Materiali leganti: classificazione
|
|
- Alessia Masi
- 6 anni fa
- Visualizzazioni
Transcript
1 Materiali leganti: classificazione induriscono soltanto in aria, si impiegano solo in strutture aeree, materiali con resistenze meccaniche medio-basse induriscono e sono impiegati in aria oppure immersi in acqua, materiali con resistenze meccaniche anche molto alte. La capacità di indurire in acqua è dovuta alla presenza di composti (silicati, alluminati ) che reagendo con acqua formano prodotti idrati praticamente insolubili e dotati di proprietà cementanti.
2 Materiali leganti: classificazione I LEGANTI AEREI si impiegano in strutture aeree (non immersi),hanno resistenze meccaniche medio-basse: Calci da costruzione secondo UNI EN (calci vive, spente, idrate e grasselli) e i gessi definiti dalla UNI I LEGANTI IDRAULICI possono essere impiegati sia in aria che in acqua, possono sviluppare resistenze molto alte:cementi veri e propri e cementi speciali (es. resistenti ai solfati, a basso calore idratazione ), le calci idrauliche e gli agglomerati cementizi (UNI EN 197-1), cementi da muratura (UNI EN 413-1).
3 Riprendiamo alcune definizioni Calcestruzzo: materiale composito formato da aggregati, quali elementi lapidei grossolani (pietre e mattoni) e sabbia, i quali sono collegati fra loro da un legante di natura inorganica, che è di norma un cemento. Legante: materiale che impastato con acqua forma una massa plastica che serve a collegare vari materiali usati in un manufatto e che, aderendo ad essi ed indurendo, forma un insieme monolitico atto a resistere a sollecitazioni meccaniche. I leganti possono essere distinti in leganti aerei, se i processi di presa e indurimento possono avvenire soltanto in ambiente aereo e leganti idraulici, se questi processi possono avvenire anche in ambiente subacqueo.
4 I leganti più comuni Nome Calce Gesso LEGANTI AEREI Composizione chimica (orientativa) Idrossido di calcio Solfato di calcio emiidrato Nome Calce idraulica Cemento Portland Altri tipi di cemento LEGANTI IDRAULICI Composizione chimica (orientativa) Silicato bicalcico + Idrossido di calcio Silicato bi- e tricalcico, Alluminato tricalcico, Allumino-ferrito tetracalcico + gesso Diversa, in funzione delle materie prime Il manuale del restauro architettonico, Sezione C Materiali, Mancosi Editore, 2001
5 Alcune definizioni Aggregato: materiale che viene aggiunto ad un legante e all acqua, al fine di ridurre i fenomeni di ritiro dell impasto e migliorare le proprietà meccaniche. Gli aggregati sono costituiti da materiale sciolto (incoerente) e hanno in genere granulometria variabile tra quella delle sabbie (0,06 e 2 mm) e quella delle ghiaie (7-30mm); nel caso del calcestruzzo viene impiegato anche pietrisco in frammenti di dimensioni superiori. Malta: miscela di leganti inorganici, aggregati prevalentemente fini, acqua ed eventuali additivi, il tutto in proporzioni tali da conferire alla miscela, allo stato fresco, un opportuna lavorabilità e, allo stato indurito, adeguate caratteristiche fisico-meccaniche, aspetto, durabilità, ecc. Pasta di cemento: miscela di legante con l acqua.
6 Alcune definizioni Al mescolamento di un legante con l acqua, in assenza e in presenza di aggregati, si verificherà un passaggio dalla consistenza pastosa iniziale a quella indurita finale, normalmente distinto in due fasi successive: presa: la malta perde la sua fluidità iniziale, diventa più consistente e può mantenere la forma impartita dall utilizzatore. Ciò avviene in concomitanza con il verificarsi di reazioni chimiche alle quali partecipa l acqua presente nell impasto. indurimento: la massa ormai solida sviluppa le sue proprietà meccaniche. Ciò avviene in concomitanza con il verificarsi di reazioni chimiche con l acqua ancora presente nell impasto.
7 CRONOLOGIA DELL USO DEI LEGANTI Calce aerea: dal II millennio a.c. in Mesopotamia e presso i fenici. Lo sviluppo della tecnologia delle malte a calce, dell uso degli aggregati pozzolanici e l ottimizzazione dei metodi di produzione si devono soprattutto ai Romani, anche se non mancano esempi precedenti, fenici, greci e israeliani (come le cisterne di re Salomone, X sec. a.c.). Calce idraulica: dalla seconda metà del sec. XVIII. Nel 1756 l ingegnere inglese J. Smeaton sperimenta per la costruzione del faro di Eddystone una calce, ottenuta da un calcare argilloso, da cui si otteneva una malta resistente all acqua di mare. Agli studi di Smeaton seguono quelli di Parker, che nel 1796 brevetta un prodotto da lui chiamato cemento romano a presa molto rapida. All inizio del sec. XIX, l ingegnere francese L.J-Vicat approfondisce le conoscenze sul concetto di idraulicità, sui meccanismi di presa e propone criteri per la valutazione delle caratteristiche idrauliche delle malte. Le sue ricerche mettono in luce che non esiste calce idraulica senza silice e allumina e che per poter essere definita idraulica la calce deve contenere discrete quantità di materiali argillosi.
8 CRONOLOGIA DELL USO DEI LEGANTI Cemento: nel 1824 J. Aspdin fabbrica in Inghilterra un prodotto da lui chiamato cemento Portland perché somigliante per colore e compattezza alla pietra calcarea dell isola di Portland (UK). Si trattava però di un prodotto cotto a temperature ancora piuttosto basse e più simile ad una calce idraulica che ad un cemento, come noi oggi lo intendiamo. È soltanto nel 1844 che L.C. Johnson produce un cemento dalla cottura di calcare e argilla a temperatura sufficientemente elevata da produrre la incipiente liquefazione dei componenti e quindi, con il raffreddamento, la loro vetrificazione. In Italia l industria del cemento si sviluppa qualche decennio più tardi, intorno al 1870.
