Cemento
Prima di distinguere tra le varie tipologie di cemento, va fatta un’ulteriore distinzione preliminare tra i vari materiali con cui si può legare la pasta cementizia, detta anche boiacca. Se viene miscelata con sabbia si ottiene malta di cemento, mentre se gli aggregati hanno diverse dimensioni sulla curva granulometrica si otterrà il calcestruzzo. Se quest’ultimo viene accoppiato con un’armatura in acciaio, si avrà il calcestruzzo armato. Chimicamente parlando, il cemento non è altro che una miscela di silicati ed alluminati di calcio, che si ottengono portando ad alte temperature calcari, argille e marne. Il materiale che si ottiene viene denominato clinker di Portland, ed è poi macinato ed addizionato con gesso, che funge da ritardante di presa. In base alla percentuale di clinker presente, vi sono 5 tipologie di cementi principali: cemento Portland (con clinker pari a minimo 95%), cemento Portland composito (clinker minimo 65%), cemento d’altoforno, cemento pozzolanico, cemento composito con aggiunta di clinker simultanea (con clinker dal 20 al 64%).
Il cemento Portland e il suo ciclo di lavorazione
Il cemento Portland è la tipologia di cemento più utilizzato anche nella preparazione del calcestruzzo. Tale materiale da costruzione si ottiene macinando il clinker ed addizionando gesso con lo scopo di regolarizzarne l’idratazione. Analizzando una porzione di cemento Portland, è stato possibile determinare le 4 tipologie principali di silicati ed alluminati di calcio: alite, belite, celite e brownmillerite. Per produrre il cemento Portland va seguita una lunga trafila di fasi. Innanzitutto, vanno estratte e controllate le materie prime che andranno frantumate e sottoposte ad un processo di preomogeneizzazione. Successivamente vanno essiccate e macinate per produrre la farina, ovvero la miscela cruda, che andrà attentamente controllata, depositata ed omogeneizzata. Dunque vengono preparati i combustibili per la cottura del clinker. Dopo aver controllato il clinker, ne andranno controllate le caratteristiche ed andrà depositato insieme agli additivi. Dopodiché il cemento viene macinato e di nuovo controllato, per poi essere depositato all’interno di appositi silos ed insaccato. Infine se ne controlla la conformità e il cemento può essere spedito sia sfuso che in sacchi.
Le diverse tipologie di cementi di miscela
Per cementi di miscela si intendono tutti i cementi ottenuti addizionando componenti come loppa o pozzolana al normale Portland: in questo modo si ottengono caratteristiche nuove e più funzionali. Il cemento pozzolanico è molto resistente alle acque aggressive: la pozzolana è una pietra molto reattiva, a natura acida, che reagisce con la calce sviluppando un calore di reazione minore, quindi è ottima da addizionare in cementi usati per costruzioni in climi caldi o in prossimità di acque solfatiche o aggressive. Inoltre, le proprietà della pozzolana erano note già ai tempi dei Romani, in quanto la malta preparata miscelandola con la calce era molto resistente e versatile. Col passare del tempo, la cenere del carbone proveniente da vari tipi di lavorazione ha sostituito la pozzolana, prendendo il nome di loppa: tale materiale ha un’attività idraulica latente, quindi necessita di una piccola quantità di calce per consentire un rapido indurimento. Il cemento ottenuto miscelando il Portland con la loppa prende il nome di cemento siderurgico o d’altoforno. Tra le proprietà di questo cemento ricordiamo l’ottima resistenza agli attacchi di cloruri, solfati ed acidi.
Altre importanti tipologie di cemento
I cementi vengono classificati anche in base allo scopo per il quale vengono utilizzati nei vari cantieri, scopo stabilito dalle caratteristiche che si ottengono modificando in vari modi il processo di lavorazione di tale materiale da costruzione: ne vedremo velocemente due tipologie. Il cemento a presa rapida, ad esempio, viene prodotto con temperature inferiori rispetto al cemento Portland e vengono addizionate diverse quantità di additivi e gesso di miscela. Grazie a ciò, consente una solidificazione molto rapida dopo essere stato miscelato con acqua; è adatto a piccoli lavori, ma non per grandi opere, in quanto il getto deve essere molto rapido. Il cemento espansivo è invece costituito miscelando il cemento con additivi espansivi, e si utilizza per riparazioni su opere che risentono degli effetti del ritiro del cemento, ma anche per l’inghisaggio. Il cemento espansivo si divide in due ulteriori categorie: cemento a ritiro compensato e cemento autocompresso, che si distinguono a seconda dell’espansione che provocano nel conglomerato cementizio.
Il cemento alluminoso e il cemento depotenziato
Tra i materiali da costruzione capita di sentir parlare del cemento alluminoso, detto anche cemento fuso: tale composto si ottiene addizionando carbonato di calcio, quindi una miscela di calcare e bauxite, al cemento in lavorazione, e portando poi il tutto quasi a fusione. Il cemento alluminoso viene versato in particolari stampi, formando dei pani, che poi vengono raffreddati ad acqua e macinati in mulini a palle. Questa tipologia di cemento presenta un rapido indurimento ed alti valori di resistenza meccanica a breve termine, resiste molto bene ai solfati e all’acqua, ma ha un elevato calore di idratazione. Inoltre, è vietato il suo utilizzo nelle costruzioni in calcestruzzo armato. Vi è un’altra tipologia di cemento il cui utilizzo è proibito: si tratta del cemento depotenziato, un cemento ad alto risparmio di materiale, in quanto durante la lavorazione viene molto diluito con acqua o sabbia, riducendo la percentuale di additivi più costosi. Tuttavia, il suo utilizzo nelle opere costituisce un vero e proprio reato a causa della bassa resistenza di tale cemento.
