Il padre di tutti i cementi è il CEMENTO PORTLAND ottenuto dalla macinazione del CLINKER con piccole quantità di GESSO. PRODUZIONE DEL CLINKER: cottura.

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1 Il padre di tutti i cementi è il CEMENTO PORTLAND ottenuto dalla macinazione del CLINKER con piccole quantità di GESSO. PRODUZIONE DEL CLINKER: cottura di materie prime (calcari, argille, sabbie, ceneri di pirite) in forni rotanti a T= °C. Fonte di energia per il forno è costituita per l’85% circa dal carbone, 5% da oli combustibili, 5,5% da combustibili non convenzionali quali materiali di smaltimento come legno, grassi animali e vegetali, pneumatici etc.

2 Durante la cottura le materie prime si combinano per dare origine ai componenti mineralogici del clinker - Silicati e Alluminati di Calcio- Il clinker, all’uscita dal forno viene raffreddato rapidamente e unito a qualche percento di gesso biidrato viene macinato.

3 I costituenti mineralogici del clinker sono essenzialmente 4:
silicato tricalcico, silicato bicalcico, alluminato tricalcico, e la fase ferrica. I silicati sono presenti in maggiore quantità (75-80%) e sono anche i più importanti perché responsabili delle prestazioni meccaniche della pasta cementizia indurita.

4 Cemento Portland e aggiunte minerali:
I tipi di cemento che la normativa europea UNI EN197/1 ammette nei paesi dell’Unione, si distinguono per la presenza in percentuali diverse di altri costituenti minerali. CEMENTI DI MISCELA: Cemento Portland e aggiunte minerali: -pozzolane naturali e calcinate -fumo di silice -ceneri volanti silicee e calciche -loppa d’altoforno -scisti calcinati -calcari

5 CEMENTI DI MISCELA E SVILUPPO
SOSTENIBILE minor consumo di materie prime b) minor consumo di energia c) minor emissione di CO2 d) Intelligente utilizzo delle scorie industriali

6 LOPPA D’ALTOFORNO: scoria della produzione della ghisa e dell’acciaio.
E’ in grado di reagire con l’acqua, ma in modo estremamente lento. La presenza anche di una quantità piccola di calce accelera la reazione. Una certa percentuale di cemento Portland è necessaria per raggiungere resistenze meccaniche accettabili a tempi brevi. CENERE VOLANTE (in Italia di tipo silicico): residuo delle centrali termiche a carbone. Ha proprietà pozzolaniche e grazie alla forma sferica delle particelle favorisce la lavorabilità degli impasti

7 SCISTO CALCINATO: residuo della torrefazione degli scisti argillosi, in particolare quelli bituminosi. CALCARE: non è un materiale pozzolanico, ma se finemente macinato è un ottimo filler. FUMO DI SILICE: sottoprodotto della produzione del silicio metallico e delle leghe ferro-silicio. Ha dimensioni molto piccole (microsfere < 0.1μm) e quindi è un ottimo filler, oltre ad avere proprietà pozzolaniche eccellenti.

8 Pozzolana +acqua: nessun indurimento
TUTTE LE POZZOLANE ANTICHE O MODERNE, NATURALI O ARTIFICIALI SONO MATERIALI IN PREVALENZA AMORFI, DI NATURA SILICO-ALLUMINOSA, diventano un legante idraulico se mescolate con la calce. Il cemento Portland produce calce durante l’idratazione, la pozzolana trova dunque un ingrediente con il quale reagire. Pozzolana +acqua: nessun indurimento Pozzolana + acqua +calce: indurimento per formazione di composti chimici insolubili: -Silicati di calcio idrati -Alluminati di calcio idrati La vera pozzolana non è di per sé un legante

9 Ca(OH)2 + pozzolana + acqua = silicati di calcio idrati secondari
Cemento Portland + acqua: (silicati ed alluminati di calcio idrati primari, Ca(OH)2 -calce di idrolisi-) Cemento Portland +pozzolana + acqua: (silicati ed alluminati di calcio idrati primari e secondari ) Ca(OH)2 + pozzolana + acqua = silicati di calcio idrati secondari

10 Normativa europea sui cementi UNI EN 197/1
a) Tipo di cemento => composizione b) Classe di resistenza => Rm minima a 28gg, comportamento alle brevi stagionature (R, N) (ricavata mediante procedura standard su provini standardizzati) I tipi di cemento sono 27 le classi di resistenza 6 Totale=162, teoricamente possibili.

