Come e da cosa viene prodotto il cemento: composizione del cemento, marcatura delle miscele e loro campo di applicazione

Componente chiave di strutture robuste e durature, il cemento è un materiale ampiamente utilizzato in edilizia. È l'agente legante del calcestruzzo che consente la costruzione sia di modesti marciapiedi che di enormi grattacieli. Possiamo apprezzare meglio l'importanza del cemento e la varietà di usi a cui è destinato se conosciamo il modo in cui viene prodotto e le diverse composizioni in cui si presenta.

Il cemento si ottiene da una miscela di materie prime, tra cui sabbia, argilla e calcare. Il clinker è il prodotto del riscaldamento di questi materiali a temperature estremamente elevate in un forno. Il prodotto finito, noto come cemento, si ottiene macinando il clinker in una polvere fine e mescolandolo poi con additivi come il gesso. Per garantire la qualità del cemento, questo complesso processo deve essere eseguito con precisione.

Non esiste un tipo di cemento uguale per tutti, ma esistono diversi tipi e miscele ideali per usi diversi. Queste miscele sono spesso identificate da codici e numeri unici che rappresentano il loro contenuto e le applicazioni previste. Alcuni cementi, ad esempio, sono fatti per resistere a condizioni ambientali difficili, mentre altri sono fatti per indurire rapidamente per riparazioni dell'ultimo minuto.

I costruttori e i proprietari di case possono scegliere i materiali giusti per i loro progetti conoscendo i vari tipi di cemento e il loro utilizzo. Per garantire longevità e prestazioni, è necessario scegliere il tipo di cemento giusto, sia che si tratti di costruire una nuova casa, di sistemare una strada o di creare elementi decorativi.

Di cosa è fatto il cemento – la materia prima principale

I minerali solidi sono le materie prime utilizzate nella produzione del cemento e queste sono le sedi delle cementerie.

Il clinker, risultato della cottura di rocce, è composto da pietre e argille carbonatiche.

I seguenti tipi di calcare amorfo o cristallino appartengono alla prima categoria di formazioni minerali, che viene consumata in maggiori quantità:

• gesso – una roccia bianca morbida, composta da carbonato di calcio con una miscela di magnesio, ossidi metallici e grani di quarzo;
• marna – una miscela naturale composta per il 50-75% da derivati della calcite e per il 25-50% da formazioni argillose silicee, adatta alla produzione di clinker di cemento;
• la roccia conchilifera è il calcare ricavato dai gusci degli animali marini; la sua varietà metamorfosata dalla pressione ad alta temperatura è chiamata marmo;
• dolomite – oltre al carbonato di calcio CaCO3, contiene una componente di magnesio: MgCO3.

Le rocce argillose come il loess, gli scisti argillosi e le argille sono quelle che apportano i silicati al clinker. L'allumina, il ferro, il silicio e gli scarti degli impianti metallurgici sono additivi di lega utilizzati nella tecnologia per conferire al cemento proprietà uniche e ridurre i costi di produzione.

Cos'è il clinker del cemento

Questo prodotto è il risultato della sinterizzazione di due rocce, il 25% di argilla e il 75% di calcare, a una temperatura di 1450 °C. Il clinker viene scaricato dal forno sotto forma di granuli con un Ø di 10-60 mm.

Il pietrisco calcinato di ciascun produttore può avere una composizione chimica diversa, ma quella che segue è una ripartizione media espressa in percentuali:

• CaO – 67;
• SiO2 – 22;
• Al2O3 – 5;
• Fe2O3 – 3.

Il cemento Portland è composto da più ingredienti rispetto alla semplice pietra macinata in forno. I granuli vengono macinati in polvere fine aggiungendo al clinker fino al 6% di solfato di calcio CaSO3, presente nel gesso o nella roccia di gesso, per rallentare il tempo di presa del prodotto finito.

I mulini a sfere vengono utilizzati per macinare gli ingredienti e il trasporto pneumatico viene utilizzato per pompare il prodotto finito in silos da diverse tonnellate.

Le norme statali, GOST 30515-2013 per le condizioni tecniche generali e GOST 10178-85 e 31108-2003 per i cementi Portland destinati all'edilizia, regolano la produzione del cemento. Per tipi particolari sono stati creati standard separati.

