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05
Calci, cementi e gessi
Percorsi Abilitanti Speciali
Classe A016
Costruzioni, Tecnologia delle costruzioni e Disegno Tecnico
pro
f. A
dolf
o F
. L.
Bara
tta
Roma, 29 marzo 2014
02
Leganti
Si dicono leganti i materiali che, ridotti allo stato di polvere e miscelati con acqua, danno luogo
ad un impasto di consistenza plastica in grado di convertirsi progressivamente, con un fenomeno
detto di presa e successivo di indurimento, in un prodotto di consistenza simile alla pietra.
I prodotti leganti sono costituiti da:
1. calci, ottenuti dalla cottura di calcari;
2. cementi, ottenuti dalla cottura di clinker (composto di pietre calcaree argillose) con
l’aggiunta di gesso e altri componenti;
3. gessi, ottenuti dalla cottura di minerali contenenti solfato di calcio bi-idrato.
CAGEMA Associazione dell’Industria Italiana della calce, del gesso e delle malte.
Cava di gesso.
I leganti sono classificati in leganti aerei, quando il fenomeno di presa e
indurimento avviene solo in presenza di aria (l’acqua è dannosa), e
leganti idraulici, quando il fenomeno di presa e indurimento non avviene
per combinazione con l’aria ma avviene in presenza di acqua.
I vari leganti si ottengono da materie prime o da miscele di esse,
sottoposte a cottura in forno a temperature più o meno elevate (a
seconda delle caratteristiche da ottenere) e successivamente macinate
allo stato di polvere.
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prof. Adolfo F. L. Baratta
03
Leganti
Classificazione dei leganti.
Leganti aerei
Leganti idraulici
Gessi
Calci aeree
Calci idrauliche
Cementi
Leganti Tipi
1. Aerei
Calci aeree Grasse e magre
Gessi Fini, comuni, forti, morti e calcinati
2. Idraulici
Calci idrauliche Naturali (zolle, polvere) e artificiali
Cementi Naturali, artificiali e speciali
Tipi di leganti.
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04
Calci aeree
Si tratta di uno dei leganti più antichi
(Marco Vitruvio Pollione nel I sec. a.C.
ne tesse gli elogi nel suo De
Architectura) e deriva dalla cottura,
con temperature fra gli 800° e i 1.000°
C, di rocce calcaree (costituite
prevalentemente da carbonato di calcio
CaCO3>90%, carbonato di magnesio,
argilla e composti del ferro).
In Italia l’area dolomitica è
particolarmente ricca di rocce idonee
alla produzione di calci aeree.
Forno per la cottura di calce
[fonte: Bussard, B. ; Dubois Leçons, H.
Èlémentaires de chimie, Parigi 1906].
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05
Calci aeree
Il ciclo della calce avviene secondo le seguenti fasi:
1. Cottura e calcinazione del carbonato di calcio (CaCO3) in appostiti forni.
CaCO3 (carbonato di calcio) - CO2 (anidride carbonica) CaO (ossido di calcio “calce viva”)
Con la cottura a 800-900°C, il calcare viene immesso nei forni e si ottiene la
cosiddetta “calce viva” con perdita di anidride carbonica, peso (40-45%) e volume
(10-20%).
2. Idratazione e spegnimento dell’ossido di calcio (CaO).
CaO (ossido di calcio “calce viva”)+H2O (acqua) Ca(OH)2 (idrossido di calce “calce spenta”)
Con la bagnatura la “calce viva” entra in contatto con l’acqua, sviluppa un forte
calore (100°C), aumenta il volume e diventa “calce spenta”.
3. Carbonatazione dell’idrossido di calcio (Ca(OH)2).
Ca(OH)2 (idrossido di calce “calce spenta”) + CO2 (anidride carbonica) CaCO3 + H2O
Con la stagionatura (2-36 mesi) si ha la carbonatazione ovvero si assorbe anidride
carbonica: il risultato è la calce idrata.
