Come si produce
Il cemento è un legante idraulico, ovvero una volta indurito riesce a resistere anche al contatto con l’acqua.
L’indurimento è dovuto all’idratazione dei silicati di calcio.
Quindi le materie per la produzione del cemento devono fornire calcio(calcare) e silice(argilla) in opportune proporzioni per la formazione dei silicati di calcio (C3S e C2S), contenuti nel clinker, ottenuto dalla cottura a 1450 °C di questi.
I calcari e le marne sono le comuni fonti industriali di calcio, mentre l’argilla e gli scisti assicurano in rifornimento di silice.
Le argille contengono anche allumina Al2O3, ossido di ferro Fe2O3, ossido di magnesio MgO ed alcali.
La presenza di questi ossidi ha un effetto mineralizzante sulla formazione dei silicati di calcio, cioè essi aiutano la formazione dei silicati di calcio a temperature più basse di quanto altrimenti sarebbe necessario.
Le reazioni chimiche che si verificano nel forno clinker portano alla formazione di quattro composti principali:
Argilla: SiO2 + Al2O3+ Fe2O3 + H2O (a circa 500°C)
Calcare : CaO + CO2 (a circa 900°C)
L’acqua e la CO2 vengono trascinati dai fumi della combustione, mentre i quattro ossidi solidi possono combinarsi tra loro per dar luogo ai seguenti costituenti mineralogici:
3CaO+ Al2O3→ (alluminato tricalcico) o C3A
4CaO+ Al2O3+ Fe2O3 →(alluminoferrito tetracalcico) o C4AF
2CaO+ SiO2→Ca2SiO4 (silicato bicalcico) o C2S
3CaO+ SiO2 →Ca2SiO5 (silicato tricalcico calcico) C3S
Quindi dalla cottura dell’argilla e del calcare ed eventuali correttivi quali sabbia per apporto di silice e cenere di pirite per apporto di ferro a circa 1450 °C si ha la formazione de clinker che è la materia prima del cemento .
Il clinker si presenta sotto forma di piccoli globuli solidi di colore più o meno scuro. La sua densità è intorno a 3,15 g/cm3.
Il clinker (K) polverizzato, e miscelato con altri ingredienti quali il gesso (regolatore di presa ), e altri ingredienti quali loppa(S) calcare (L) pozzolana (P) ecc porta alla formazione dei vari tipi di cemento.
L’indurimento del cemento è dato dall’idratazione dei silicati di calcio (C3S,C2S)
• Tipo I, cemento Portland
• Tipo II , cemento portalnd composito
• Tipo III, cemento d’altoforno
• Tipo IV, cemento pozzolanico
• Tipo V,cemento di miscela composito
Questi tipi di cemento si differenziano per i vari componenti e le percentuali di questi.
Esempio il cemento di tipo I possiede (95-100) % di clinker (0- 5) % di gesso, il cemento di tipo III possiede clinker, loppa, e gesso ecc.
Ogni tipo di cemento prevede 3 classi di resistenza
• 32.5
• 42.5
• 52.5
che rappresentano le resistenze a compressione a 28 giorni ( in MPa ).
Ogni classe di resistenza è suddivisa in 2 sottoclassi R o N per dividere i cementi aventi indurimento rapido da quelli ad indurimento normale. Per tutti i cementi va determinata la resistenza a 2 g e 28 g, tranne per il 32.5 N a 7 g e 28 g.
L’indurimento è dovuto all’idratazione dei silicati di calcio.
Quindi le materie per la produzione del cemento devono fornire calcio(calcare) e silice(argilla) in opportune proporzioni per la formazione dei silicati di calcio (C3S e C2S), contenuti nel clinker, ottenuto dalla cottura a 1450 °C di questi.
I calcari e le marne sono le comuni fonti industriali di calcio, mentre l’argilla e gli scisti assicurano in rifornimento di silice.
Le argille contengono anche allumina Al2O3, ossido di ferro Fe2O3, ossido di magnesio MgO ed alcali.
La presenza di questi ossidi ha un effetto mineralizzante sulla formazione dei silicati di calcio, cioè essi aiutano la formazione dei silicati di calcio a temperature più basse di quanto altrimenti sarebbe necessario.
