Il cemento è il materiale principe dell’industria delle costruzioni. Esso è usato quasi esclusivamente insieme alla sabbia per formare la malta oppure con altri inerti, come il pietrisco, per ottenere il calcestruzzo, utilizzato soprattutto per le opere in cemento armato. In ogni caso, il cemento ha bisogno dell’acqua per essere adeguatamente impastato e per poter reagire chimicamente e fare presa.
Ogni muratore, ogni impresa, ogni progettista, chiunque abbia avuto a che fare con l’edilizia ha anche avuto modo di conoscere il cemento. Spesso lo si scambia per il composto chiamato tecnicamente malta, in quanto ne è il componente principale, ma in ogni cantiere non può mancare un materiale simile.
L’uso è indispensabile sia come come legante per la costruzione di muri di ogni tipo, ma soprattutto per la produzione del calcestruzzo e del cosiddetto cemento armato (più precisamente da chiamare calcestruzzo di cemento, armato).
Tipi di cemento
Esistono diversi tipi di cemento, differenti per la composizione, per le proprietà di resistenza e durevolezza e quindi per la destinazione d’uso.
Dal punto di vista chimico si tratta in generale di una miscela di silicati e alluminati di calcio, ottenuti dalla cottura di calcare, argilla e sabbia. Il materiale ottenuto, finemente macinato, una volta miscelato con acqua si idrata e solidifica progressivamente nel tempo.
Il cemento Portland
Il cemento Portland, probabilmente il tipo più utilizzato, come abbiamo già visto, fu scoperto nel 1824 in Inghilterra dal muratore Joseph Aspdin.
La fabbricazione del cemento Portland avviene nelle seguenti tre fasi:
– preparazione della miscela grezza dalle materie prime;
– produzione del clinker;
– preparazione del cemento.
Le materie prime per la produzione del Portland sono:
– calcare (contenente carbonato di calcio)
–marna/argilla (contenente ossidi di silicio, ferro e alluminio).
L’estrazione avviene in apposite cave con minerali che in generale sono composte da rocce dove sono presenti tutte le materie prime necessarie. Quando non si riesce a trovare minerali con queste caratteristiche è necessario aggiungere argilla o calcare, oppure minerale di ferro o altri materiali residui di fonderia.
La miscela è riscaldata in un forno speciale costituito da un enorme cilindro (chiamato Kiln) disposto orizzontalmente con leggera inclinazione e ruotante lentamente. La temperatura è fatta crescere lungo il cilindro fino a circa 1480° centigradi in modo che i minerali si aggreghino, ma non fondano e vetrifichino.
Nella sezione a temperatura minore il carbonato di calcio (il calcare, le pietre) si scinde in ossido di calcio e anidride carbonica (CO2). Nella zona ad alta temperatura l’ossido di calcio reagisce con i silicati a formare silicati di calcio.
Il materiale risultante è complessivamente denominato clinker. Il clinker può essere conservato per anni prima di produrre il cemento, a condizione di evitare il contatto con l’acqua.
L’energia teorica necessaria per produrre il clinker è molto elevata. Questo comporta una grande richiesta di energia per la produzione del cemento e si ha anche un notevole rilascio di anidride carbonica in atmosfera, che è un gas che causa l’effetto serra.
Per la produzione del cemento il Clinker viene macinato in un mulino fino ad ottenere un polvere. Il gesso è aggiunto al clinker per migliorare le caratteristiche, successivamente la miscela viene macinata. La polvere ottenuta è il cemento pronto per l’uso.
Quando il cemento Portland è miscelato con l’acqua, il prodotto solidifica in alcune ore e indurisce progressivamente nell’arco di diverse settimane. Anche se la presa continua nel tempo si considera ottenuta completamente a 28 giorni quando raggiunge il 90% dello sviluppo delle sue proprietà meccaniche. L’indurimento iniziale è provocato dalla reazione tra acqua, gesso e altri componenti.
Con l’aggiunta di particolari materiali al cemento (calcare e calce) si ottiene il cemento plastico, di più rapida presa e maggiore lavorabilità. La malta preparata usando una miscela di cemento Portland e calce è nota come malta bastarda.
Il cemento è venduto principalmente in due modi diversi:
- in sacchi da 25 Kg dove è evidenziata la resistenza meccanica ed il produttore;
- sfuso in grandi silos.