Durante la presa in fase di posa in opera (malta, stucchi, pitture, etc.) viene persa l’acqua in
eccesso ovvero:
4. Presa del carbonato di calce (CaCO3) e perdita dell’acqua (H2O).
CaCO3 - H2O (acqua) CaCO3 (carbonato di calcio).
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Calci aeree
850 °C Carbonato di calcio
CaCO3
Ossido di calce
CaO -
Anidride carbonica
CO2
+
Idrossido di calce
Ca(OH)2
-
Acqua
H2O
+ Anidride carbonica
CO2
Acqua
H2O
Il ciclo della calce aerea.
1
Cottura
2
Spegnimento
Idrossido di calce
Ca(OH)2
3
Carbonatazione
+ Acqua
H2O
4
Presa
Il calcare è una roccia sedimentaria il cui
componente principale è minerale calcite.
CaO = Calce viva
Ca(OH)2 = Calce spenta
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07
Calci aeree
Lo spegnimento può essere condotto in due maniere differenti, per aspersione o per
immersione: nel primo caso i frammenti vengono trasferiti su un nastro trasportatore su cui
viene spruzzata dell'acqua mentre nel secondo caso le zolle di calce viva vengono gettate in una
vasca piena d’acqua. Questo tipo di spegnimento avviene in due passaggi, con una prima vasca
di spegnimento e una seconda vasca di stagionatura, dentro le quali si ha la formazione del
grassello di calce. Nelle vasche di stagionatura è essenziale la presenza di uno strato d’acqua
(detto latte di calce) che impedisce all’idrossido di calcio di reagire con l’anidride carbonica
presente nell’aria.
La qualità di una calce, ovvero la proprietà di impastarsi con un maggiore o minore quantità di
acqua, determina la classificazione delle calci in grasse (più lavorabili ed omogenee) o magre.
Agli effetti della normativa vigente le calci aeree si distinguono in:
1. calce grassa in zolle;
2. calce magra in zolle;
3. calce idrata in polvere distinta in due tipi di prodotto:
3.1. fiore di calce;
3.2. calce idrata da costruzione.
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Calci aeree
La lavorazione della miscela cruda può essere eseguita a umido o a secco.
Frantumazione
Vasca di
spappolamento
Essiccazione e
macinazione
Vasca di stoccaggio Deposito
farina cruda
Cottura nel forno rotante
Dosaggio
Macinazione
Deposito
Spedizione sacchi Spedizione sfusi
Materiali
Clinker Clinker
Materiali
Umido Secco
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09
Calci aeree
Nella fase di posa in opera, l’impasto ottenuto dalla miscela tra leganti e acqua subisce un
processo di consolidamento (presa e indurimento) durante il quale l’impasto si indurisce
progressivamente.
Il periodo iniziale si definisce tempo di presa ed è compreso tra qualche minuto e qualche ora; il
periodo successivo si definisce tempo di indurimento ed è compreso tra qualche mese e qualche
anno.
La resistenza meccanica del legante aumenta rapidamente nella fase iniziale per poi progredire
più lentamente nella seconda fase: il valore massimo si considera raggiunto alla scadenza dei 28
giorni.
Plinio il Vecchio, Naturalis historia, Libro XXXVI,
I sec. d.C.
Nei trattati di architettura è ampiamente indicato l’utilizzo di intonaci e malte in calce aerea.
Per la realizzazione di intonaci Gaio Plinio Secondo, detto Plinio il Vecchio, descrive tre ricette:
nella prima sono impiegati inerti tradizionali e consolidati come la sabbia e il cocciopesto e
calce aerea stagionata almeno per tre anni; nelle altre due ricette accenna ad intonaci con altri
ingredienti e addittivi insoliti come il latte, lo zafferano, il grasso e i fichi per l’ottenimento di
malte più salde e resistenti.
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Calci idrauliche
La calce idraulica, detta anche cemento povero, è ottenuta con una miscela eterogenea di
roccia calcarea, argilla e alluminosilicati idrati (carbonato di calcio, silice, allumina e ossido di
ferro): i calcari così composti sono solitamente detti marne o calcari marnosi.
Il faro di Eddystone Rock (1759) in Gran Bretagna.
