Appunti di Tecnologia dei materiali e chimica applicata - Franco Medici

PASTA :

acqua + legante

MALTA :

acqua + legante + sabbia

CLS :

acqua + legante + sabbia + pietrisco/ghiaia(eventualmente + additivi, fibre, pigmenti)

Leganti:

• aerei (non immer.): resistenze medio-basse
• idraulici (immer.): resistenze molto alte

Cemento Portland = legante idraulico

(per la prima volta nel 1824 da Joseph Aspdin)

Clinkerizzazione = agglomerazione di prodotti cotti sotto(clinker: scorie vetrose) forma di grosse granuli

Portland = clinker di cemento Portland + gesso biidrato

• C₃S
• C₂S
• C₃A
• C₄AF

• elevata resistenza meccanica
• basso calore di idratazione
• stabilità di volume
• resistenza ai solfati
• basso tenore di alcali e cloruri
• moderata richiesta d'acqua
• tempo di indurimento molto breve (decine di ore)
• tempo di rappredimento lungo ( ore)
• (non possono essere ottenute tutte simultaneamente)

C₃S = 3CaO . SiO₂ silicato tricalcicoC₂S = 2CaO . SiO₂ silicato bicalcicoC₃A = 3CaO . Al₂O₃ alluminato tricalcicoC₄AF = 4CaO . Al₂O₃ . Fe₂O₃ alluminato ferrito tetracalcico

Limiti di composizione del cemento Portland

• CaO 60-67%
• Al₂O₃ 3-8%
• SiO₂ 17-25%
• Fe₂O₃ 0,5-6%

PASTA : acqua + legante

MALTA : acqua + legante + sabbia

CLS : acqua + legante + sabbia + pietrisco/ghiaia

(eventualmente + additivi; fibre, pigmenti)

Leganti:

• aerei (non immersi) - resistenze medio-basse
• idraulici (immersi) - resistenze molto alte

Cemento Portland = legante idraulico

(per la prima volta nel 1824 da Joseph Aspdin)

Clinkerizzazione = agglomerazione dei prodotti cotti sotto

(clinker= scorie vetrose) forma di grosse gocciole

Portland = clinker di cemento Portland + gesso idrato

• C₃S
• C₂S
• C₃A
• C₄AF
• elevata resistenza meccanica
• basso calore di idratazione
• stabilità di volume
• resistenza ai solfati
• basso tenore di alcali e cloruri
• moderata richiesta d'acqua
• tempo di indurimento molto breve (decine di ore)
• tempo di rappredimento lungo (ore)
• (non possono essere ottenute tutte simultaneamente)

C₃S = 3CaO . SiO₂ — silicato tricalcico

C₂S = 2CaO . SiO₂ — silicato bicalcico

C₃A = 3CaO . Al₂O₃ — alluminato tricalcico

C₄AF = 4CaO . Al₂O₃. Fe₂O₃ — alluminato ferrito tetralcico

Limiti di composizione del cemento Portland

CaO 60-67%

SiO₂ 17-25%

Al₂O₃ 3-8%

Fe₂O₃ 0,5-6%

Processo di fabbricazione:

1. Silos contenenti calcare, argilla, aggiunte (bauxite, ossidi di ferro, sabbie silicee).
2. Le materie prime sono inviate al mulino per la macinazione del materiale crudo (mulino a sfere, 2-4 m di diametro e lungo 6-12 m).
3. Permanenza della farina da cemento in un silos omogeneizzatore.
4. Preriscaldamento e parziale decomposizione con fumi provenienti dal forno.
5. Cottura in un forno rotativo (1-2 giri/min) cilindrico lungo 80-120 m, di 3-6 m di diametro rivestito in materiale refrattario.
6. Nella parte vicina al bruciatore vengono raggiunte temperature nell'ordine di 1450°C alla quale parte del materiale fonde e si formano i granuli di clinker.
7. Il materiale uscito dal forno viene bruscamente raffreddato con aria (la stessa che viene poi usata per preriscaldare la farina cruda).
8. Viene aggiunto gesso biidrato ed eventualmente altri costituenti (pozzolana, loppa d'altoforno, ceneri volanti, ...).
9. La miscela viene finemente macinata nei mulini e poi insaccata o stoccata nei silos.

CaCO₃ + argille + silice = 1,54 kg → 1 kg di clinker

1 kg di clinker → 1,08 kg di CO₂

C₃S → reagisce rapidamente con l'acqua e conferisce agli impasti induriti elevate resistenze meccaniche. Si forma dalle materie prime a temperature tra 1350 e 1500°C. Se la temperature è compresa tra 900 e 1250°C, si decompone in C + C₂S (calce e silicato bicalcico) avente scarse capacità leganti e caratteristiche espansive (aO).

C₂S → si idrata lentamente. Il suo contributo alle resistenze meccaniche si manifesta in periodi di stagionatura lunghi.

C₃A → è il composto che si idrata più rapidamente ma non contribuisce alle resistenze meccaniche. Gli impasti che lo contengono risentono dall’azione disgregante delle acque solfatiche, sarebbe quindi preferibile la sua assenza. Ha importante funzione di fondente e senza