UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI BERGAMO FACOLTA’ DI INGEGNERIA “MATERIALI POZZOLANICI A COMPORTAMENTO IDRAULICO” Prof. Ing. Luigi Coppola L. Coppola – Concretum – La produzione del cemento Portland, le aggiunte minerali e i cementi comuni REAZIONE POZZOLANICA Pozzolana + CH + H => C-S-H + C-A-H Potrà avvenire solo quando è disponibile una sufficiente quantità di CH derivante proprio dall’idratazione del cemento Portland 1. 2. NELLE PRIME FASI successive al mescolamento del cemento con acqua, LA POZZOLANA, per la modesta quantità di calce presente, SI COMPORTERÀ COME MATERIALE INERTE successivamente, potrà reagire partecipando all’indurimento del sistema cementizio L. Coppola – Concretum – La produzione del cemento Portland, le aggiunte minerali e i cementi comuni TEMPO DI INDUZIONE DIPENDE DALLA REATTIVITÀ DELLA POZZOLANA grado di amorfismo; 2. superficie specifica del materiale 3. temperatura di maturazione dell’impasto. 1. L. Coppola – Concretum – La produzione del cemento Portland, le aggiunte minerali e i cementi comuni TEMPO DI INDUZIONE FUMO DI SILICE, per la maggiore superficie specifica, sarà caratterizzato da un tempo di induzione più basso rispetto alla cenere volante CENERE VOLANTE reagirà prima che non una pozzolana naturale. TEMPO DI INDUZIONE TEMPERATURA la cinetica di idratazione del cemento Portland viene accelerata mettendo a disposizione in tempi più brevi la quantità di calce necessaria per dare avvio alla reazione pozzolanica. L. Coppola – Concretum – La produzione del cemento Portland, le aggiunte minerali e i cementi comuni CEMENTI POZZOLANICI Non possedendo di per sé caratteristiche idrauliche – per la incapacità di indurire in assenza di calce – I MATERIALI POZZOLANICI POSSONO ESSERE UTILIZZATI IN COMBINAZIONE CON IL CEMENTO PORTLAND IN PERCENTUALI NON SUPERIORI AL 55 %. L. Coppola – Concretum – La produzione del cemento Portland, le aggiunte minerali e i cementi comuni LIMITE D’IMPIEGO DOSAGGIO MATERIALI POZZOLANICI ≥ 55 %. il quantitativo di calce prodotto dalla reazione del cemento Portland con l’acqua non sarebbe sufficiente per garantire l ’ idratazione di tutto il materiale pozzolanico presente Parte del materiale pozzolanico rimarrebbe in forma di filler inerte non contribuendo allo sviluppo delle prestazioni meccaniche dell’impasto. L. Coppola – Concretum – La produzione del cemento Portland, le aggiunte minerali e i cementi comuni MATERIALI POZZOLANICI A COMPORTAMENTO IDRAULICO DOSAGGIO MATERIALI POZZOLANICI A COMPORTAMENTO IDRAULICO ≥ 55 %. L. Coppola – Concretum – La produzione del cemento Portland, le aggiunte minerali e i cementi comuni LOPPE Appartengono alla categoria dei materiali pozzolanici a comportamento idraulico: 1. LOPPE GRANULATE D’ALTOFORNO (S). L. Coppola – Concretum – La produzione del cemento Portland, le aggiunte minerali e i cementi comuni LOPPE RAFFREDDAMENTO: - LENTO: LOPPA NON UTILIZZABILE COME MATERIALE PER LA PRODUZIONE DEL CEMENTO - BRUSCO IN ACQUA: IMPEDIMENTO DELLA FORMAZIONE DI UN RETICOLO CRISTALLINO E ACQUISIZIONE DI UNA STRUTTURA AMORFA: MATERIALE UTILIZZABILE PER LA PRODUZIONE DEL CEMENTO L. Coppola – Concretum – La produzione del cemento Portland, le aggiunte minerali e i cementi comuni LOPPA D’ALTOFORNO L. Coppola – Concretum – La produzione del cemento Portland, le aggiunte minerali e i cementi comuni MACINAZIONE LOPPA GRANULATA D’ALTOFORNO RAFFREDDATA BRUSCAMENTE granuli di dimensioni tipiche delle sabbie MACINAZIONE NEL MULINO per ottenere la finezza tipica dei cementi Portland L. Coppola – Concretum – La produzione