La temperatura di cottura di tali calci è superiore a quella
delle calci aeree e può superare anche i 1.000°C.
Il nome deriva dal fatto che, a differenza della calce aerea,
la calce idraulica è in grado di fare presa e indurimento
anche se immersa nell’acqua ovvero anche non a contatto
con l’aria. Per tale motivo le malte realizzate con calci
idrauliche (tutte a presa lenta e solitamente impiegate per
opere che sopportano carichi non eccessivi) possono venire a
contatto con l’acqua senza disciogliersi.
La sua scoperta si deve a John Smeaton che, ricevuto nel
1756 l’incarico di ricostruire il faro di Eddystone Rock
distrutto dall’incendio, condusse una serie di studi per
scoprire quale legante possedesse le migliori prestazioni per
resistere in un ambiente fortemente aggressivo: per valutare
gli effetti sugli impasti ottenuti con le calci di cottura di
calcari di diversa provenienza, immergeva i provini in acqua
fredda subito dopo la presa.
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Calci idrauliche
Le calci idrauliche hanno struttura e resistenza del tutto analoghe al cemento; gli aspetti più
rilevanti che differenziano i due leganti sono:
- il tempo di cottura (36 ore circa a 1.000°C della calce idraulica naturale e 45 minuti circa a
1.450°C per il cemento);
- la quantità di argilla contenuta (20-22% per la calce idraulica e 25-27% per il cemento).
La classificazione delle calci idrauliche avviene secondo l’indice di idraulicità del prodotto cotto
ovvero secondo il rapporto fra gli ossidi ci silicio, alluminio e ferro e gli ossidi di calcio.
SiO2 (silice) + Al2O3 (allumina) + Fe2O3 (ossido ferrico)
= 0,10-0,65
CaO (ossido di calcio)
A seconda del valore si hanno:
1. calci debolmente idrauliche = 0,10-0,15
2. calci mediamente idrauliche = 0,16-0,30
3. calci idrauliche = 0,31-0,42
4. calci eminentemente idrauliche = 0,42-0,50
5. calci limite = 0,51-0,65
Marna e calce idraulica.
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Calci idrauliche
800-1.000 °C
Idrossido di calce
Ca(OH)2
+
La preparazione della calce aerea.
Idrossido di calce
Ca(OH)2
+
Loppa
Pozzolana naturale
o argilla cotta
Marna
Legante idraulico
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Calci idrauliche
Termini di passaggio tra
calcare (100% di carbonato
di calcio) e argilla (100% di
minerali argillosi).
Calcare
100%
95%
85%
75%
65%
35%
25%
15%
5%
0%
0%
5%
15%
25%
35%
65%
75%
85%
95%
100%
Min
era
li a
rgillo
si
Calc
ite
La marna è una roccia sedimentaria composta da una frazione argillosa e da una frazione
carbonatica (carbonato di calcio, calcite CaCO3) oppure da carbonato doppio di magnesio e
calcio (dolomite MgCa(CO3)2).
Nelle marne tipiche la percentuale di carbonato di calcio è del 35-65%
Calcare debolmente marnoso
Calcare marnoso
Marna calcarea
Marna
Marna argillosa
Argilla marnosa
Argilla debolmente marnosa
Argilla
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Calci idrauliche
Le loppe granulari d’altoforno provengono dalla produzione della ghisa. La scoria fusa, costituita
da silicati ed alluminati di calcio, deve essere temperata e diventare vetrosa per acquisire
capacità idrauliche potenziali.
Le loppe hanno una struttura vetrosa e una composizione chimica compatibile con la
produzione di leganti: tale compatibilità si esplicita quando la loppa viene a contatto con
soluzioni alcaline, come ad esempio l’idrossido di calcio.
I requisiti delle loppe previste nella UNI ENV 197-1 sono:
CaO + MgO + SiO2 ≥ 66%
(CaO + MgO) / SiO2 > 1
Legenda
CaO = Ossido di calcio;
MgO = Ossido di magnesio;
SiO2 = Biossido di silice, comunemente detto silice.