9 Il cemento Il cemento è una polvere che mescolata con acqua in proporzione circa 3:1 produce una massa (pasta) facilmente modellabile che rapprende in poche ore perdendo la plasticità iniziale (presa). Successivamente assume la rigidità tipica di una pietra naturale ed è capace di resistere ad apprezzabili sollecitazioni meccaniche (indurimento). Il cemento è uno dei 3 costituenti principali del calcestruzzo (i.e. acqua, cemento, aggregati lapidei). Il cemento è considerato il cuore del calcestruzzo, tanto che spesso le opere realizzate con calcestruzzo sono impropriamente dette opere di cemento
10 Cemento Portland Cemento fondamentale sul quale si basano tutti i moderni leganti idraulici normato dalla UNI-EN In italia la produzione di cemento Portland è iniziata nel 1892 a Palazzolo di Bergamo la prima normativa è stata emanata nel 1908
11 Cemento Portland Legante idraulico che impastato con acqua indurisce sia all aria che immerso in acqua. Si ottiene addizionando il prodotto della macinazione del clinker di cemento Portland con gesso biidrato. Utilizzato per malte e calcestruzzi resistenti all acqua secondo la UNI EN 206-1, UNI e la UNI EN
12 Cemento Portland prodotto della cottura di una miscela opportuna di terre naturali e/o artificiali (calcare e argilla, ) (clinker di Portland) successivamente co-macinato con un quantitativo determinato di minerali solfatici (gesso o anidrite) nella misura del 4-8 % sul cemento. Gesso o anidrite fungono da regolatori di presa. La miscela co-macinata di clinker + gesso è denominata cemento di Portland.
13 LA NORMATIVA EUROPEA UNI-EN 197/1 Il cemento Portland è alla base di quasi tutti i tipi di cemento attualmente utilizzabili in edilizia. L'unico che fa eccezione è il cemento alluminoso, che però non è preso in considerazione dalla UNI EN Dal cemento Portland miscelato con le varie aggiunte disponibili sul mercato in proporzioni variabili ma fissate dalla suddetta norma si ottengono tutti gli altri tipi e sottotipi di cemento. Esistono 27 tipi diversi di cementi e ciascuno può essere teoricamente preparato in 6 diverse classi di resistenza. Quindi in teoria sono possibili 162 tipi di cementi. Es. di denominazione CEM III/C 32.5 N.
14 Suddivisione dei cementi in base alla composizione (5 tipi) UNI EN I Cemento Portland (1 tipo) II Cementi Portland di miscela (19 sottotipi) III Cemento d altoforno (3 sottotipi) IV Cemento pozzolanico (2 sottotipi) V Cemento composito (2 sottotipi) Totale 27 cementi diversi!
15 Tabella 2 - Cementi Europei: tipi e composizione.
16 Cemento Portland: materie prime Miscele di minerali calcarei: (CaCO 3 ) di qualunque tipo ma non dolomitici Miscele di minerali argillosi: costituiti in prevalenza da quelli tipo montmorillonitico e illiti (silicati idrati di alluminio, ferro e magnesio). Composizione ottimale? Composizione che consente di ottenere un prodotto dalle caratteristiche ottimali. risultato di compromesso, in grado cioè di soddisfare per quanto possibile le proprietà di un cemento ideale.
17 Caratteristiche ideali di un cemento? tempo di presa lungo (1 a qualche ora, per consentire la lavorazione) tempo di indurimento breve ( da 1 a decine di ore, per disarmare quanto prima la struttura) resistenza meccanica elevata basso calore di idratazione (per realizzare anche getti molto spessi) elevata durevolezza (buona resistenza agli agenti chimici es. solfati) stabilità di volume (minimo ritiro ed espansione) moderata richiesta d acqua bassi costi di produzione
18 Cemento Portland: la produzione La cottura avviene in lunghi forni rotanti pressoché orizzontali (caricamento delle materie prime nella zona più alta, scarico nella zona più bassa dove si raggiungono le massime temperature). 1 - Calcare 2 - Argilla A - Materie prime ausiliarie: pirite, sabbia silicea, bauxite 3 - Mulino di macinazione del materiale crudo 4 - Preriscaldatore (calore dei fumi di combustione) 5 - Depolverizzatore 6 Forno (80-120m, Φ=3-6m, pochi gradi inclinazione, 1-2 giri/min) 7 - Dispositivo di raffreddamento 8 - Gesso 9 - Altri ingredienti 10 - Mulino di macinazione Vito Alunno Rossetti, Il calcestruzzo Materiali e tecnologia, Mc Graw-Hill, Milano, 2003.