Le reazioni chimiche che si verificano nel forno clinker portano alla formazione di quattro composti principali:
Argilla: SiO2 + Al2O3+ Fe2O3 + H2O (a circa 500°C)
Calcare : CaO + CO2 (a circa 900°C)
L’acqua e la CO2 vengono trascinati dai fumi della combustione, mentre i quattro ossidi solidi possono combinarsi tra loro per dar luogo ai seguenti costituenti mineralogici:
3CaO+ Al2O3→ (alluminato tricalcico) o C3A
4CaO+ Al2O3+ Fe2O3 →(alluminoferrito tetracalcico) o C4AF
2CaO+ SiO2→Ca2SiO4 (silicato bicalcico) o C2S
3CaO+ SiO2 →Ca2SiO5 (silicato tricalcico calcico) C3S
Quindi dalla cottura dell’argilla e del calcare ed eventuali correttivi quali sabbia per apporto di silice e cenere di pirite per apporto di ferro a circa 1450 °C si ha la formazione de clinker che è la materia prima del cemento .
Il clinker si presenta sotto forma di piccoli globuli solidi di colore più o meno scuro. La sua densità è intorno a 3,15 g/cm3.
Il clinker (K) polverizzato, e miscelato con altri ingredienti quali il gesso (regolatore di presa ), e altri ingredienti quali loppa(S) calcare (L) pozzolana (P) ecc porta alla formazione dei vari tipi di cemento.
L’indurimento del cemento è dato dall’idratazione dei silicati di calcio (C3S,C2S)
Tipi di cemento
I cementi vengono suddivisi in 5 tipi principali:
• Tipo I, cemento Portland
• Tipo II , cemento portalnd composito
• Tipo III, cemento d’altoforno
• Tipo IV, cemento pozzolanico
• Tipo V,cemento di miscela composito
Questi tipi di cemento si differenziano per i vari componenti e le percentuali di questi.
Esempio il cemento di tipo I possiede (95-100) % di clinker (0- 5) % di gesso, il cemento di tipo III possiede clinker, loppa, e gesso ecc.
Ogni tipo di cemento prevede 3 classi di resistenza
• 32.5
• 42.5
• 52.5
che rappresentano le resistenze a compressione a 28 giorni ( in MPa ).
Ogni classe di resistenza è suddivisa in 2 sottoclassi R o N per dividere i cementi aventi indurimento rapido da quelli ad indurimento normale. Per tutti i cementi va determinata la resistenza a 2 g e 28 g, tranne per il 32.5 N a 7 g e 28 g.
Requisiti del cemento
Resistenza alla Compressione
• Tempo di inizio presa(Ago di Vicat)
• Espansione (Pinza di Le Chatelier)
• Cloruri
• Solfati
• Cromo (VI)
La resistenza alla compressione misurata in Mega Pascal (MPa) viene fatta su dei provini costituiti da cemento acqua e sabbia (malta), questi provini vengono messi sotto una macchina a compressione che mi determina la resistenza.
Provini
L’espansione viene determinata mediante la pinza di Le Chatelier costituita da un recipiente di forma cilindrica al quale sono saldati 2 aghi. La prova si esegue riempiendo il recipiente di pasta normale (cemento + acqua), all’inizio questi 2 aghi sono uniti, poi si lascia la pinza per un giorno in un armadio a umido con umidità del 98%, e t = 20 °C, il giorno dopo la pinza viene messa in ebollizione per 3 ore in una vasca, si tira fuori e si misurano il distacco delle punte dato dal rigonfiamento della pasta che deve essere minore di 10 mm.
L’espansione è dovuta al MgO e al CaO libero, quello non reagito per formare C3S e C2S
Pinza di Le Chatelier
Mentre i solfati, i cloruri e il Cromo (VI) vengono determinati mediante analisi chimiche
Esempi di requisiti chimici-fisici-meccanici per due tipi di cemento
Eurtocem (tipoII/B-L 32,5) Requisiti di norma (UNI ENV 197/1 + A1:2004)
| Requisiti Chimici | Requisiti Fisici | Requisiti Meccanici |
| Solfati (come SO3)≤3,5% | Tempo di presa ≥ 75 min | Resistenza alla compressione |
| Cloruri ≤ 0,10% | Espansione ≤ 10mm | 2 giorni ≥ 10 MPa. |
| Cromo (VI) ≤ 2ppm | 28 giorni ≥ 32,5 MPa. |
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