250
200
150
100
50
20 40 60 80 100
Quantità di vetro contenuto (%)
Resi
stenza a
com
pre
ssio
ne
a 3
gio
rni (k
g/cm
3)
Contenuto di vetro e resistenza a compressione
delle loppe.
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Calci idrauliche
Composizione chimica delle loppe di altoforno (valori espressi in %).
Legenda
CaO = Ossido di calcio;
SiO2 = Biossido di silice;
Al2O3 = Ossido di alluminio;
MgO = Ossido di magnesio;
Fe2O3 = Ossido di ferro;
MnO = Ossido di manganese;
S = Zolfo.
Paese di provenienza CaO SiO2 Al2O3 MgO Fe2O3 MnO S
Canada 40 37 8 10 1,2 0,7 2,0
Francia 43 35 12 8 2,0 0,5 0,9
Germania 42 35 12 7 0,3 0,8 1,6
Giappone 43 34 16 5 0,5 0,6 0,9
Gran Bretagna 40 35 16 6 0,8 0,6 1,7
Russia 39 34 14 9 1,3 1,1 1,1
Sudafrica 34 33 16 14 1,7 0,5 1,0
Stati Uniti 41 34 10 11 0,8 0,5 1,3
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Cementi
Il cemento è un legante idraulico, in forma di polvere finissima, ottenuto per macinazione del
clinker (prodotto dalla cottura ad alte temperature di pietre calcaree argillose).
Anche se già i romani facevano uso di un legante idraulico simile al cemento, è tra la fine de
Settecento e l’inizio dell’Ottocento che fioriscono in Francia e Gran Bretagna le prime
sperimentazioni produttive di cemento.
Infatti, nel 1796 James Parker fabbrica il primo cemento a presa rapida (cemento Parker o
romano) cuocendo le concrezioni marnose contenute nelle argille del Tamigi.
Il cemento naturale fu prodotto per la prima volta nel 1824 dal muratore-fornaciaio inglese
Joseph Aspdin che lo ottenne per cottura di una miscela finemente macinata di calcare e argilla:
visto che una volta indurito il prodotto ottenuto somigliava alla pietra che si estraeva sull’isola
di Portland (UK), gli venne attribuito il nome di cemento Portland (Brevetto n. 5022 del
21.10.1824).
Meyhoefer, D. Cemento, Motta editore, Milano 2009.
La fabbrica di cemento Alsen [fonte: Burmester,
G. 1895].
Qualche anno più tardi, nel 1845, un altro
inglese, Isac Johnson, portando il prodotto a
temperature molto maggiori e macinandolo
successivamente avviò la produzione industriale
dei cementi Portland.
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17
Cementi
I cementi sono leganti capaci di raggiungere, dopo la presa e l’indurimento, resistenze
meccaniche molto elevate rispondenti a precise normative di legge.
La composizione dei cementi è la seguente:
SiO2 (ossido di silicio) + Al2O3 (ossido di alluminio) + Fe2O3 (ossido di ferro) 33-40%
CaO (ossido di calcio) 60-67%
Dopo la cottura a 1.200-1.500°C, al clinker viene aggiunto del gesso: quest’ultimo, in quantità
minori del 3%, ha il compito di regolare la presa perché, senza il gesso, il cemento a contatto
con l’acqua indurirebbe subito. I cementi normalizzati sono invece tutti a lenta presa.
Per la normativa europea i cementi sono classificati in funzione di: - composizione (che ne determina la
denominazione);
- resistenza normalizzata a 28 giorni espressa in
MPa con riferimento alla resistenza a
compressione iniziale (che ne determina il
titolo).
La norma UNI EN 197-1 stabilisce le
caratteristiche dei cementi.
Il cemento è fornito in sacchi da 25 kg, sfuso
(silos) o direttamente dalla centrale di
betonaggio.
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18
Cementi
La valutazione della presa del cemento
mediante l’Ago d Vicat.