11 Tipi di cemento: Cemento Portland- CEM I- con almeno il 95% di clinker (un solo tipo). Cementi Portland di miscela- CEM II- (17sottotipi) con almeno il 65% di clinker; se i costituenti secondari sono presenti in quantità pari al 6-20% CEM II A se al 21-35% CEM II B.

12 Cemento d’altoforno - CEM III- (3 sottotipi)
loppa 36-65% CEM III A loppa 66-80% CEM III B loppa 81-95% CEM III C Cemento pozzolanico - CEM IV- (2 sottotipi) costituenti minerali 11-35% CEM IV A costituenti minerali 36-55% CEM IV B Cemento composito - CEM V - (2 sottotipi) costituenti minerali 36-60% CEM V A costituenti minerali 61-80% CEM V B

13 Le sei classi di resistenza mostrate in tabella vengono stabilite dal produttore di cemento attraverso una procedura standardizzata: -stesso rapporto acqua/cemento (0.5), -stesso rapporto sabbia/cemento (3), ma anche stesso tipo di sabbia, stessa tipologia di provini (prismatici 4X4X16cm) e stessa stagionatura (U.R.>95%, T=20°C).

14 Le classi di resistenza del cemento non stabiliscono la resistenza a compressione del calcestruzzo confezionato con quel cemento, ma individuano una scala di potenzialità dei vari cementi. Le prove su malta standard servono a distinguere i cementi prima di immetterli sul mercato attraverso informazioni relative alle prestazioni meccaniche “potenziali” alle brevi e alle lunghe stagionature.

15 Il fenomeno della “ PRESA” Una pasta di cemento può presentare una consistenza variabile a seconda della quantità d’acqua impiegata (scorrevole, deformabile, modellabile etc.) che viene conservata più o meno a lungo. Man mano che i costituenti del cemento reagiscono con l’acqua si assiste ad una graduale perdita di lavorabilità, cioè inizia a manifestarsi il fenomeno della “presa”.

16 Dopo alcune ore (>6) finisce la presa e la pasta cementizia diventa un solido con l’aspetto di un materiale lapideo e possiede una certa resistenza a compressione. In linea di massima i due alluminati contribuiscono soprattutto al fenomeno della presa, mentre i due silicati all’indurimento.

17 PRESA Dal punto di vista pratico, prima della presa deve avvenire il mescolamento degli ingredienti, il trasporto dalla centrale al cantiere, la posa in opera e la compattazione. Dall’inizio presa l’impasto non è più manipolabile e anche la semplice vibrazione all’interno dei casseri distruggerebbe i primi legami tra i prodotti di idratazione con conseguente riduzione delle proprietà meccaniche.

18 PRESA In cementeria i tempi di presa dei cementi vengono misurati con una strumento che si chiama ago di Vicat: è un test che si esegue su una pasta cementizia di consistenza standard. Il test consiste nel far penetrare un ago (sottoposto ad un peso di 300g) su un campione di pasta cementizia “normale” (a consistenza standard) a tempi diversi: l’inizio presa corrisponde ad una penetrazione fino a 3 mm dal fondo;

19 Dopo la PRESA inizia il processo di INDURIMENTO, cioè lo sviluppo delle resistenze meccaniche che dipende dal rapporto acqua/cemento adottato, dal tipo di cemento, dal tipo e dosaggio di additivi, dalla temperatura e dalle modalità di maturazione (stagionatura).