Il cemento pozzolanico è un cemento costituito per circa il 50-65% dal Clinker Portlan, e circa il 40%di pozzolana.Vediamo quali sono le caratteristiche, gli utilizzi e il prezzo di tale tipologia di legante.
Il cemento pozzolanico è una delle numerose tipologie di cemento e quindi uno dei tanti leganti idraulici utilizzati per la preparazione di malte. Dove i leganti sono quei componenti che agendo da collante determinano l’indurimento di queste ultime ed, in particolare, i leganti idraulici sono quelli che induriscono anche in assenza di aria ossia anche quando sono completamente immersi in acqua.
Se vogliamo fornire una definizione più rigorosa possiamo far riferimento alla normativa europea UNI-EN 197-1, che stabilisce la composizione, le caratteristiche ed i criteri di conformità dei cementi comuni.
Secondo detta normativa il cemento pozzolanico è un cemento di tipo IV e perciò composto da:
clinker di Portland in percentuale compresa tra il 45% e l’89%;
pozzolana naturale o pozzolana naturale calcificata o ancora materiali ad attività pozzolanica (fumi di silice o ceneri volanti) in percentuale compresa tra l’11% ed il 55%.
gesso 2-4%
La pozzolana naturale (secondo la normativa UNI-EN 197-1 di tipo P) è una roccia che è reperibile in cave sotto forma di piccoli granuli vetrosi che sono stati emessi da vulcani in una fase esplosiva e poi trasportati ed accumulati per l’azione di acqua e vento. Chimicamente è una miscela di silice (ossido di silicio) e allumina (ossido di alluminio). A contatto con calce ed ad acqua reagisce formando composti idraulici che induriscono anche immersi in acqua proprietà chiamata attività/comportamento pozzolanico.
La pozzolana naturale calcinata (secondo la normativa UNI-EN 197-1 di tipo Q) è costituita da rocce vulcaniche trattate termicamente.
I materiali con attività pozzolanica sono quelle sostanze che, come la pozzolana naturale, a contatto con calce ed acqua sono in grado di reagire a temperatura ambiente e dar luogo a composti che cementano anche senza aria. Le principali sono un sottoprodotto della combustione delle centrali termoelettriche ossia le ceneri volanti ed un sottoprodotto del processo che trasforma il quarzo in silicio metallico ossia il fumo di silice.
Tipologie di questo tipo di cemento.
Sempre secondo la UNI-EN 197-1 vi sono due distinti tipi di cemento pozzolanico.
Essi si differenziano per le diverse percentuali dei componenti di base e precisamente:
Cemento pozzolanico IV/A. Con una composizione di: clinker in percentuale tra 65% ed 89%; componenti ad attività pozzolanica (fumi di silice, ceneri volanti) in percentuale tra 11% e 35%, filler (riempitivi) in percentuali <5%.
Cemento IV/B. Con una composizione di: clinker in percentuale tra 45% e 64%; componenti ad attività pozzolanica (fumi di silice, ceneri volanti) in percentuale tra 36% e 55%, filler (riempitivi) in percentuali <5%.
Poiché per ogni tipologia di cemento esistono, sempre secondo la UNI-EN 197-1, ben 6 distinte classi di resistenza alla compressione, in definitiva avremo 2X6= 12 sottotipi di cementi pozzolanici.
Ad essi andranno poi aggiunti i cementi compositi alla pozzolana che nella loro composizione contengono questa.
Essi sono 4 sottotipi del cemento di tipo II e precisamente:
Cemento II/A-P (clinker 80/94%, pozzolana naturale 6/20%, filler<5%).
Cemento II/B-P (clinker 65/79%, pozzolana naturale 21/35%, filler<5%).
Ovviamente anche per ognuno di questi 4 sottotipi vi sono 6 classi di resistenza meccanica alla compressione e quindi in totale 24 sottotipi che sommati ai 12 precedenti forniscono complessivamente 36 cementi alla pozzolana.
Caratteristiche e proprietà dei cementi pozzolanici.
Le caratteristiche dei cementi pozzolanici derivano dalle complesse reazioni della pozzolana o degli elementi ad attività pozzolanica con la calce quando sono in presenza di acqua. La calce si produce per idratazione dei silicati di calcio contenuti nel clinker di Portland.
Ad indurimento avvenuto, ossia trascorsi i 28 giorni della stagionatura standard, il cemento pozzolanico genererà i medesimi prodotti che genera il cemento di Portland e pertanto avrà grosso modo la stessa resistenza meccanica. Anzi in qualche modo il cemento pozzolanico avrà una resistenza meccanica leggermente superiore. Tutto ciò perché la resistenza meccanica dipende dalla quantità di silicati di calcio idrati che nei cementi pozzolanici sono in quantità superiore perchè a quelli che vengono dal clinker si aggiungono anche quelli che scaturiscono dalla reazione tra la calce e la pozzolana.
Comunque sia alla fine le caratteristiche peculiari del cemento pozzolanico sono:
Ottima resistenza meccanica alla compressione, ai 28 giorni, è anche superiore a quella del cemento di Portland.
Bassi valori del calore di idratazione rispetto al cemento di Portland. Le reazioni di idratazione dei silicati sono tutte esotermiche e poiché i silicati sono contenuti nel clinker di Portland maggiore è la percentuale di questo è tanto più elevata è la quantità di calore sviluppata. Ora nel cemento pozzolanico le percentuali di clinker sono inferiori e quindi il calore sviluppato è inferiore.
Ottima resistenza all’azione erosiva delle acque meteoriche. Il composto che è responsabile di questa caratteristica negativa del cemento è la calce libera. Calce che nel cemento pozzolanico è doppiamente ridotta perché avendo meno clinker di base ha meno silicati (l’idrossido di calcio deriva dalla loro idratazione) e perché essa reagisce con la pozzolana.
Ottima resistenza all’aggressione dei solfati. Il cemento può essere aggredito da solfati presenti nel terreno e nelle acque reflue. I solfati reagiscono con l’alluminato tricalcico presente nel clinker di portland e danno luogo ad un composto che prende il nome di ettringite. La formazione di ettringite determina un aumento di volume all’interno della massa cementizia condizione che determina tensioni che possono minare la solidità del materiale indurito e causare distacchi. Il cemento pozzolanico avendo di base percentuali di clinker inferiori ha meno alluminato tricalcico e quindi meno problemi di questa natura.
Buona consistenza (scarsa fluidità) dell’impasto appena pronto. La condizione consente che nelle miscela di calcestruzzo con cemento pozzolanico i componenti non si separino a causa del differente peso specifico (segregazione del calcestruzzo). Condizione che mina la solidità delle opere realizzate.
Utilizzo e costo del cemento pozzolanico.
Per effetto delle caratteristiche enunciate i cementi pozzolanici risultano adatti:
alle opere che richiedono imponenti getti di calcestruzzo; dove i problemi di segregazione del calcestruzzo possono creare eventi catastrofici.
alle opere realizzate in paesi con clima particolarmente caldo;
alle opere che vengono a contatto con acque (invasi, dighe, etc.) dove la dilatazione della calce crea col tempo seri problemi di stabilità;
alle opere a contatto con acque e terreni solforati.
Il costo del cemento pozzolanico sfuso di tipo IV va dai 93 ai 104 €/tonnellata + iva a seconda della classe di resistenza.
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