19 Cemento Portland: la produzione dai silos contenenti le materie prime (1-2) e materie prime ausiliarie (3-4-5) escono i prodotti frantumati modo grossolano macinazione del materiale crudo nel mulino a sfere (6) (cilindro acciaio diametro 2-4 m, lunghezza 6-12 m, suddiviso in camere contenti sfere di acciao di dimensione progressivamente decrescente, 30 giri al minuto) miscela cruda macinata entra nel preriscladatore (7)
20 Cemento Portland: la produzione cottura nel forno rotativo (cilindro acciaio lungo m, diametro 3-6 m, rivestito di materiale refrattari, 1-2 giri minuto). Nella parte più calda vicino al bruciatore T circa 1450 C, parte della carica fonde e parte forma il clinker C decomposizione materie prime (calcare, caolinite, illiti e montmorilloniti con perdita di H 2 O e CO 2 ). Si formano SiO 2, Al 2 O 3, MgO, ecc. da 700 C i composti formati nello stadio precedente si combinano con la calce (CaO) (reazioni di clinkerizzazione) e formando i quattro principali costituenti del clinker (reazione degli ossidi di silicio, ferro ed alluminio con la calce)
21 Cemento Portland: la produzione All uscita dal forno, raffreddamento, rapido in aria (9) per conferire al clinker la componente vetrosa più reattiva con acqua. Aggiunta di gesso biidrato (10) (4-8 % peso sul cemento) Macinazione in mulino a sfere analogo alla precedente (11)
22
23 Principali reazioni che avvengono nel forno di produzione del cemento Portland 100 C Eliminazione dell acqua libera C C C C Decomposizione dell argilla: es. 2SiO 2 Al 2 O 3 2H 2 O 2SiO 2 + Al 2 O 3 + 2H 2 O Decomposizione del calcare e formazione di C 2 S CaCO 3 CaO + CO 2 2CaCO 3 + SiO 2 C 2 S + CO 2 2CaO + SiO 2 C 2 S Formazione di C 3 A 3CaO + Al 2 O 3 C 3 A Formazione di C 4 AF, inizio di formazione della fase liquida C 3 A + CaO + Fe 2 O 3 C 4 AF Formazione del C 3 S C 2 S + CaO C 3 S Nota: l acqua (vapore) e l anidride carbonica si allontanano insieme ai fumi di combustione
24 Composizione chimica dei costituenti mineralogici del clinker di cemento Portland La composizione del clinker è espressa in termine dei quattro costituenti mineralogici, prodotti cristallini formati dalla combinazione di ossidi composizione ossidica in peso del clinker è circa pari a : 67% CaO, 22% SiO 2, 5 % Al 2 O 3, 3% Fe 2 O 3 3% costituenti minori (MgO, Na 2 O, K 2 O, SO 3, ) I quattro costituenti mineralogici sono presenti in misura pari a circa 80% come silicati e 20 % come alluminati
25 Cemento Portland in ossidi componenti. in idrauliti. Vito Alunno Rossetti, Il calcestruzzo Materiali e tecnologia, Mc Graw-Hill, Milano, 2003.
26 Notazione convenzionale
27 IDRAULITI DEL CEMENTO PORTLAND
28 Cemento Portland - Moduli Oltre agli idrauliti in forno si formano sempre anche altri componenti minori, tra i quali Na 2 O e K 2 O, che rivestono grande importanza ai fini dell ambiente che sono in grado di creare nel prodotto finale. Poi talvolta è presente anche MgO in tracce. Affinché si formino i 4 idrauliti è necessario dosare opportunamente le materie prime. A tal fine si fa uso dei cosiddetti moduli, cioè rapporti in peso che devono assumere determinati valori. Essi possono essere misurati sia a monte del processo di cottura, sulle materie prime, sia a valle, sul cemento prodotto, per controllarne la qualità.
29 Cemento Portland: dosaggio delle materie prime I moduli Modulo idraulico = (è il rapporto fra la componente basica e quella acida del cemento. Se troppo basso la resistenza meccanica sarà scadente) Modulo silicico = A S A C S F F (poiché S durante la cottura entrerà a far parte unicamente della fase solida, nella forma C 2 S e C 3 S, mentre A ed F sono nella fase fusa, questo modulo indica il rapporto fra la fase solida e la fase fusa nel corso della cottura. La fase liquida è indispensabile per avvolgere le particelle solide e consentire il realizzarsi delle reazioni allo stato solido con velocità ragionevoli, ma un eccesso di fase liquida indurrebbe agglomerazione del clinker e adesione alle pareti del forno, con conseguente funzionamento irregolare).
30 Cemento Portland: i moduli A F Modulo dei fondenti = 2.0 (può essere utile a distinguere fra tipi diversi di cemento Portland: es. cementi bianchi quasi privi di F, oppure cementi ferrici) C ( combins ) S Modulo del calcare = (se il modulo vale 1.87 c è solo C 2 S, se vale 2.80 c è solo C 3 S).
31 Gli idrauliti nel clinker di cemento Portland Il C 2 S presenta tre forme polimorfe termodinamicamente stabili a temperature diverse (α, α, γ). Sono scarsamente idrauliche. La forma idraulicamente attiva, di interesse tecnologico, è indicata come -C 2 S. Essa è metastabile e si forma per raffreddamento rapido del clinker sotto 700 C. Il C 3 S è termodinamicamente stabile sopra 1250 C. Al di sotto si decompone in C 2 S e C. Tuttavia è sufficiente raffreddare velocemente il clinker sotto 800 C, per rendere metastabile anche questa forma a temperatura ambiente, poiché la velocità di decomposizione è lentissima sotto questa temperatura. Il C 3 A è stabile a temperatura ambiente, il C 4 AF non è un vero e proprio composto, ma è una soluzione solida che corrisponde approssimativamente a questi rapporti stechiometrici. C 3 A e C 4 AF in forno entrano per lo più a far parte della fase liquida, che al raffreddamento solidifica come fase amorfa o scarsamente cristallina.
32 Silicato tricalcico 3CaO SiO 2 (C 3 S) Costituente fondamentale del clinker Reagisce rapidamente con acqua (idratazione veloce) Conferisce resistenza meccanica agli impasti induriti Contenuto nel clinker dipende da: (1) Accurato dosaggio del calcare nella miscela cruda (2) Temperatura di cottura miscela cruda (3) velocità di raffreddamento clinker
33 Silicato tricalcico 3CaO SiO 2 (C 3 S) (1) Accurato dosaggio del calcare nella miscela cruda al fine di avere elevato contenuto di C 3 S ma non di calce libera Un eccesso di calcare della miscela di partenza comporta nel clinker presenza di calce libera non combinata sinterizzatata. Tale composto è soggetto a lenta idratazione con aumento di volume che porterebbe alla disgregazione del manufatto cementizio.
34 Silicato tricalcico 3CaO SiO 2 (C 3 S) (2) Temperatura di cottura miscela cruda Solo per T tra 1350 e 1500 C si ha formazione della fase liquida costituita dalla fusione dei componenti C 3 A e C 4 AF. Solo la presenza della suddetta fase liquida permette la reazione che porta alla formazione di C 3 S, solubilizzando i due reagenti: C 2 S + C C 3 S Se la temperatura è inferiore a 1300 C si ha un prodotto con basso tenore di C 3 S ed elevato contenuto di CaO libera.
35 Silicato tricalcico 3CaO SiO 2 (C 3 S) (3) velocità di raffreddamento clinker Al fine di evitare la decomposizione del C 3 S in C 2 S e CaO è necessario eseguire il raffreddamento del clinker a velocità elevata. A partire da 700 C la velocità di decomposizione (C 3 S C 2 S + C ) diventa trascurabile.