Inquinamento e lavorazione del cemento
La lavorazione del cemento non è certo poco inquinante, ma si stanno facendo passi da gigante nell’ammortizzamento delle emissioni dai cementifici. Nei forni si raggiungono temperature fino a 1400°C per la cottura del clinker, che richiede quantità elevate di combustibile, solitamente pet-coke. Tramite l’utilizzo di tale combustibile, si hanno emissioni di inquinanti come ossidi di azoto, biossido di zolfo, monossido e biossido di carbonio, gas serra, composti organici volatili e polveri fini. Per legge, nei cementifici vi sono sistemi di abbattimento dei fumi di combustione efficaci, come i filtri a maniche: essi consentono di bruciare i combustibili fossili diluendo gli inquinanti nei rifiuti e nelle emissioni. Nonostante non vengano prese misure particolari per diossine e mercurio, la concentrazione di tali inquinanti nelle emissioni resta inferiore ai minimi imposti legalmente. Per quanto riguarda gli effetti sull’uomo, il cemento Portland è alcalino e ha quindi un effetto caustico sulla pelle: in caso di contatto, la pelle va lavata abbondantemente con acqua, indossando guanti e occhiali per evitare schizzi di cemento; una volta indurito, lo si può toccare tranquillamente.
Domande frequenti
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Qual è la differenza pratica tra cemento, malta e calcestruzzo?È fondamentale non confondere questi termini perché hanno composizioni e usi diversi. Il cemento è il legante polveroso (principalmente clinker e gesso). Quando si mescola il cemento con la sabbia e l'acqua, si ottiene la malta, utilizzata principalmente per intonaci e giunti di muratura. Se invece al cemento e alla sabbia si aggiungono aggregati più grossi come ghiaia o pietrisco, si forma il calcestruzzo, un materiale strutturale molto più resistente usato per fondazioni, pilastri e solette. Quando al calcestruzzo si aggiunge un'armatura metallica in acciaio, si parla infine di calcestruzzo armato, indispensabile per resistere alle trazioni.
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Posso usare il cemento Portland per qualsiasi lavoro di ristrutturazione?Il cemento Portland è il più comune e versatile, ideale per la maggior parte delle opere generali e per preparare il calcestruzzo standard. Tuttavia, non è adatto a tutte le situazioni specifiche. Ad esempio, per lavori che richiedono una fissazione immediata o riparazioni urgenti, è preferibile il cemento a presa rapida. Al contrario, per strutture massicce o in climi molto caldi, il cemento Portland potrebbe generare troppo calore durante l'indurimento, causando crepe: in questi casi sono meglio i cementi di miscela come quelli pozzolanici o d'altoforno, che sviluppano meno calore e offrono maggiore durabilità chimica.
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Cosa sono i cementi di miscela e quando conviene usarli?I cementi di miscela si ottengono aggiungendo al Portland materiali come loppa (scorie d'altoforno) o pozzolana. Si scelgono quando servono proprietà specifiche non garantite dal solo Portland. Ad esempio, il cemento pozzolanico è eccellente per costruzioni esposte ad acque aggressive o solfatiche, poiché offre alta resistenza chimica. Il cemento d'altoforno, ricco di loppa, è ideale per opere marine o a contatto con cloruri, grazie alla sua elevata resistenza agli attacchi corrosivi. Questi cementi riducono inoltre il calore di idratazione, prevenendo microfessurazioni nelle grandi masse di calcestruzzo.
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È sicuro lavorare con il cemento Portland e quali precauzioni adottare?Sì, purché si rispettino le norme di sicurezza. Il cemento Portland fresco è fortemente alcalino e caustico: può causare gravi irritazioni cutanee e danni agli occhi. È obbligatorio indossare guanti impermeabili e occhiali protettivi durante la manipolazione. In caso di contatto accidentale con la pelle, bisogna sciacquare immediatamente e abbondantemente con acqua. Una volta che il cemento si è completamente indurito, perde la sua pericolosità chimica e può essere toccato senza rischi, anche se rimane comunque un materiale abrasivo e pesante da movimentare.
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Perché è vietato utilizzare il cemento depotenziato nelle costruzioni?Il cemento depotenziato è una pratica illegale e pericolosa che consiste nel diluire eccessivamente il legante con acqua o sabbia per risparmiare sui costi dei materiali. Questo comporta una drastica riduzione della resistenza meccanica e della durata dell'opera. L'utilizzo di tale materiale costituisce un reato edilizio perché compromette la stabilità strutturale, esponendo gli edifici a rischi di crollo o cedimenti precoci. Per garantire la sicurezza, è necessario acquistare solo cementi certificati che rispettino le percentuali minime di clinker e additivi stabilite dalla normativa tecnica vigente.