L’inizio e la durata della presa sono accertati su provini di pasta mediante la penetrazione di un
ago (Ago di Vicat) di sezione di 1,0 mm2 mediante un carico di 300 g. Durante la prova:
- si considera iniziata la presa quando l’ago poggiato sulla pasta, nel penetrarvi, non tocca più
il fondo del contenitore;
- si considera terminata la presa quando l’ago non penetra più e i limita a lasciare l’impronta
sulla superficie della pasta.
Strumento di prova per la presa del cemento.
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19
Cementi
Frantumazione
Estrazione
materie prime
Pre-
omogeneizzazione
Ciclo tecnologico della produzione del cemento.
Deposito
Essiccamento e
macinazione
Cottura
Macinazione Deposito Dosaggio costituenti
Clinker
Spedizione sfuso o
in sacchi
Farina
cruda
Prodotto
finito
Controllo
caratteristiche
Controllo
caratteristiche
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20
Cementi
I cementi sono classificati per denominazione, ovvero per la loro composizione, in:
1. cementi naturali o Portland, ottenuti direttamente dalla cotture di clinker e successiva
macinazione (farine crude) con l’aggiunta di gesso o anidrite;
2. cementi artificiali, ottenuti per miscela di cementi naturali con gesso e sostanze di diversa
provenienza. Tra questi il cemento d’altoforno e il cemento pozzolanico;
3. cementi speciali, ottenuti per miscela di cementi naturali con gesso e sostanze in grado di
garantire un prodotto a prestazioni migliorate. Tra questi il cemento alluminoso, che si
ottiene aggiungendo della bauxite, permette di gettare a temperature inferiori a 0°C
mantenendo resistenze meccaniche elevate, e il cemento per sbarramento di ritenuta, è
caratterizzato da basso calore di idratazione e da particolari caratteristiche fisico-
meccaniche.
I cementi comuni (CEM) conformi alla UNI EN 197-1 sono suddivisi in cinque tipi principali:
I. cementi Portland con una percentuale di clinker pari ad almeno il 95%;
II. cementi Portland compositi con una percentuale di clinker di almeno il 65%. La norma
prevede 19 sottotipi di cemento Portland composito;
III. cementi d’altoforno con una percentuale di loppa d’altoforno (S) del 36-95%. La norma
prevede 3 sottotipi do cemento d’altoforno che riportano la sigla III A, III B e III C;
IV. cementi pozzolanici con materiale pozzolanico (P e Q) del 11-55%. La norma prevede 2
sottotipi che riportano la sigla IV A e IV B;
V. cementi compositi ottenuti per simultanea aggiunta di clinker di cemento Portland (20-
64%), loppa d’altoforno (18-50%) e materiale pozzolanico (18-50%). La norma prevede 2
sottotipi che riportano la sigla V A e V B.
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21
Cementi
Tipi e composizioni dei cementi naturali e artificiali secondo la norma europea UNI ENV 197-1.
Tipo di cemento Composizione
Cementi Portland Ammettono al massimo sino al 5% di altri componenti
oltre al gesso.
Cementi Portland alla loppa
Prendono il nome dal materiale che viene aggiunto e
che impartisce caratteristiche particolari.
Il limite dell’aggiunta è fissato dalle norme dei diversi
Paesi e varia tra il 6% e il 35%.
Cementi Portland alla pozzolana
Cementi Portland alle ceneri volanti
Cementi Portland allo scisto calcinato
Cementi Portland al calcare
Cementi Portland compositi
Cementi d’altoforno Contengono loppa d’altoforno in misura del 36-95%.
Cementi pozzolanici Contengono il 11-55% di materiali pozzolanici.
Cementi compositi Contengono loppa e pozzolana in misura del 18-50%.
La norma UNI EN 197-1 definisce il cemento come “un legante idraulico, cioè un materiale
inorganico finemente macinato che, mescolato con acqua, forma una pasta che rapprende ed
indurisce in seguito a reazioni e processi di idratazione e che, una volta indurita, mantiene la
sua resistenza e la sua stabilità anche sott’acqua”.