Caratteristiche principali del prodotto

Gli indicatori della densità del cemento sono i seguenti: compattazione = 1400-1700 e massa = 900-1100 kg/m³. I valori del peso specifico reale si avvicinano a 3 t/m³. La qualità della polvere di legante viene valutata in base a una serie di fattori tecnici, tra cui:

1. Finezza di macinazione – determina l'attività del cemento: più piccole sono le particelle, maggiore è la superficie che coprono in un unico strato. Le misurazioni di controllo vengono eseguite per dispersione su un setaccio con una cella di 80 μm.
2. Fabbisogno idrico: la quantità di umidità necessaria per idratare il cemento e conferire plasticità all'impasto. L'eccesso di acqua nella soluzione porta alla formazione di pori e crepe, riducendo la resistenza.
3. La resistenza al gelo è la capacità dei prodotti a base di cemento in polvere di resistere a ripetuti congelamenti e scongelamenti senza distruggersi. L'indicatore richiesto si ottiene con speciali additivi durante la miscelazione della soluzione.
4. Il tempo di presa – a seconda della consistenza dell'impasto – è nell'intervallo 0.7-10 ore. L'indicatore dipende anche dalla quantità di gesso aggiunto al clinker durante la macinazione.
5. La resistenza è determinata dalla distruzione di un campione di cemento da ogni lotto della soluzione rilasciata. L'età dei cubetti è stabilita dalla norma: 28 giorni.

Per tutti i volumi spediti dalla cementeria vengono compilati i certificati di qualità, in cui vengono inserite le caratteristiche elencate. I consumatori effettuano in modo indipendente le ispezioni in entrata per confermare l'integrità del fornitore.

Che cos'è un grado di cemento

Il grado del cemento Portland, determinato testando campioni cubici con uno spigolo di 10 cm per la compressione, è una misura della sua resistenza. Cosa compone la soluzione di riempimento per i moduli? Una parte di legante in polvere Tre parti di pura sabbia di quarzo.

La massa viene combinata, si aggiunge acqua e si lascia solidificare per 28 giorni. Contemporaneamente, vengono colate da sei a dieci forme di metallo.

Si scelgono sei campioni a caso tra questi e si schiacciano in una pressa. Sulla base di quattro cubi che sono collassati sotto il carico più elevato, viene determinata la pressione media aritmetica. Il grado di cemento in conformità alla norma GOST 10178-85 sarà indicato da valori espressi in kg/cm². In MPa, le sollecitazioni sono indicate utilizzando il sistema metrico di unità di misura in conformità alla norma GOST 31108-2003. La classe di resistenza del cemento è responsabile della distribuzione in questo caso.

Risulta che le caratteristiche di resistenza sono valutate utilizzando contemporaneamente la vecchia e la nuova classificazione. Gradi M200, M300, M400, M500 e M600 in formato digitale. I valori delle classi di durezza corrispondenti sono B15, B22.5, B32.5, B42.5 e B52.5.

Gli ingredienti principali del cemento, utilizzato nelle costruzioni, sono calcare, argilla, sabbia silicea e conchiglie. Il clinker viene creato riscaldando questi materiali e poi macinato in una polvere fine. La composizione del cemento varia e le varie miscele, o “marcature”, sono diverse sono realizzati per applicazioni particolari, come l'edilizia generale, i progetti ad alta resistenza o le esigenze che richiedono una presa rapida. La scelta del cemento più adatto per qualsiasi progetto edilizio richiede la comprensione di queste miscele e dei loro usi.

Marcatura del cemento

Solo una piccola parte dei dati codificati nella marcatura completa delle caratteristiche del cemento fabbricato è rappresentata dalle denominazioni assegnate agli indicatori di resistenza del cemento Portland.

In circostanze in cui le norme con denominazioni precedenti sono utilizzate contemporaneamente, a partire dal 2003. Numerosi codici contengono gli stessi dati.

Utilizzando il linguaggio di entrambe le norme, i produttori di cemento cercano di comunicare informazioni sulle caratteristiche e sulla qualità dei loro prodotti.

Che cosa significa la marcatura del cemento in base al tipo di additivi?

Per consentire l'uso del cemento in calcestruzzi speciali, alla sostanza minerale legante vengono aggiunti additivi in aggiunta ai componenti primari. Le informazioni sulle proprietà speciali sono incluse nella marcatura del prodotto. Gli additivi e le polveri sono cifrati con lettere:

• PC – cemento Portland senza additivi migliorativi;
• SHPC – le scorie sono aggiunte in quantità ≥20% durante la macinazione del clinker, il prodotto è chiamato cemento Portland alle scorie;
• PPC – cemento pozzolanico, utilizzato per calcestruzzi in condizioni di allagamento (i pozzolani sono prodotti dell'attività vulcanica: cenere, tufo, pomice);
• SPTS, SSPTs, SSShPTs – leganti resistenti ai solfati, anticorrosivi;
• B – polvere ad indurimento rapido;
• BC – sequenza bianca; il clinker per la sua produzione è costituito da caolino e calcare leggero;
• G – argilla a rapido schiocco – significa polvere, le materie prime componenti per la cottura sono rocce carbonatiche e bauxite;
• GF – cemento idrofobo per prodotti in calcestruzzo in acqua;
• Pl – plastificato, garantisce la praticità di posa della soluzione anche a basse temperature;
• WRC – cemento espansivo resistente all'umidità, indurisce in qualsiasi ambiente.

