABILITÀ (mm)

32.5N – 32.5R < 10

42.5N – 42.5R < 10

52.5N – 52.5R < 10


PROPRIETÀNORMA

METODOTIPO

CEMENTOCLASSE REQUISITO

P.A.F. EN 196-2CEM I CEM III

TUTTE ≤ 5 %

Residuo insolubile

EN 196-2CEM I CEM III

TUTTE ≤ 5 %

Cloruri EN 196-21 TUTTI TUTTE ≤ 0.10%

Pozzolanicità EN 196-5 CEM IV TUTTE POSITIVO

REQUISITI CHIMICI


PROPRIETÀNORMA

METODOTIPO

CEMENTOCLASSE REQUISITO

SOLFATI (SO2)

EN 196-2

CEM ICEM IICEM IVCEM V

32.5N32.5R42.5N

≤ 3.5 %

42.5R52.5N52.5R

≤ 4 %

CEM III TUTTE

REQUISITI CHIMICI


IL MERCATO DEL CEMENTO

i cementi potenzialmente disponibili sul mercato:

a) 27 TIPI (MINIMO)b) 6 CLASSI DI RESISTENZA

NUMERO MINIMO DI CEMENTI TOTALI = 162

i cementi realmente a disposizione sul mercato sono in numero decisamente inferiore.


CEMENTI DISPONIBILI IN ITALIA

IN ITALIA NON VENGONO PRODOTTI I CEMENTI:

� Portland alla microsilice;� Portland alla pozzolana industriale;� Portland allo scisto calcinato.� Portland alle ceneri. � ad altissimo tenore di loppa (CEM III/C)� compositi (CEM V/B)


CENERI IN CENTRALI DI BETONAGGIO

• CONTROLLO MENO STRINGENTE della qualità della cener e rispetto a in cementeria;

• variazione della percentuale di incombusto dell ’aggiunta pozzolanica che potrebbe determinare VARIAZIONI NELL’ACQUA DI IMPASTO del calcestruzzo.

CENTRALE DI BETONAGGIO

MAGGIORE FLESSIBILITÀ: cenere per m 3 di impasto può essere modulato in relazione alle prestazioni che s i

intendono conseguire.


CEMENTI COMMERCIALIZZATI

I TIPI DI CEMENTO PIÙ IMPORTANTI SONO:� cemento Portland al calcare ( ≈ 64% della

produzione);� cemento pozzolanico ( ≈ 10.6%);� cemento Portland ( ≈ 8.5%);� cemento Portland composito ( ≈ 7.9%).



Relativamente alle classi di resistenza:� classe 32.5 N ed R ≈ 54% circa della

produzione;� classe 42.5 e 52.5 sia nella versione

N che R ≈ 46%.

Il mercato nel corso degli ultimi anni ha mostrato una propensione verso un maggior impiego dei cementi ad alta resistenza se si tiene conto che 20 anni fa i cemen ti di classe 32.5 (a quell ’epoca individuati con la sigla 325) rappresentavano circa il 71% del consumo totale


VELOCITA’ DI ESECUZIONE

Le motivazioni che hanno indotto il mercato verso un più consistente impiego dei cementi ad alta resistenza sono da ricondurre alla maggiore celerità di esecuzione delle strutture che si tramutano in evidenti benefici economici per gli utilizzatori.


DESTINAZIONI DEL CEMENTO

1. PRODUZIONE DEL CALCESTRUZZO NELLE CENTRALI DI BETONAGGIO ( ≈49 %)

2. STABILIMENTI DI PREFABBRICAZIONE (≈12.5%);

3. IMPIEGATO DIRETTAMENTE DALLE IMPRESE DI COSTRUZIONE (≈ 9%).


CEMENTO E CALCESTRUZZO

� 70% del cemento prodotto è destinato alla realizzazione del calcestruzzo .

� circa il 20.5% è distribuita attraverso le rivendite e utilizzata per i lavori di piccola cantieristica.

La produzione del cemento è sostanzialmente finalizzataal confezionamento del calcestruzzo destinato allarealizzazione delle strutture ed infrastrutture civili(residenziali, commerciali) ed industriali.

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