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Cementi Portland
Il cemento Portland, capostipite dei cementi moderni, si ottiene per macinazione promiscua di
clinker e gesso: l’aggiunta di quest’ultimo (solfato di calcio CaSO4·2H2O) è indispensabile per
regolare la presa del cemento. La maggior parte dei cementi oggi prodotti in Europa è formata
da cosiddetti cementi compositi che, oltre al clinker, contengono altri componenti.
Il cemento Portland composito ha denominazioni diverse in funzione della tipologia delle
aggiunte ovvero:
- cemento Portland alla loppa (S) con sigla II A/S, II B/S;
- cemento Portland ai fumi di silice (D) con sigla II A/D;
- cemento Portland alla pozzolana con sigla (P = naturale e Q = calcinata) II A/P, II B/P, II A/Q e
II B/Q;
- cemento Portland alle ceneri volanti (V = silicee e W = calcaree) con sigla II A/V, II B/V, II A/W
e II B/W;
- cemento Portland allo scisto calcinato (T) con sigla II A/T e II B/T;
- cemento Portland al calcare (L e LL) con sigla II A/L, II B/L, II A/LL e II B/LL;
- cemento Portland composito con sigla II A/M e II B/M.
Micrografia del clinker (500X).
I minerali presenti nel clinker sono Alite poligonale, Belite tondeggiante
stirata, ferrito chiaro e alluminato tricalcico più scuro.
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23
Cementi Portland
Il clinker, contenuto in tutti i cementi, è un prodotto ottenuto per cottura ad alta temperatura
di miscele di calcare ed argilla. Il calcare contiene prevalentemente carbonato di calcio,
l’argilla contiene silice, allumina, ossido di ferro, oltre all’acqua di cristallizzazione.
Argilla
+
Calcare
Clinker Portland Cemento Portland
Macinazione
Gesso +
CaO 60-67%
SiO2 16-26%
Al2O3 4-8%
Fe2O3 2-5%
Produzione del clinker e del cemento Portland.
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Cementi d’altoforno o di loppa
I cementi d’altoforno o di loppa sono ottenuti mescolando clinker Portland, loppa d’altoforno e
gesso. Il tenore di loppa varia entro limiti piuttosto ampi: i prodotti più diffusi sono quelli che
ne contengono il 35-50%.
La loppa d’altoforno sviluppa la propria idraulicità più lentamente del clinker: per questo
motivo i cementi d’altoforno hanno resistenze meccaniche alle scadenze brevi dello stesso
ordine di quelle dei cementi Portland soltanto se vengono macinati più finemente di questi.
I cementi d’altoforno si distinguono per due caratteri di evidenza immediata: la buona
lavorabilità del calcestruzzo e delle malte con bassi rapporti acqua/cemento ed il lento sviluppo
delle resistenze meccaniche.
Lo sviluppo delle resistenze meccaniche dei cementi d’altoforno ad alto contenuto di loppa è
pigro e tardivo rispetto al cemento Portland.
Il calcestruzzo di cemento d’altoforno che si confeziona in cantiere con l’acqua necessaria per
una buona lavorabilità, risulta di rapporto acqua/cemento più basso di quello dei calcestruzzi di
altri tipi di cemento: i getti, se fatti maturare in condizioni appropriate, risultano perciò più
compatti, meno permeabili e meno aggredibili dal gelo e dagli agenti esterni.
Scorie d’altoforno cristallizzate e granulate.
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25
Cementi pozzolanici
Le pozzolane, naturali od artificiali, sono materiali in polvere che, a temperatura ambiente ed
in presenza d’acqua, reagiscono con l’idrossido di calcio [Ca(OH)2] che si forma nel corso
dell’idratazione dei silicati di calcio. Possono essere naturali di origine vulcanica (pulvis
puteolana, Pozzuoli 300 a.C.) o materiali prodotti per calcinazione di argilla o scisti o residui
(ceneri) della combustione del carbone, come le cosiddette ceneri volanti, provenienti dalle
centrali termoelettriche. Un caso particolare di pozzolana è il fumo di silice o microsilice,
residuo della produzione di leghe ferro-silicio e costituito essenzialmente da silice dispersa. La
reazione pozzolanica è dovuta a tre proprietà comuni a tutte le pozzolane ovvero:
- natura acida dovuta alla presenza elevata di silice;
- instabilità termodinamica in presenza di calce, dovuta alla loro natura vetrosa o amorfa;
- elevata superficie specifica.
