Il cemento è il materiale conglomerante per eccellenza, essendo la componente primaria del calcestruzzo (e di alcune malte cementizie).
È un materiale capace di indurirsi dopo aver interagito chimicamente con l’acqua di impasto in un processo noto come presa, essendo la fonte delle proprietà fisico-chimiche e meccaniche del calcestruzzo. Tuttavia, il cemento costituisce solo il 10-20% del peso del calcestruzzo.
La parola Cemento deriva dal latino cæmentum, il cui significato è malta.
Questa origine non è strana perché, rispetto ad altre civiltà antiche, i romani sfruttarono il cemento come materiale di conglomerato per le loro costruzioni.
Il Portland è la versione più utilizzata nel mondo costruttivo, poiché interviene nella costruzione di ponti, dighe, edifici, solai, muri, pavimenti, ecc. Nell’ambiente industriale il cemento si è notevolmente evoluto, quindi è parte essenziale delle sue strutture.
Tipi di cemento
Va notato che il cemento è un materiale che ha una composizione chimica varia, quindi ci sono diversi tipi di cemento, tra i quali:
- I cementi argillosi (i cui componenti principali sono argille e calcari). Questo include il Cemento Portland.
- I cementi pozzolanici (il cui componente principale sono le ceneri vulcaniche, note come pozzolane).
Di cosa è fatto il cemento
La composizione dipenderà dall’origine dei suoi costituenti principali. Pertanto, può essere argilloso o pozzolanico.
Essendo il Portland il più usato e conosciuto ci concentreremo sulla sua composizione.
Pertanto, dal punto di vista chimico è composto dai seguenti ossidi:
- Silice (SiO2): questo ossido rappresenta tra il 19 e il 25% del cemento.
- Allumina (Al2O3): la sua quantità varia tra il 3,5 e l’8% del cemento.
- Ossido di ferro (Fe2O3): la sua proporzione oscilla tra il 2,5 e il 4,5% del totale.
- Calce (CaO): la componente predominante, che rappresenta tra il 62 e il 65% di cemento.
- Intonaco (SO3): rappresenta l’1,5 e il 4,5% del materiale.
- Magnesia (MgO): la sua proporzione è compresa tra lo 0,5 e il 5% della miscela.
- Alcali (Na2O, K2O): infine, la quantità di questo ossido è compresa tra 0,2 e 1,2% del totale.
Come si fa il cemento?
Il processo standard di fabbricazione del cemento industriale è principalmente diviso in 3 fasi:
1º L’estrazione, la frantumazione, il dosaggio, la correzione e la macinazione della materia prima, che è principalmente calcare, argilla, sabbia, gesso e minerale di ferro.
2º Produzione di clinker. Il calcare macinato, l’argilla, la sabbia e il minerale di ferro vengono omogeneizzati in serbatoi di stoccaggio per produrre unità di base, che vengono preriscaldate e calcinate in forni per produrre questi cosiddetti clinker.
3º Raffreddamento e stoccaggio del clinker.
4º Infine, si aggiunge una certa quantità di gesso al clinker prodotto, per ridurre la tendenza del materiale di base a contrarsi eccessivamente durante la presa.
Proprietà del cemento
Le principali proprietà fisico-chimiche del cemento sono:
- Finezza: un fattore importante nell’idratazione è la superficie di contatto. Pertanto, più fini sono le particelle di cemento, maggiore sarà il tasso di idratazione, causando un più rapido sviluppo delle resistenze del calcestruzzo.
- Tempo di presa: quando reagisce con l’acqua e forma la pasta di calcestruzzo, sarà una miscela con plasticità costante per un tempo limitato. Poi la miscela si indurirà gradualmente.
- Consistenza normale: si riferisce alla fluidità della miscela corrispondente per una quantità di acqua. Questa proprietà è legata alla qualità del cemento e al tempo di presa.
- Resistenza meccanica: Conferisce resistenza meccanica al calcestruzzo. Tuttavia, la qualità e le proporzioni degli altri componenti influenzano anche la resistenza del calcestruzzo, sebbene in misura minore.
- Calore dell’idratazione: l’idratazione è una reazione esotermica, ciò significa che sviluppa calore. Questa proprietà consente di specificare la temperatura massima che raggiungerà il calcestruzzo fresco, nonché quando verrà raggiunta.
Altre proprietà del cemento
- Finto indurimento.
- Stabilità del volume.
- Contenuto d’aria.
- Modulo fondente.
- Composti secondari.
- Perdita di calcinazione.
- Residuo insolubile.
- Peso specifico e densità relativa.
Qual è la sua importanza
È un materiale importante nelle costruzioni perché consente di ottenere la formazione del calcestruzzo. L’unione degli aggregati lapidei e della sabbia non sarebbe possibile senza il cemento, poiché è quest’ultimo il responsabile che consente la loro unificazione in un’unica miscela consistente.
Quando il cemento viene miscelato con gli altri componenti del calcestruzzo e viene a contatto con l’acqua, si verifica una reazione chimica chiamata idratazione. Questo fenomeno porta al processo di indurimento.
In parole povere, durante l’indurimento, le particelle di pietra sono avvolte da un gel, che aumenta con il passare del tempo. Questo fa sì che il resto dei materiali si unisca per formare un’unica massa pastosa, conosciuta come cemento.
L’idratazione è innescata principalmente dall’ossido di calcio (calce) e dall’acqua, quindi non è un processo speciale del cemento, poiché altri leganti possono svilupparlo, come calce e gesso.
Tuttavia, non tutti i leganti noti possono portare alla creazione di un materiale versatile e resistente come il cemento. Ha una composizione che è stata rigenerata e raffinata per anni, quindi è una specie di calce idraulica migliorata.
Usi nelle costruzioni industriali
Il principale utilizzo del cemento è la formazione di calcestruzzo, utilizzato per la costruzione di massetti, pareti, mattoni, elementi monolitici, ecc.
Inoltre, il cemento consente di generare calcestruzzo armato, che è un calcestruzzo rinforzato con rete e / o fibre (sintetico o metallico), che resiste meglio alle sollecitazioni.
Il calcestruzzo armato è necessario per costruire pilastri, fondamenta, travi, che sono tra gli elementi che compongono la struttura di un capannone industriale.
Tuttavia, il calcestruzzo armato è particolarmente utile per la costruzione di lastre per pavimentazione, che ricevono diversi trattamenti di finitura per ottimizzare la superficie del complesso industriale, evitando che carichi pesanti dei macchinari li danneggino gravemente.
Questo fa sì che il cemento come miscela pura non sia il materiale più adatto a costruire pavimenti, poiché la sua bassa durezza provoca un’usura accelerata della superficie.
Invece, è consuetudine optare per pavimenti in calcestruzzo, dove il cemento è uno dei materiali fondamentali che lo compongono.
La superficie delle lastre composte da calcestruzzo richiede trattamenti basati sulla sigillatura e l’indurimento delle lastre. Questo trattamento permetterebbe di ottener un calcestruzzo lucidato, che si distingue in queste attività per fornire una protezione efficace che semplifica la manutenzione della pavimentazione.