36 Silicato bicalcico 2CaO SiO 2 (C 2 S) Esiste in tre forme allotropiche alfa,beta e gamma al variare della temperatura La forma gamma è stabile a T ambiente, ma raffreddando rapidamente il clinker si ottiene la forma beta β (metastabile), idraulicamente attiva. E la forma presente nel clincker di Portland C 2 S è uno stadio intermedio della formazione di C 3 S ha un idratazione lenta, sviluppa resistenza meccaniche analoghe al C 3 S, ma solo per tempi lunghi di stagionatura.
37 Alluminato tricalcico 3CaO Al 2 O 3 (C 3 A) costituente con elevata velocità di idratazione (è quello che si idrata più rapidamente) non contribuisce allo sviluppo di resistenza meccaniche dell impasto indurito purtroppo contribuisce a ridurre la durevolezza degli impasti induriti a causa della scarsa resistenza alle acque contente ioni solfato la sua presenza consente di abbassare la T di formazione del C 3 S a 1300 C per effetto della presenza della fase liquida (agisce da fondente). Sarebbe meglio non averlo nel cemento ma agendo da fondente permette la produzione del cemento a costi accettabili.
38 Alluminoferrito tetracalcico C 4 AF Soluzione solida ternaria dei tre ossidi (CaO, Fe 2 O 3 ed Al 2 O 3 ), la cui composizione è molto vicina a quella della formula indicata. Proprietà del tutto analoghe al C 3 A (idratazione rapida, modesto contributo caratt. meccaniche e per tempi lunghi, agisce da fondente).
39 Le fasi nel clinker di Cemento Portland Microstruttura Vito Alunno Rossetti, Il calcestruzzo Materiali e tecnologia, Mc Graw-Hill, Milano, 2003.
40
41 Altri componenti nel clinker di cemento Portland Se la cottura del forno non è stata condotta correttamente e il clinker contiene tracce di calce viva questa risulta senz altro stracotta e tenderebbe ad idratarsi ad indurimento dei manufatti già avvenuto. E necessario che C (cioè CaO) sia minore dell 1%. MgO nel clinker può provenire dalle impurezze in MgCO 3 presenti nel calcare delle materie prime. La cottura nel forno è condotta in modo tale da rendere stracotto MgO prodotto da MgCO 3. Perciò mentre CaO reagisce con la componente acida delle materie prime (S, A, F), MgO risulta inattiva. Se il raffreddamento del clinker non è sufficientemente rapido si può separare come fase cristallina a sé stante, detta periclasio. Questa fase può indurre difetti nei manufatti, poiché idrata a distanza di anni dall indurimento dei manufatti stessi. K 2 O e Na 2 O provengono da impurezze dell argilla. Se la loro % è minore di 0.5 hanno un influenza trascurabile. Se la loro percentuale è superiore possono combinarsi con i gas acidi ottenuti dalla combustione, producendo dei solfati alcalini. L eccesso che non reagisce tende a spostare il calcio dai suoi composti.
42 Il raffreddamento del clinker Quindi il clinker va raffreddato rapidamente per tre motivi: - stabilizzare a temperatura ambiente -C 2 S e C 3 S - impedire la separazione del periclasio - ottenere un clinker più fragile e più facilmente macinabile.
43 Processo industriale per la fabbricazione del Portland preparazione e miscelazione della materie prime macinazione cottura raffreddamento del clinker macinazione del clinker aggiunta di gesso biidrato insaccatura
44 Processo industriale per la fabbricazione del Portland
45 Idratazione del Cemento Portland Il cemento Portland reagisce con l acqua formando un prodotto di idratazione (formato da diversi prodotti) che complessivamente viene chiamato gelo di cemento ed ha caratteristiche leganti. ovvero. Il clinker finemente macinato reagisce con acqua formando prodotti di idratazione con proprietà leganti che conferiscono resistenza meccanica all impasto indurito.
46 Idratazione del Cemento Portland I singoli composti del clinker formano dei prodotti di idratazione caratteristici se fatti reagire separatamente. I singoli composti del clinker presentano velocità di idratazione molto diverse se si fanno reagire separatamente l uno dall altro. Se sono presenti tutti insieme e mescolati come nel clinker le velocità di idratazione diventano praticamente uguali e i prodotti di idratazione non sono necessariamente gli stessi che si formano quando reagiscono separatamente.
47 Reazioni degli idrauliti con acqua I processi di idratazione dei costituenti del clinker comportano la formazione di composti insolubili e quindi il graduale passaggio da una situazione di fluidità ad una situazione di completa solidificazione della massa. Gli idrauliti reagiscono con l acqua producendo prodotti idrati più insolubili di quelli di origine. Si tratta di C-S-H, C-A-H e C-F-H. Sono famiglie di composti di composizione diversa e diversi gradi di idratazione, di cui quelli indicati nelle reazioni seguenti sono rappresentativi. 2 C 3 S + 6 H C 3 S 2 H CH 2 -C 2 S + 4 H C 3 S 2 H 3 + CH C 3 A + CH + 12H C 4 AH 13 C 4 AF + 4 CH + 22 H C 4 AH 13 + C 4 FH 13
48 Idratazione del C 3 S Idratazione rapida a formare silicato di calcio idrato (CSH, gelo tobermoritico) e calce idrata (detta calce di idrolisi) secondo la reazione: Reazione con sensibile sviluppo di calore Solido di composizione media 3CaO 2SiO 2 3H 2 O indicato in forma abbreviata C 3 S 2 H 3 oppure con CSH. 2C 3 S + 6H C 3 S 2 H 3 + 3CH 100 g 24 g 75 g 49 g Calce idrata la cui formazione non è un aspetto positivo perché rende sensibili i clinker all azione delle acque aggressive Il CSH è un materiale mal cristallizzato e si può studiare solo in maniera approssimativa con tecnica XRD.
