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.
Cos'è un Legante Idraulico?
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.
La differenza tra cemento e calcestruzzo, quindi, è decisamente importante e consiste proprio nella natura e nelle modalità di utilizzo di questi materiali. Il calcestruzzo è una miscela composta da cemento, acqua, sabbia, ghiaia o altri aggregati e, talvolta, additivi. La calce è un altro tipo di legante, ricavato dalla cottura del calcare.
Tipologie di Leganti Idraulici
I principali costituenti dei cementi indicati dalla norma sono clinker di cemento Portland, loppa granulata d’alto forno, pozzolana naturale, pozzolana naturale calcinata, cenere volante silicea, cenere calcica, scisto calcinato e fumi di silice. La norma UNI EN-197-5:2021, infatti, riguarda differenti tipologie di cemento, ottenuti con combinazioni differenti dei costituenti indicati in precedenza. Questi cementi sono progettati per ridurre l’impronta di carbonio, mantenendo le prestazioni meccaniche e la durabilità richieste.
- Cemento Portland: È costituito principalmente da clinker di cemento, gesso e materiali di riempimento.
- Calce Idraulica: Prodotta dalla calcinazione di calcare argilloso, può indurire anche in presenza di acqua.
Il Cemento: Un Legante Fondamentale
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.
Il cemento è il materiale legante più ampiamente utilizzato. Quando viene mescolato con acqua, il cemento si indurisce e forma una massa solida che collega e tiene insieme gli altri materiali da costruzione. È utilizzato per la produzione di calcestruzzo, malta e intonaco.
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.
Cemento Armato
Di per sé ha una forte resistenza alla compressione, mentre è più debole in trazione. Per questo, viene rinforzato con elementi in acciaio, acquisendo così il nome di calcestruzzo armato, spesso chiamato (in modo non del tutto corretto) anche cemento armato. Per questo viene usato molto anche per costruire opere come ponti, dighe e grandi costruzioni.
Oltre ai pregi, va detto che il cemento armato è un materiale pesante, con scarse capacità di isolamento termoacustico e sensibilità all’umidità di risalita.
Il Calcestruzzo: Un Materiale Versatile
Il calcestruzzo è uno dei materiali da costruzione più utilizzati al mondo grazie alla sua resistenza alla compressione, versatilità e durabilità. Il calcestruzzo è una miscela di cemento, aggregati (come sabbia e ghiaia) e acqua. È un materiale da costruzione versatile e resistente, ampiamente utilizzato per la realizzazione di fondamenta, pilastri, pareti e pavimenti. Il cemento agisce come il legante che tiene insieme gli aggregati.
Il magrone è un particolare tipo di calcestruzzo realizzato usando poco cemento. Per quanto riguarda gli inerti, questi materiali possono essere ricavati da diverse tipologie di rocce, così come si possono usare sabbia e ghiaia naturali.
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.
La Calce: Un Materiale Tradizionale Riscoperto
La calce è un materiale molto usato in edilizia ed è un legante, come il cemento. 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.
A seconda del processo di produzione si possono distinguere diverse tipologie di calce. La calce aerea, ad esempio, è definita tale in quanto indurisce in presenza di anidride carbonica. Da questa deriva la calce idraulica, che ha la capacità di indurire in presenza di acqua.
Calce Aerea vs Calce Idraulica
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.
- Calce Aerea: Ottenuta dalla calcinazione del calcare puro, si indurisce solo a contatto con l’aria. È utilizzata principalmente per malte da intonaco e da muratura in ambienti asciutti.
- Calce Idraulica: Prodotta dalla calcinazione di calcare argilloso, può indurire anche in presenza di acqua. È ideale per strutture esposte a condizioni umide e per interventi di restauro.
Utilizzo della Calce in Bioedilizia e Restauro
La calce aerea 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.
È 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: Composizione e Tipologie
I materiali leganti sono fondamentali nel settore edilizio, essendo utilizzati per legare insieme aggregati e conferire resistenza alle strutture. I materiali leganti sono sostanze che, quando mescolate con acqua e sabbia, formano una pasta chiamata malta, capace di indurirsi e di legare insieme altri materiali come sabbia, ghiaia e pietrisco.
L’indice di idraulicità dipende dal rapporto argilla - calce da cui derivano la: calce debolmente, mediamente, propriamente o eminentemente idraulica (quest’ultima, tra le calci naturali, è la più utilizzata).
Tipologie di Malta in Base al Legante
- Malta di calce idrata (aerea): Ha una buona lavorabilità e plasticità, è porosa, ha una resistenza meccanica medio-bassa e non resiste alle intemperie e all’azione del gelo.
- Malta di calce idraulica: Ha una resistenza meccanica nettamente superiore di quella aerea ma molto al di sotto della cementizia.
- Malta cementizia: 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: Composta da leganti diversi; a seconda di quelli utilizzati, si vanno ad esaltare le qualità dei componenti.
Impatto Ambientale e 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.
Tabella Comparativa dei Materiali Leganti
| Materiale Legante | Caratteristiche Principali | Utilizzi Comuni | Vantaggi | Svantaggi |
|---|---|---|---|---|
| Cemento Portland | Alta resistenza, indurimento rapido | Calcestruzzo, malte, intonaci | Elevata resistenza meccanica | Impatto ambientale elevato |
| Calce Aerea | Indurimento lento, traspirabilità | Intonaci interni, malte da muratura (ambienti asciutti) | Naturale, traspirante | Bassa resistenza meccanica, non resistente all'acqua |
| Calce Idraulica | Indurimento anche in acqua, buona resistenza | Intonaci esterni, malte da muratura (anche in ambienti umidi) | Resistente all'acqua, adatta per restauro | Meno resistente del cemento |
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