Pozzolana viterbese
(1000X).
Aggregazione di parti-
celle di silice di for-
ma tondeggiante.
Pozzolana laziale
(1000X). Metamorfosi
della struttura vetrosa
con formazione di ele-
menti cristallizzati.
Pozzolana di Bacoli
(1000X).
Tipica struttura va-
culare vetrosa.
Ceneri volanti (500X).
Particelle sferoidali
vetrose.
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26
Cementi pozzolanici
I cementi pozzolanici sono miscele omogenee di clinker Portland, gesso e materiale pozzolanico,
ottenute per macinazione simultanea dei costituenti, oppure per miscelazione di cemento
Portland e di materiale pozzolanico di opportuna finezza.
Lo sviluppo delle resistenze di cementi pozzolanici è più lento di quello dei cementi Portland:
per i cementi pozzolanici le resistenze a compressione alle maturazioni più brevi di 28 giorni
sono inferiori a quelle dei cementi Portland mentre sono superiori quelle a 3, 6, 12 mesi ed
oltre.
I cementi pozzolanici presentano una spiccata resistenza all’attacco di ioni estranei, in
particolare solfati e cloruri: per tale motivo, i cementi pozzolanici sono i più indicati per opere
marittime, fondazioni in terreni solfatici e, in generale, per tutti i lavori in cui il calcestruzzo è
soggetto all’aggressione chimica.
Paesi Produzione
(migliaia di ton.)
Consumo procapite
(kg/abitante)
Francia 19.300 313
Germania 30.150 301
Gran Bretagna 8.000 159
Italia 34.408 565
Paesi Bassi 4.695 287
Spagna 26.020 532
Produzione di cemento in
Europa e consumo procapite
nel 2010 [Fonte: AITEC].
Per uguale consistenza della
pasta, i cementi pozzolanici
richiedono in genere più
acqua d’impasto dei cementi
Portland di pari classe di
resistenza e prodotti con il
medesimo clinker.
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Cementi
Cementi Resistenza (kg/cm2)
Compressione Flessione
Normali 3° g 7° g 28° g 3° g 7° g 28° g
- 175 325 - 40 60
Alta resistenza 3° g 7° g 28° g 3° g 7° g 28° g
175 325 425 40 60 70
Alta resistenza e rapido
indurimento
1° g 3° g 28° g 1° g 3° g 28° g
175 325 525 40 60 80
Vecchi requisiti meccanici dei cementi stabiliti dal D.M. 03.06.1968.
La resistenza massima alla compressione dopo 28 giorni è definita titolo del cemento. Questo
valore, stampato sui sacchi di cemento da 25,0 o 50,0 kg, caratterizza il prodotto nel suo
aspetto più peculiare ovvero per la sua resistenza a compressione.
I cementi sono classificati secondo le caratteristiche di resistenza a rottura in:
1. cementi normali, con resistenza a compressione che varia, tra i 7 e i 28 giorni, da 175 e 325
kg/cm2;
2. cementi ad alta resistenza, con resistenza a compressione che varia, tra i 3 e i 28 giorni, da
175 e 425 kg/cm2;
3. cementi ad alta resistenza e rapido indurimento, con una resistenza a compressione che dopo
sole 24 ore vale 175 kg/cm2.
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Cementi
Classe di resistenza
Resistenza a compressione (N/mm2)
minima garantita
2 giorni 7 giorni 28 giorni
32.5 N - ≥16 ≥32,5; ≤52,5
32.5 R ≥10 - ≥32,5; ≤52,5
42.5 N ≥10 - ≥42,5; ≤62,5
42.5 R ≥20 - ≥42,5; ≤62,5
52.5 N ≥20 - ≥52,5
52.5 R ≥30 - ≥52,5
Requisiti meccanici dei cementi [Fonte: UNI-EN 197-1].