49 Gelo tobermoritico Composizione chimica simile a quella del minerale naturale tobermorite. Il termina gelo non vuol dire che è una sostanza gelatinosa, in realtà è una massa rigida, ma è una prodotto che non ha una struttura cristallina ordinata, ma ha al massimo un ordine di atomi a breve raggio. Strati di ottaedri in cui ione Ca 2+ è al centro e coordina 6 ioni ossigeno o ossidrile in modo da formare una bipiramide a base quadrata (ottaedro), alternati in modo più o meno ordinato da piani costituiti da tetraedri di silice (Si 4+ coordina 4 atomi O 2- o OH -, vertici dei tetraedri).
50 Idratazione del C 2 S Processo molto più lento rispetto al C 3 S, la quantità liberata di calce idrata ed il calore di idratazione sono minori, struttura del gelo del tutto analoga a quella del C 3 S: 2C 2 S + 4H C 3 S 2 H 3 + CH Formula che tutti usano per definire il prodotto di idratazione del cemento. Essendo la quantità di idrossido di calcio sviluppata minore si può ipotizzare che la resistenza del C 2 S a lungo termine diventerà superiore rispetto a quella del silicato tricalcico
51 Reazioni degli silicati con acqua Mario Collepardi, Il nuovo calcestruzzo, Edizioni Tintoretto, 2002.
52 Reazioni degli silicati con acqua I silicati sono i massimi responsabili delle caratteristiche meccaniche finali dell impasto. Il C 3 S si idrata rapidamente e conferisce pertanto resistenza meccanica a tempi più brevi, mentre il C 2 S reagisce più lentamente (solo dopo 200 giorni dall impasto sviluppa le stesse proprietà meccaniche ottenute dal C 3 S dopo appena 28 giorni), ma ai tempi lunghi dà le stesse resistenze meccaniche, poiché il prodotto dell idratazione è lo stesso che per il C 3 S. Micrografia SEM di un cristallo di C 3 S 2 H 3
53 Idratazione C 3 A In acqua formerebbe alluminati idrati. C 3 A + 6H C 3 AH 6 Se si fa idratare il clincker con acqua, a causa della presenza di calce idrata (i.e. CH = Ca(OH) 2 ) si idrata molto velocemente con forte sviluppo di calore secondo la reazione: C 3 A + 12H + CH C 4 AH 13 + Q Si forma un alluminato di calcio idrato. Questo fenomeno farebbe rapprendere immediatamente l impasto rendendo la lavorazione impossibile (presa rapida o lampo - flash set)
54 Idratazione C 3 A Per ovviare al problema della presa rapida, è necessario addittivare il clinker con il gesso biidrato (3-6%) (regolatore di presa). In presenza di gesso biidrato si forma sui grani di C 3 A una pellicola semipermeabile di trisolfoalluminato di calcio idrato (ettringite). C 3 A 3CaSO 4 32H 2 O La presenza del gesso regola l idratazione del C 3 A permettendo all acqua di penetrare molto lentamente rallentando notevolmente la velocità di idratazione rendendo l impasto lavorabile. C 3 A + 3CaSO 4 2H 2 O + 26H C 3 A 3CaSO 4 32H Consumato tutto il gesso, l idratazione di C 3 A procede con formazione di C 4 AH 13. C 3 A + CH + 12H C 4 AH 13
55 Idratazione C 3 A Il rallentamento è dovuto al fatto che gli ioni Ca 2+ e SO 4 2- reagiscono con la parte superficiale dei granuli formando intorno ad essi una pellicola di ettringite poco porosa e quindi poco permeabile la quale ritarda l ulteriore idratazione verso l interno del granulo.
56 Idratazione C 3 A La quantità di gesso aggiunta non è quella stechiometricamente necessaria a trasformare tutto il C 3 A in ettringite, perché questa si forma con forte aumento di volume che sarebbe dannoso se avviene quando gli impasti sono già induriti (provocherebbe disgregazione del manufatto). La quantità di gesso che occorre per regolare la presa del cemento è vincolata da un limite superiore pari a circa 7-8 % in peso di gesso rispetto al clinker per evitare fenomeni fessurativi. L aumento di volume è privo di conseguenze all atto della formazione dell impasto quando l impasto è ancora plastico e deformabile. Quindi solo il 25% circa del C 3 A si trasforma in ettringite nelle prime ore di stagionatura, il restante si idrata formando C 4 AH 13. Quando il gesso ha reagito tutto dando ettringite, questa diventa instabile (perché l acqua non è più satura di CaSO 4 ) e si trasforma in monosolfoalluminato di calcio idrato secondo la reazione: 2C 4 AH 13 + C 3 A 3CaSO 4 32H 2 O + H 2 O 3C 3 A CaSO 4 12H 2 O + 2CH
57 Reazioni degli alluminati con acqua Gli idrauliti C 4 AF e (soprattutto) C 3 A si idratano assai rapidamente, producendo un consolidamento della pasta eccessivamente rapido. Diminuisce di conseguenza il tempo disponibile per lavorare la pasta stessa (presa rapida). Nel contempo la reazione di C 3 A e C 4 AF con l acqua non conduce allo sviluppo delle proprietà meccaniche del manufatto, a causa della morfologia dei cristalli di CAH, prevalentemente basata sulla presenza di lamine esagonali o cristalli cubici e quindi poco favorevole allo sviluppo delle proprietà meccaniche. Micrografia SEM di un cristallo di CAH
58 Reazioni degli alluminati con acqua Infatti: Mario Collepardi, Il nuovo calcestruzzo, Edizioni Tintoretto, 2002.
59 Reazioni degli alluminati con acqua La frazione di C 3 A e di C 4 AF rimasta dopo la reazione con gesso (dopo che gesso è consumato) si troverà a contatto con una soluzione satura di CH, formatasi dalle reazioni di idratazione dei silicati di calcio (Calce che si forma per idratazione C 2 S e C 3 S). A questo punto i prodotti di reazione con acqua e calce (come prima indicato) saranno C 4 AH 13 e C 4 FH 13. (Diversi sarebbero i prodotti di idratazione di C 3 A e C 4 AF con acqua pura.)