Nella marcatura GOST 10178-85 la lettera e la percentuale D0, D5, D20 indicano il numero di additivi. Lo standard con cui è realizzato il prodotto è indicato alla fine della cifra. A titolo di esempio, si consideri il cemento Portland PC 400-D20-B-T-TP GOST 10178-85, che ha una resistenza di 400 kg/cm² e il 20% di additivi in forma plastificata a rapido indurimento.

Decifrare l'etichettatura del cemento secondo i nuovi standard

Secondo la norma GOST 31108-2003, le informazioni sui prodotti vengono codificate utilizzando un sistema che raggruppa i diversi tipi di cemento in cinque categorie, ciascuna rappresentata da un numero romano. I primi tre caratteri derivano dal nome della polvere, CEM.

Le caratteristiche che indicano le caratteristiche di produzione sono presenti in ogni associazione:

• I – cemento Portland senza additivi, composto per il 95-100% da clinker di cemento;
• II – questo gruppo è suddiviso nelle sottoclassi A con additivi del 6-20% e B – 21-35%. Sono presenti anche i cementi pozzolanici contenenti
• III – cemento Portland a base di scorie con un contenuto di scorie del 36-65%;
• IV – cemento pozzolanico con un'aggiunta del 21-35%;
• V – polvere composita, comprendente 11-30% di scorie e pozzolana entro gli stessi limiti.

Le denominazioni degli additivi sono le seguenti: I sta per calcare, Z per ceneri volanti, MK per microsilice, K per additivo composito, G per gliato, Sh per scorie e P per pozzolana. Viene poi indicato il numero della classe di resistenza, con le lettere H per il tempo di indurimento normale e B per la presa rapida. Scorie Cemento Portland CEM III/A 32.5N GOST 31108-2003 ne è un esempio. Si può intendere come segue: Con una resistenza di 32.5 MPa e un contenuto di scorie del 36-65%, il cemento è tipicamente indurente.

Un intricato processo che utilizza materie prime come il calcare, l'argilla e altri minerali dà origine al cemento, un componente fondamentale dell'edilizia. Il cemento si ottiene macinando ingredienti finemente macinati, mescolandoli e riscaldandoli in un forno per creare il clinker, che viene successivamente macinato in polvere fine. Per costruire strutture forti e durature è necessario il cemento, che subisce questo processo di trasformazione che gli conferisce le sue proprietà leganti.

Le variazioni nella composizione del cemento possono portare a tipi diversi di cemento con proprietà e applicazioni diverse. Ad esempio, il cemento Portland, ampiamente utilizzato nell'edilizia generale, è noto per la sua resistenza e versatilità. Miscele specializzate, come il cemento resistente ai solfati o a rapido indurimento, sono progettate per soddisfare requisiti specifici e migliorare le prestazioni in particolari condizioni. La comprensione di queste differenze aiuta a scegliere il tipo di cemento più adatto ai vari progetti, garantendo i migliori risultati.

Un sistema standardizzato chiamato marcatura del cemento indica la composizione della miscela e l'uso previsto. Questi marcatori aiutano ingegneri e costruttori a scegliere il tipo di cemento più adatto alle loro esigenze. Quando si costruisce un grattacielo, si pavimenta una strada o si aggiungono elementi decorativi, la conoscenza delle marcature garantisce che il cemento funzioni come richiesto, migliorando la longevità e la sicurezza della struttura.

Il cemento ha un'ampia gamma di applicazioni, dai progetti infrastrutturali su larga scala agli edifici residenziali. Grazie alla sua versatilità e affidabilità, il cemento è essenziale per l'edilizia moderna. I costruttori possono creare ambienti migliori prendendo decisioni informate basate sulla comprensione della composizione, del processo di produzione e del significato delle marcature del cemento. Grazie a queste conoscenze, i professionisti possono utilizzare appieno il cemento, promuovendo l'efficienza e l'innovazione nel settore delle costruzioni.

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