In tutta la storia dell’architettura il termine cemento, a partire dall’accezione latina, ha assunto il significato di legante, cioè di materiale in grado di legarne altri (come sabbia o pietrisco), altrimenti sciolti. I leganti sono materiali ottenuti dalla cottura di particolari rocce e appositamente preparati, che, mescolati in acqua, generano un impasto plastico capace di sviluppare reazioni chimiche irreversibili di presa e di indurimento aderendo alle superfici con le quali viene in contatto.
Il legante serve a trasferire alla malta le sue caratteristiche di presa e quindi determinerà la resistenza della malta stessa.
Differenza tra Cemento, Calcestruzzo e Calce
Cemento, calcestruzzo e calce sono materiali da costruzione differenti, diversi anche per la loro composizione e funzionalità. Nonostante ciò, molto spesso si usano in modo errato, soprattutto confondendo il cemento con il calcestruzzo. In realtà, il cemento è uno dei componenti necessari per ottenere il calcestruzzo. Si tratta, infatti, di un legante.
- Cemento: legante idraulico che, se miscelato con acqua, dà origine ad una pasta con capacità adesive e che si indurisce.
- Calcestruzzo: miscela composta da cemento, acqua, sabbia, ghiaia o altri aggregati e, talvolta, additivi.
- Calce: altro tipo di legante, ricavato dalla cottura del calcare.
Il calcestruzzo è uno dei materiali da costruzione più utilizzati al mondo grazie alla sua resistenza alla compressione, versatilità e durabilità. L’ampio utilizzo in edilizia deriva dalle sue proprietà e caratteristiche, che lo rendono adatto all’esecuzione di opere di diverse forme e dimensioni. Di per sé ha una forte resistenza alla compressione, mentre è più debole in trazione.
Calce: Tipologie e Usi
La calce è un materiale da costruzione utilizzato già in epoca antichissima per la sua versatilità e le sue proprietà leganti. La calce viene impiegata in edilizia da secoli ed è stata in parte sostituita dall’utilizzo del cemento. Oggi, la riscoperta della calce si deve soprattutto alla sua naturalezza, che la rende perfetta per interventi di bioedilizia e di restauro. Quando la calce viene utilizzata come base per una malta, il prodotto finale ha ottime proprietà di traspirabilità, elasticità e di adesione al supporto.
Nel campo dell’edilizia e del restauro, la calce viene utilizzata in due diverse tipologie: calce aerea e calce idraulica. Sebbene entrambe derivino dalla calcinazione del calcare, presentano caratteristiche e applicazioni diverse che le rendono adatte a scopi specifici. A seconda del processo di produzione si possono distinguere diverse tipologie di calce.
Calce Aerea
La calce aerea è un tipo di calce ottenuta dalla calcinazione del calcare puro, o quasi puro, che una volta cotto si trasforma in ossido di calcio (CaO), chiamato anche calce viva. Questa se miscelata con acqua forma idrossido di calcio (Ca(OH)₂), noto anche come calce spenta o calce idrata. Questa tipologia di calce ha la capacità di indurirsi solo con l’aria, da qui la definizione di “calce aerea”. Può essere in pasta (grassello di calce) o in polvere (calce idrata).
Tra gli utilizzi della calce aerea, oltre all’edilizia, vi è quello della conceria, viene infatti utilizzata per la conciatura di pelli, ma anche per trattare le acque che vengono utilizzate nell’industria alimentare, oltre che nell’industria farmaceutica. Ovviamente gli utilizzi della calce aerea in edilizia sono quelli più conosciuti e comuni dato che se ne fa uso fin da epoche remote. Viene impiegata per la produzione di malte, intonaci e finiture.
La calce aerea è il legante ottenuto dalla cottura del carbonato di calcio, o calcare, fino a trasformarlo in calce viva. Il suo nome deriva dall'attitudine a fare presa soltanto all'aria, a differenza delle calci idrauliche e dei cementi che induriscono anche se immersi in acqua.
Calce Idraulica
La calce idraulica è un tipo di calce che ha la capacità di indurirsi non solo all’aria, come la calce aerea, ma anche in presenza di acqua, da qui la definizione di “calce idraulica”. La calce idraulica può essere naturale se ottenuta dalla cottura di calcare marnoso (che contiene argilla e altri silicati) a una temperatura tra 900 e 1000 °C oppure pozzolanica se ottenuta dalla miscelazione di calce aerea e pozzolane.
Grazie alle sue proprietà meccaniche e alla sua resistenza all’acqua e in ambienti umidi viene utilizzata ampiamente nel campo della bioedilizia e del restauro. La calce aerea infatti proviene dalla cottura di calcari puri ed è costituita prevalentemente da idrossido di calcio. Si indurisce attraverso una reazione con l’anidride carbonica presente nell’aria, formando carbonato di calcio. La calce idraulica deriva dalla cottura di calcari marnosi (calce idraulica naturale) o dalla reazione chimica di calce e pozzolane (calce idraulica pozzolanica) e contiene, oltre all’idrossido di calcio, anche altri composti come silicati e alluminati di calcio.
La calce idraulica è un legante ricavato dalla calcificazione delle marne, che, a differenza della calce aerea, fa presa e indurisce anche quando il suo impasto è immerso nell'acqua, sviluppando quindi le sue caratteristiche di idraulicità.