60 Reazioni degli alluminati con acqua
61 I vari stadi del processo di idratazione del granulo di clinker primo stadio
62 Quando il grano di clinker è posto in contatto con acqua, si ha immediatamente forte sviluppo di calore dovuto alle reazioni seguenti: Calore di idratazione dissoluzione calce libera presente nel cemento dissoluzione gesso idratazione di C 3 S con formazione di calce di idrolisi che anche essa passa in soluzione idratazione di C 3 A con formazione di ettringite
63 Primo stadio A questo punto il processo si arresta perchè sui grani di clinker si forma la pellicola semipermeabile di ettringite, che ostacola il progredire dell idratazione dei granuli di clinker anche se li lega debolmente tra loro. A questo corrisponde la presa del cemento. Al termine del primo stadio all esterno del granuli è presente una soluzione satura di Ca(OH) 2 ma non più di Ca(SO 4 ) consumato da parte del C 3 A a formare ettringite per regolare la presa.
64 Secondo stadio Dopo un certo tempo, a seguito di fenomeni osmotici, l acqua passa attraverso la membrana di ettringite ed idrata con formazione di silicati idrati che rimangono all interno come soluzione colloidale. La penetrazione dell acqua comporta un progressivo aumento della pressione all interno della membrana che poi esplode proiettando all esterno getti della soluzione colloidale soprassatura contenuta al suo interno. la solidificazione di tali getti forma così i filamenti tubulari caratteristici del gelo tobermoritico.
65 Dopo l esplosione inizia la seconda fase del processo di idratazione. secondo stadio
66 Secondo stadio l acqua continua a penetrare arriva a contatto con C 2 S e C 3 S non idrati e li porta in soluzione colloidale che poi esce attraverso i tubuli e solidifica all esterno accrescendo la lunghezza dei tubuli. da ogni granulo di clinker in via di idratazione partono filamenti rigidi che si accrescono progressivamente a spese della regione centrale non idratata del granulo stesso. I filamenti si intrecciano tra loro ancorandosi meccanicamente ed anche chimicamente per condensazione di ossidrili. (indurimento). nel contempo procede la precipitazione di grani di Ca(OH) 2 la soluzione già satura in partenza si arricchisce progressivamente a seguito dell idratazione dei silicati.
67 L andamento globale del fenomeno di idratazione del Portland si può seguire in base allo sviluppo delle resistenze meccaniche od in base allo sviluppo di calore: rapido sviluppo di calore iniziale (decine di minuti) a causa delle varie reazioni esotermiche; arresto sviluppo di calore (1-3 ore, periodo latente) dovuto alla formazione della pellicola semipermeabile di ettringite. Durante questa fase l impasto rimane plastico e può essere mescolato e posto in opera; Lento sviluppo di calore durante il quale l impasto non deve essere smosso per evitare di inteferire nella formazione del gelo tobermoritico in formazione, tale periodo corrisponde alla rottura della pellicole e corrisponde all inizio dell indurimento.
68 Formazione della pellicola continua di idrato. Rottura della pellicola proiezione della soluzione e formazione di tuboli (fibre) di silicato idrato.
69
70
71 poro tubolare
72 Reazioni degli idrauliti con acqua Gli alluminati sono evidentemente responsabili del fenomeno di presa del cemento, cui contribuiscono anche i cristalli fibrosi dell ettringite, mentre i silicati sono responsabili per lo più dei fenomeni di indurimento. Calore di idratazione Il calore svolto nelle reazioni di idratazione varia molto con i diversi costituenti: Vito Alunno Rossetti, Il calcestruzzo Materiali e tecnologia, Mc Graw-Hill, Milano, 2003.
73 Porosità del gelo All interno del gelo tobermoritico sono presenti spazi vuoti detti pori del gelo di dimensione media A, pari a circa 28 % volume totale, che trattengono al loro interno stabilmente parte dell acqua di impasto. Tale acqua è liberata solo per trattamenti termici ad elevata temperatura. Si calcola che 100 g di cemento trattengono 19 grammi di acqua nella porosità del gelo. Se l acqua evapora, le porosità rimangono vuote, rendendo il gelo indurito permeabile e soggetto ad attacchi chimici. Inoltre tale porosità inficia le proprietà meccaniche del manufatto cementizio. Ne consegue che è auspicabile ridurre al minimo la porosità capillare, favorendo l occupazione del volume disponibile da parte dei prodotti di idratazione.
74 Cemento Portland Lo sviluppo delle proprietà meccaniche è da attribuire alla natura fibrosa dei prodotti C 3 S 2 H 3. Vito Alunno Rossetti, Il calcestruzzo Materiali e tecnologia, Mc Graw-Hill, Milano, 2003.
75 Cemento Portland Un intreccio più densificato delle fibre porta ad una minore distanza fra i granuli di cemento e determina un aumento della resistenza meccanica del materiale e della sua durabilità. Per ridurre le microcavità presenti fra le fibre, denominate pori capillari, si può: ridurre il quantitativo di acqua (a), a parità di cemento (c) oppure aumentare il cemento, a parità di acqua. In entrambi i casi si riduce il rapporto a/c.
76 Quanta acqua occorre per l idratazione del Portland? Rapporto corretto acqua/cemento La quantità di acqua stechiometrica necessaria per l idratazione del cemento si può calcolare in base alla contenuto dei costituenti mineralogici in base alle reazioni di idratazione. Per un Portland ordinario si calcola che occorrono 23 grammi di acqua per idratare 100 grammi di cemento.
