Chimica e tecnologia dei materiali - cemento idraulico

CEMENTO IDRAULICO

Il cemento è un legante idraulico, un materiale inorganico macinato, che mescolato con acqua,

forma una pasta che fa presa ed indurisce a seguito di processi di idratazione e, mantiene la

sua resistenza e durabilità anche sott’ acqua.

Gli impieghi sono legati alla costruzione di opere in calcestruzzo, armato o precompresso,

oppure, per intonaci o murature.

Le classi principali sono:

• Cemento portland: costituito per il 95% di clinker e per il 5% max di altri

costituenti.

• Cementi speciali: pozzolanico, d’ altoforno, soprasolfatato.

• Cemento alluminoso

CEMENTO PORTLAND:

E’ il cemento più utilizzato e si ottiene attraverso il calcare e l’ argilla.

Il calcare e l’ argilla vengono estratte dalle cave, macinate finemente e cotte in un

forno rotante ad una temperatura di 1450 °C.

I calcari sono formati principalmente da carbonato di calcio CaCO , le argille da silicati

3

di alluminio idrati (xAl O ·ySiO ·zH O ).

2 3 2 2

All’ aumentare della temperatura il calcare e l’ argilla si trasformano liberando gli

ossidi principali ( CaO, SiO , Al O , Fe O ).

2 2 3 2 3

Il materiale in uscita dal forno viene raffreddato dall’ aria e si ottengono dei granuli

con diametro 3-25 mm chiamati clinker. Questi sono costituiti da:

1. Silicato tricalcico ( 3Ca·SiO ) che viene indicato con C S (alite).

2 3

2. Silicato bicalcico ( 2Ca·SiO ) che viene indicato con C S (belite).

2 2

3. Alluminato tricalcico ( 3CaO·Al O ) che viene indicato con C A (celite).

2 3 3

4. Ferroaluminato tetracalcico ( 4CaO·Al O · Fe O ) che viene indicato con C AF

2 3 2 3 4

(fase ferrica).

5. E poi sono presenti anche ossidi di sodio e di potassio che determinano l’

alcalinità della pasta cementizia e quindi il suo PH.

1.2.3.4. si chiamano idrauliti perché danno le proprietà idrauliche.

Questi composti si formano a determinate temperature:

• A 100 °C evapora l’ acqua libera

• A 500 °C l’ argilla perde l’ acqua che evapora

• Tra 600 e 1000 °C si ha la decomposizione dei carbonati; il calcare si dissocia in

calce e anidride carbonica

• Tra 1000 e 1200 °C si ha la formazione del C A e del C S

3 2

• Tra 1200 e 1450 °C si ha la formazione del C A

3

• Nella fase di raffreddamento si ha la formazione del C AF.

4

Infine aggiungendo al clinker il 3-5% di gesso ( CaSO ·2H O ) si ha il cemento

4 2

portland.

Mescolando al cemento portland dell’ acqua si ottiene una pasta cementizia che

subisce dei processi di idratazione.

La pasta inizialmente è plastica e lavorabile grazie all’ acqua ma col procedere dell’

idratazione, si ha una riduzione dell’ acqua e l’ impasto perde plasticità. Si ha l’ inizio

della presa, che avviene normalmente dopo un ora. Il processo di idratazione continua