del cemento Portland, le aggiunte minerali e i cementi comuni BASSA REATTIVITA’ LA LOPPA possiede: 1. PROPRIETÀ IDRAULICHE, 2. PROCESSO DI essendo capace di idratarsi se mescolata con acqua; IDRATAZIONE, in assenza di una fonte esterna di calce, procede con ESTREMA LENTEZZA L. Coppola – Concretum – La produzione del cemento Portland, le aggiunte minerali e i cementi comuni BASSA REATTIVITÁ La ridotta velocità della reazione sembra sia da ascrivere al fatto che i composti di natura silico-alluminosa della loppa reagiscano con l’idrossido di calcio – derivante dalla reazione del CaO con l’acqua – formando dei silicati e alluminati idrati di calcio di ridotta permeabilità che, depositandosi sui sulle particelle anidre di loppa, impediscono al processo di idratazione di avvenire con apprezzabile velocità. L. Coppola – Concretum – La produzione del cemento Portland, le aggiunte minerali e i cementi comuni ATTIVATORI LOPPA + ATTIVATORI modificare la struttura degli idrati rendendoli più permeabili 2. favorire l’idratazione della loppa anidra 3. garantire che il processo si manifesti più velocemente. 1. L. Coppola – Concretum – La produzione del cemento Portland, le aggiunte minerali e i cementi comuni IL RUOLO DEGLI ATTIVATORI Gli attivatori del processo di idratazione sono : 1. CALCE (proveniente dal processo di idratazione dei silicati del cemento); 2. GESSO. La calce ha solo il ruolo di accelerare la cinetica di idratazione della loppa d’altoforno. Questo spiega perché LE MISCELE CEMENTO PORTLAND/LOPPA POSSONO CONTENERE PERCENTUALI DI AGGIUNTA MINERALE FINO AL 95%, mentre quelle Portland/materiale pozzolanico contengono una percentuale di aggiunta minerale non superiore al 55%. L. Coppola – Concretum – La produzione del cemento Portland, le aggiunte minerali e i cementi comuni TIPI DI AGGIUNTE AGGIUNTE INERTI 1.FILLER CALCAREO REATTIVE 1.LOPPE 2.CENERI VOLANTI 3.FUMI DI SILICE 4.POZZOLANE L. Coppola – Concretum – La produzione del cemento Portland, le aggiunte minerali e i cementi comuni POLVERE DI CALCARE L ’ AGGIUNTA MINERALE INERTE più importante per la produzione del cemento è rappresentata dal: CALCARE (CaCO3): (L o LL) DOSAGGIO: 6 ÷ 35 % L. Coppola – Concretum – La produzione del cemento Portland, le aggiunte minerali e i cementi comuni PUREZZA I calcari impiegabili nel confezionamento dei cementi debbono essere caratterizzati da: 1. TENORE DI CARBONATO DI CALCIO > 75% 2. TENORE DI ARGILLA < 1.2g/100g. POLVERE DI CALCARE TENORE DI CARBONIO ORGANICO TOTALE (TOC) TIPO (UNI EN 197-1) < 0.2 % in massa L LL < 0.5 % in massa L. Coppola – Concretum – La produzione del cemento Portland, le aggiunte minerali e i cementi comuni FINEZZA Per sopperire alla “ diluizione ” del cemento Portland conseguente all’aggiunta di calcare, e, quindi, alla riduzione dei costituenti mineralogici (i silicati) responsabili delle prestazioni meccaniche degli impasti, il clinker utilizzato in miscela con questi materiali inerti subisce una macinazione più spinta L. Coppola – Concretum – La produzione del cemento Portland, le aggiunte minerali e i cementi comuni AREA SPECIFICA la maggiore area superficiale specifica, che contraddistingue i cementi più fini, consente di aumentare la frazione di cemento che si idrata con l ’ acqua e, quindi, permette di incrementare le resistenze meccaniche degli impasti sopperendo, pertanto, alla “diluizione” operata con l’aggiunta del calcare. L. Coppola – Concretum – La produzione del cemento Portland, le aggiunte minerali e i cementi comuni
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