77 Quanta acqua occorre per l idratazione del Portland? I pori del gelo trattengono 19 grammi di acqua per 100 gr di cemento quindi l acqua totale necessaria è pari ad idratare completamente 100 g di cemento è pari a: 23 g(idratazione) + 19 g(pori del gelo) = 42 g Rapporto corretto acqua/cemento = 0.42 Notare che: Tale rapporto a/c si utilizza solo per il cemento, non vale per il calcestruzzo e non rappresenta un limite inferiore
78 In pratica Con a/c paria a 0.42 si ha completa idratazione solo se la stagionatura avviene in recipiente sigillato o in ambiente con umidità superiore al 95%, in modo da evitare perdita di acqua per evaporazione. In ambiente più secco, parte dell acqua di impasto si perde per evaporazione e l idratazione risulta incompleta. Usando un eccesso di acqua, quindi aumentando il rapporto a/c, aumenta la porosità capillare a scapito della resistenza meccanica dell impasto indurito. Associata ad un aumento di permeabilità che rende l impasto soggetto ad attacchi chimici. La riduzione eccessiva del rapporto a/c porta ad impasti induriti di scarsa resistenza meccanica poichè rimane troppo elevata la quantità di cemento non idratata, seppure la porosità capillare sarebbe assente.
79
80 Quanta acqua occorre per l idratazione del Portland? La quantità di acqua ottimale è quella che, nelle condizioni di stagionatura presenti, porta alla massima quantità di cemento idratato e minima porosità capillare. ad esempio utilizzando un rapporto a/c pari a 0.38 seguito da stagionatura in acqua oppure in aria con umidità relativa superiore al 60 %.
81 Portlandite Notare lo sviluppo di calce idrata (Ca(OH) 2 ) dalle reazioni di idratazione dei silicati. Essa forma una fase a sé nella pasta di cemento indurito chiamata portlandite, che comporta le seguenti conseguenze: - può dare origine a reazioni indesiderate a contatto con acque naturali - consente la reazione con aggregati reattivi e la produzione di cementi pozzolanici e d altoforno - consente la protezione delle armature nel cemento armato. La protezione nei confronti delle armature di acciaio è assicurata dalla formazione di un film passivo di ossido ferrico, stabile al valore di ph dell elettrolita contenuto nei capillari del cemento indurito sano (ph attorno a 13 per la presenza di Ca(OH) 2 e piccole % di ossidi alcalini). La passività è compromessa se il ph scende sotto il valore di 10 10,5.
82 Resistenza chimica degli impasti induriti Il Portland viene attaccato e disgregato da alcuni agenti chimici presenti nelle acque con le quali vengono a contatto. La pasta di cemento si scioglie a contatto con soluzioni acide; quando ph inferiore a 6,5 e l effetto è tanto maggiore quanto minore è il ph. In presenza di soluzioni acide è necessario procedere ad un adeguata protezione del calcestruzzo altrimenti degrada rapidamente.
83 Acque naturali contenti CO 2 - aggressive effetto: solubilizzazione dell idrossido di calcio che costituisce il % volume dell impasto indurito, formando carbonato di calcio insolubile che poi, in presenza di CO 2, si trasforma in bicarbonato solubile. L asportazione della calce comporta aumento di porosità riducendo la resistenza meccanica dei manufatti. Reazione della calce di idrolisi con la CO 2 dell aria che si scioglie nell acqua formando acido carbonico: CO 2 in acqua forma acido carbonico che si dissocia H 2 CO 3 H + + HCO 3 - H 2 CO 3 + Ca(OH) 2 CaCO 3 + H 2 O CaCO 3 + H 2 CO 3 Ca(HCO 3 ) 2
84 Acque naturali contenti CO 2 - aggressive Per azione dell acqua aggressiva e quindi per effetto della carbonatazione la porosità del cemento aumenta e il ph della pasta stessa, inizialmente ad un valore di 13, scende cosicchè anche il silicato di calcio idrato viene aggredito. Quando si realizza una struttura idraulica occorre analizzare l acqua che verrà a contatto con il calcestruzzo per stabilire se è aggressiva ( prova del marmo norma UNI 8981/3) e in tal caso prendere delle opportune misure (ad es. cemento povero di calce solubile, calcestruzzo poco poroso e curando la distribuzione granulometica dell aggregato).
85 Azione della CO 2 dell aria Carbonatazione Nelle strutture in elevazione la CO 2 dell aria penetra nei pori e si combina nella soluzione acquosa che li permea, con la calce di idrolisi. Quindi si forma carbonato di calcio. Ma non si ha la successiva dissoluzione (perché non c è l acido carbonico). L unico effetto della carbonatazione nel calcestruzzo è un modesto ritiro. Nel cemento armato è possibile l inneseco di fenomeni di corrosione dell armatura.
86 Azione acque solfatiche Le acque contenenti solfati (es. solfato di calcio, CaSO 4 ) reagiscono con i composti contenenti allumina (monosolfato e alluminato tricalcico idrato C 3 A) negli impasti induriti di cemento Portland e li trasforma in ettringite con aumento di volume disgregazione dei manufatti Solfati alcalini (Na 2 SO 4, MgSO 4 ) effetto: reagiscono con idrossido di calcio presente nel gelo a formare solfato di calcio che poi reagisce con gli alluminati Na 2 SO 4 + Ca(OH) 2 CaSO 4 + 2NaOH Solfato di magnesio e quindi le acque di mare effetto ancora più drastico perché, reagendo con la calce idrata, formano idrossido di magnesio insoluble, il ph si abbassa e l ettringite, stabile solo in ambiente basico, diventa instabile, si decompone in solfato di calcio ed allumina, accelerando la disgregazione del manufatto. MgSO 4 + Ca(OH) 2 CaSO 4 + Mg(OH) 2
87 numerosi altri agenti aggressivi sono contenuti nelle acque di rifiuto delle zone industriali. Acque con ph minore di 6 solubilizzano anche altri costituenti del gelo. Gli ioni cloruro agiscono sulle barre d acciaio del cemento armato La resistenza dei calcestruzzi di Portland nelle acque solfatiche può essere aumentata usando cementi a basso tenore di C 3 A (< 5%) secondo la norma UNI 9156, oppure riducendo la porosità (bassi rapporti a/c), oppure aggiungendo pozzolanica. In conclusione Come prevenire il degrado La riduzione al minimo della porosità capillare, infatti è essa responsabile dell ingresso dell acqua all interno della pasta indurita.