La UNI-EN 197-1 classifica i cementi a livello europeo individuando da 9 a 150 tipi di cementi
realizzabili. In particolare, si individuano n. 6 Classi di resistenza e n. 25 Tipi di cemento. I
cementi vengono pertanto individuati con codici alfa-numerici (“CEM III B 32.5R”, “CEM II-A/L
42.5”, ecc.). Per ogni classe di resistenza si definiscono due classi di resistenza iniziale (a 2-7
giorni):
- con resistenza iniziale ordinaria contrassegnata con la lettera N;
- con resistenza iniziale elevata contrassegnata con la lettera R.
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Cementi
Tipi di cemento e composizione (percentuale in massa) [Fonte: tabella 1.II, UNI-EN 197-1].
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Gessi
Si tratta del primo legante utilizzato dall’uomo e si ottiene riscaldando (150-200°C) una roccia
sedimentaria molto diffusa in natura. Il minerale del gesso, il solfato di calcio biidratato (CaSO4
2H2O), si presenta come selenite (cristallizzato), alabastro (granulare fino e compatto) e
sericolite (fibroso). Di colore bianco latte, il gesso assume caratteristiche diverse a seconda
delle condizioni di cottura e della granulometria. Per rendere l’impasto plastico e lavorabile,
l’acqua deve essere sempre in eccesso rispetto alla quantità stechiometrica (rapporto polvere di
gesso/acqua di 1:1). La resistenza meccanica del gesso è fortemente condizionata dal grado di
umidità del manufatto indurito: tanto maggiore è il grado igroscopico e tanto minore è la
resistenza meccanica (la presenza di acqua che agisce da solvente incrementa il volume dei pori
riducendo la resistenza complessiva del materiale).
Tipo di gesso Temper. Impieghi
Gesso fino (scagliola) 130°C Modellistica, stucchi
Gesso comune (da presa) 170°C Per posizionare manufatti, stucchi
Gesso forte 300°C Leganti
Gesso morto > 300°C Polvere inerte per decorazioni
Gesso calcinato > 900°C Sottofondi, intonaci
Classificazione dei gessi e relativi impieghi.
Resi
stenza m
eccanic
a
Tem
po d
i pre
sa
+
-
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Gessi
Gesso di presa
+
Gesso
Acqua
CaSO4 · 2H2O
Produzione del gesso da presa.
110 200 °C
CaSO4 · ½H2O
CaSO4
H2O
Gesso CaSO4 · 2H2O
A causa della sue caratteristiche intrinseche il gesso
presenta le seguenti peculiarità:
1. per la sua igroscopia il gesso può essere utilizzato in
ambienti con bassa e media umidità relativa: infatti, in
ambienti molto umidi (ad esempio, all’esterno) il gesso
non garantisce la stabilità e rischia la dissoluzione;
2. il gesso presenta una buona resistenza all’incendio e
non propaga la fiamma e i vapori. A partire dai 60°C
perde acqua di costituzione (-25% del peso) e superati i
120°C si secca e comincia a sbriciolarsi (in alcuni Paesi,
combinato con materiali di natura diversa, il gesso
viene comunque utilizzato per proteggere le strutture
in acciaio dall’azione del fuoco);
3. vista la costante presenza di acqua, i materiali
metallici immersi o a contatto con il gesso possono
deteriorasi con maggiore rapidità. Infatti, la soluzione
che origina la combinazione acqua/gesso è di natura
acida e attacca metalli quali l’acciaio, il piombo e lo
zinco;
4. il gesso può avere un ruolo importante in relazione alla
sua capacità di regolare l’igrometria degli ambienti
chiusi, in quanto è capace di cedere acqua in
atmosfere asciutte e di assorbirne in atmosfere umide.
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Leganti
Gesso 150-200 °C Oriente
Calce aerea 950-1.000 °C Romani
Calce aerea e pozzolana Romani
Calce idraulica John Smeaton (1756)
Cemento Portland 1.200-1.250 °C Joseph Aspdin (1845)
Temperatura di cottura Legante Impiego
Alcuni leganti.
Leganti
aere
i Leganti
idra
ulici
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