Tipi di calce idraulica:
- calce idraulica naturale in zolle
- calce idraulica naturale o artificiale in polvere
- calce eminentemente idraulica naturale o artificiale in polvere
- calce idraulica artificiale pozzolanica in polvere
- calce idraulica artificiale siderurgica in polvere
Preferita negli interventi in bioedilizia essendo un materiale naturale e a basso impatto ambientale; per la sua produzione viene infatti impiegata meno energia rispetto al cemento. Fondamentale negli interventi di restauro in cui è richiesta la compatibilità storica con le tecniche costruttive e i materiali antichi. La calce inoltre essendo meno rigida del cemento si adatta meglio ai movimenti delle strutture storiche senza causare danni.
Malte: Tipologie e Caratteristiche
La malta ha diverse caratteristiche: plasticità, adesività, lavorabilità, porosità e resistenza. Esistono diverse tipologie di malta, ognuna con caratteristiche specifiche:
- Malta di gesso: molto lavorabile, modellabile e lisciabile, ma è anche molto porosa. In virtù della prima caratteristica è molto usata per ottenere la cosiddetta "rasatura" o la "lisciatura", cioè uno strato sottilissimo di rifinitura dell'intonaco. In generale è utilizzata per tutte le opere di rifinitura, relative agli intonaci interni o altri lavori come la posa in opera di accessori per gli impianti elettrici (scatolette destinate ad alloggiare le prese di corrente).
- Malta di calce idrata (aerea): ha una buona lavorabilità e plasticità, e anch’essa porosa, ha una resistenza meccanica medio-bassa e non resiste alle intemperie e all’azione del gelo. Pertanto, è usata per la realizzazione di intonaci interni civili e come legante per mattoni negli interni, è sconsigliato il suo uso per gli intonaci esterni. La plasticità facilita notevolmente l’applicazione e anche l’aderenza per i rivestimenti.
- Malta di calce idraulica: ha una resistenza meccanica nettamente superiore di quella aerea ma molto al di sotto della cementizia. è pastosa e pertanto risulta di facile lavorazione, è plastica ed elastica e questo le conferisce una minima capacità isolante, è anch’essa porosa. La malta di calce idraulica è impiegata per la realizzazione di intonaci (rustici e civili) e come legante per mattoni (anche in esterni).
- Malta idraulica plastica: è confezionata usando un legante idraulico plastico, che la rende perfettamente plastica quindi grande lavorabilità e resistente all'acqua.
- Malta cementizia: tra quelle elencate finora, ha la resistenza meccanica più elevata, infatti è usata per intonaci esterni e come legante di mattoni in esterno; resiste anche in ambienti aggressivi.
- Malta bastarda: è composta da leganti diversi; a seconda di quelli utilizzati, si vanno ad esaltare le qualità dei componenti, così per esempio una malta bastarda a base di calce idrata e cemento sarà impermeabile a motivo del cemento e lavorabile a motivo della calce.
Cemento: Composizione e Tipi
Il termine cemento, in realtà, indica un insieme di materiali simili per composizione e caratteristiche. Con cemento, infatti, si intende un legante idraulico che, se miscelato con acqua, dà origine ad una pasta con capacità adesive e che si indurisce. I materiali utilizzati, però, possono essere differenti.
Il cemento si compone di silicati e alluminati di calcio, ottenuti dalla cottura di calcare, argilla o marna. Questo materiale, denominato clinker, è macinato con del gesso e venduto in polvere. Questa polvere, in fase di utilizzo, viene miscelata con dell’acqua, che lo idrata e genera una reazione chimica con i granelli di polvere, che si uniscono l’uno all’altro.
Tipi di cemento:
- cemento portland
- cemento pozzolanico
- cemento d'alto forno
- cemento alluminoso
- cemento comuni
- cemento alluminoso
- cemento per sbarramenti di ritenuta
- cemento speciali
- cemento bianchi
- cemento ferrici
- cemento ferrici pozzolanici
Inerti
Gli inerti sono essenzialmente sabbia di vario tipo, ghiaia, pietrisco, ma quello maggiormente utilizzato è la sabbia di fiume. La provenienza dell’inerte può essere naturale o artificiale. Per quanto riguarda gli inerti, questi materiali possono essere ricavati da diverse tipologie di rocce, così come si possono usare sabbia e ghiaia naturali.
Sostenibilità
La produzione di cemento è una delle attività industriali più impattanti dal punto di vista ambientale: si stima che contribuisca da sola a circa l’8% delle emissioni globali di CO₂. Questo è dovuto principalmente al processo di clinkerizzazione, durante il quale la calcinazione del calcare (CaCO₃) in calce viva (CaO) rilascia grandi quantità di anidride carbonica.
Riduzione del contenuto di clinker: L’impiego di cementi compositi (es. CEM II (cemento Portland composito) contiene clinker in percentuali comprese tra il 65% e l’89%, con aggiunte minerali come pozzolana, calcare, cenere volante o loppa d’altoforno.
Calcestruzzo: Preparazione e Utilizzo
Nell’edilizia residenziale e infrastrutturale, si scelgono spesso cementi in classe 42,5 o 52,5 (con resistenza media o alta), in funzione dei carichi strutturali e delle condizioni ambientali. La preparazione del calcestruzzo in cantiere richiede attenzione alla corretta dosatura dei materiali, alla sequenza di miscelazione e all’uso di materie prime certificate. È fondamentale che il calcestruzzo sia lavorato entro 90 minuti dalla miscelazione per evitare la perdita di lavorabilità.
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