Rottami di pietra (dal latino caedo = tagliare)

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1 Rottami di pietra (dal latino caedo = tagliare)
CEMENTO dal latino Caementum: Rottami di pietra (dal latino caedo = tagliare) Per i Romani il termine “saxum cementitium” significava blocchi di rottami legati con la calce. Nel Medioevo (Bartolomeo de Gianville, 1230) con il termine “caementum” si indicava una malta legante formata da calce e sabbia: “la calce è una pietra cotta; per mescolanza con sabbia ed acqua si confeziona il cemento”. Successivamente e fino al XVIII sec. il cemento ha avuto come significato quello di legante di parti incoerenti.

2 In Inghilterra Smeaton confrontando calci prodotte con calcari di diversa provenienza individua l’importanza della presenza dell’argilla nella materia prima per ottenere una calce di qualità migliore. 1756 Parker brevettò un prodotto capace di indurire sott’acqua: cemento rossastro (con grosse quantità di argilla). Temperature di cottura °C, senza scorificazione. 1796 Il Vicat conferma i risultati di Smeaton dimostrando che l’idraulicità è dovuta ai prodotti di reazione durante la cottura tra il carbonato di calcio e la silice e l’allumina presenti nell’argilla. Fissò un indice numerico per l’idraulicità. 1812

3 Aspdin brevetta un prodotto che viene chiamato cemento Portland, dato che una volta indurito aveva un colore analogo alla pietra estratta nella penisola di Portland 1820 Johnson produce il primo cemento moderno, cuocendo miscele di calcare e argilla a temperature notevolmente superiori a quelle usuali per la calce idraulica. Dimostra l’importanza che la cottura avvenga a temperature tali da assicurare la presenza di un’abbondante fase fusa detta scoria (clinkerizzazione). 1844

4 In Gran Bretagna, culla del cemento e delle sua applicazioni, viene costruita la prima grande opera utilizzando cemento portland: fognature di Londra (Prog. J. Grant) 1859 Inizia in Italia presso la Società Italiana Cementi di Bergamo la produzione di cemento portland (Officina di Pradalunga) e successivamente anche a Palazzolo sull’Oglio. 1870

5 Cemento (UNI EN 197) Cemento Portland
“Un materiale inorganico finemente macinato che, mescolato con acqua, forma una pasta che rapprende e indurisce a seguito di reazioni e processi di idratazione e che una volta indurita mantiene la sua resistenza e stabilità anche sott’acqua” Cemento Portland Si ottiene per macinazione del prodotto di cottura di una miscela di argilla, calcare e sabbia (clinker) con piccole aggiunte di gesso (circa il 5%) ed eventualmente, di altri materiali (pozzolane, microsilice, ceneri volanti, ecc.)

6 Impieghi Malte impiegate per lavori di finitura (intonaci)
Malte per la realizzazione di murature (malte di allettamento) Opere in calcestruzzo armato e precompresso

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8 Ciclo di produzione del Cemento Portland
Materie Prime Cottura a 1450°C CLINKER PORTLAND CALCARE ARGILLA Gesso MACINAZIONE CEMENTO PORTLAND

9 Forno rotativo di cottura
lunghezza ~ 80÷100 mt diametro ~ 3÷6 mt inclinazione ~ 3 ÷ 5%

10 Forni rotativi

11 Nomenclatura della chimica del cemento
Legenda C = CaO S = SiO2 A = Al2O3 F = Fe2O3 H = H2O N = Na2O K = K2O C = CO2 S = SO3 M = MgO

12 Trasformazioni durante la cottura
Espulsione dell’acqua libera 750°C Perdita dell’acqua legata presente nelle argille °C Decarbonatazione dei calcari Parziale fusione della massa (clinkerizzazione) con formazione dei SILICATI 1450°C 1350°C Parziale raffreddamento a 1350°C con formazione di ALLUMINATI Raffreddamento mediante corrente d’aria e formazione di clinker

13 Composizione Mineralogica
Clinker Portland Composizione Chimica CaO = C % SiO2 = S 16-26% Al2O3 = A 4-8% Fe2O3 = F 2-5% MgO 1- 4% Na2O +K2O % SO % Composizione Mineralogica C3S % C2S % C3A 0-10% C4A F 0-15%

14 Minerali del Clinker C4AF fase ferrica C3S alite C3A celite C2S belite

15 Formule di Bogue

16 Composizione Mineralogica: Metodo di calcolo

17 Il Cemento Portland Il cemento risulta costituito da: Clinker
Gesso (in misura del 3-5% in peso) La reattività del cemento nei confronti dell’acqua dipende dalla finezza: 90% in peso ha dimensioni tra 2 e 90 mm 7-9% ha dimensioni inferiori a 2 mm 0-4% ha dimensioni superiori a 90 mm Si preferisce non scendere sotto i 2 mm perché aumentano notevolmente i costi di macinazione e le reazioni di idratazione divengono troppo veloci con notevole sviluppo di calore di idratazione

18 Il Cemento Portland Per definire la finezza delle particelle di cemento si ricorre a due grandezze: distribuzione granulometrica area superficiale specifica Setacci Distribuzione granulometrica Granulometro Laser

19 Distribuzione granulometrica
Le curve di distribuzione granulometrica consentono, fissata una certa dimensione delle particelle, di ricavare la percentuale cumulativa in massa delle particelle di dimensioni inferiori (esempio in figura) o superiori. In genere la curva granulometrica di un cemento assume l’andamento a S. Curva di distribuzione granulometrica di un cemento portland ordinario e a rapido indurimento

20 Area superficiale specifica
Si intende l’area totale della superficie esterna di tutte le particelle di cui la polvere è costituita riferita all’unità di massa. Superficie specifica di una polvere monodispersa di cemento in funzione del diametro delle particelle (supposte di forma sferica)

21 Misurazione Superficie Specifica: Blaine (EN 196-6)
(1) Una pastiglia di cemento di dimensioni e porosità standard viene posta nel contenitore C. (2) Aprendo il rubinetto R, con un aspiratore, si riduce la pressione interna in modo che il liquido raggiunga il livello X. (3) Chiuso il rubinetto si misura il tempo impiegato affinché il rientro di aria attraverso la pasticca ripristini la pressione iniziale riportando il liquido al livello iniziale Y. C R X Y S = K t ½ K = costante dell’apparecchiatura determinata con pasticche di cemento a superficie nota