88 Il diagramma di stato CaO - SiO 2
89 Il diagramma di stato CaO Al 2 O 3 Da Wikipedia
Tipi di cemento Portland
Tipi di cemento Portland Oltre al Portland detto ordinario sono disponibili cementi di diversa compsizione per usi specifici. I vari tipi sono classificati secondo la norma ASTM C 150-74 e C 175 sulla
DettagliIdratazione dei singoli composti del clinker
Idratazione dei singoli composti del clinker il clinker finemente macinato reagisce con acqua formando prodotti di idratazione con proprietà leganti che conferiscono resistenza meccanica all impasto indurito
DettagliMATERIALI POZZOLANICI A COMPORTAMENTO IDRAULICO
UNIVERSITA DEGLI STUDI DI BERGAMO FACOLTA DI INGEGNERIA MATERIALI POZZOLANICI A COMPORTAMENTO IDRAULICO Prof. Ing. Luigi Coppola REAZIONE POZZOLANICA Pozzolana + CH + H => C-S-H + C-A-H Potrà avvenire
DettagliDALLE CALCI IDRAULICHE AL CEMENTO PORTLAND
UNIVERSITA DEGLI STUDI DI BERGAMO FACOLTA DI INGEGNERIA DALLE CALCI IDRAULICHE AL CEMENTO PORTLAND Prof. Ing. Luigi Coppola TRANSIZIONE La calce idraulica ha rappresentato il legante di transizione tra
DettagliCorso di Laurea in Ingegneria Edile
Dip. di Ingegneria Chimica, dei Materiali e della Produzione Industriale Università Federico II di Napoli Corso di Laurea in Ingegneria Edile Corso di Tecnologia dei Materiali e Chimica Applicata (Prof.
DettagliLE AGGIUNTE MINERALI E I MATERIALI POZZOLANICI
UNIVERSITA DEGLI STUDI DI BERGAMO FACOLTA DI INGEGNERIA LE AGGIUNTE MINERALI E I MATERIALI POZZOLANICI Prof. Ing. Luigi Coppola CEMENTO PORTLAND CEMENTO PORTLAND PURO clinker di cemento + gesso MODESTA
Dettagli(b) Leganti idraulici
(b) Leganti idraulici Materiali leganti: classificazione induriscono soltanto in aria, non possono stare permanentemente a contatto con l acqua induriscono anche in acqua Materiali leganti: classificazione
DettagliCorso di Laurea in Ingegneria Edile
Dip. di Ingegneria Chimica, dei Materiali e della Produzione Industriale Università Federico II di Napoli Corso di Laurea in Ingegneria Edile Corso di Tecnologia dei Materiali e Chimica Applicata (Prof.
DettagliLA PRODUZIONE DEL CEMENTO PORTLAND
UNIVERSITA DEGLI STUDI DI BERGAMO FACOLTA DI INGEGNERIA LA PRODUZIONE DEL CEMENTO PORTLAND Prof. Ing. Luigi Coppola IL CEMENTO LEGANTE IDRAULICO PIÙ DIFFUSO Ogni anno si producono al mondo circa 4 miliardi
DettagliCORSO DI CARATTERI COSTRUTTIVI DELL EDILIZIA STORICA
CORSO DI CARATTERI COSTRUTTIVI DELL EDILIZIA STORICA AA. 2008-2009 Arch. Elisa Adorni Muraturain mattoni LATERIZI Muri in mattoni crudi San Petronio, Bologna muro mediceo a Firenze Agia
Dettagli" H" come hydration:
" H" come hydration: Perchè il calcestruzzo indurisce. Il ruolo dei diversi costituenti del cemento nel processo di idratazione Se il calcestruzzo è un materiale da costruzione, lo deve al processo di
DettagliI LEGANTI NEL SETTORE DELLE COSTRUZIONI: INTRODUZIONE
UNIVERSITA DEGLI STUDI DI BERGAMO FACOLTA DI INGEGNERIA I LEGANTI NEL SETTORE DELLE COSTRUZIONI: INTRODUZIONE Prof. Ing. Luigi Coppola LEGANTI I leganti impiegati nel settore delle costruzioni (gesso,
DettagliApprofondimento Tecnico
Approfondimento Tecnico Sommario INTRODUZIONE... 3 1. RITIRO IN FASE PLASTICA... 5 2. RITIRO IGROMETRICO... 6 3. TEMPI DI PRESA, LAVORABILITÀ E SPANDIMENTO... 7 4. RESISTENZE MECCANICHE... 8 CONSIDERAZIONI
DettagliMateriali tradizionali
Percorsi Abilitanti Speciali (PAS) Materiali tradizionali II Parte Leganti idraulici Il cemento Milena Marroccoli Origini del cemento Portland Il moderno cemento Portland, brevettato in Inghilterra nel
DettagliI CEMENTI COMUNI E LA NORMA EN 197-1
UNIVERSITA DEGLI STUDI DI BERGAMO FACOLTA DI INGEGNERIA I CEMENTI COMUNI E LA NORMA EN 197-1 Prof. Ing. Luigi Coppola NORMATIVA NORMA EUROPEA EN 197-1 regola la produzione dei cementi: requisiti composizionali,
DettagliCEM IV Cemento pozzolanico (2 sottotipi); è costituito da clinker con percentuali del 65-89% (A) o del 45-64% (B) e da una miscela di pozzolana,
3. Cementi j Cementi comuni Classificazione dei cementi comuni La norma UNI EN 197-1, Cemento Parte 1: Composizione, specificazioni e criteri di conformità per cementi comuni, elenca anzitutto i costituenti
DettagliCalcestruzzo indurito
Calcestruzzo indurito Proprietà principali durabilità proprietà meccaniche scorrimento viscoso (creep) proprietà termiche (a) proprietà meccaniche la elevata resistenza meccanica del calcestruzzo deriva
DettagliTecnologia dei calcestruzzi R. Marino
Tecnologia dei Calcestruzzi Università dell Aquila Tecnologia dei calcestruzzi R. Marino LE AGGIUNTE E GLI AGGREGATI DEFINIZIONE: materiali inorganici finemente suddivisi che possono essere addizionati
DettagliCause del degrado. Degrado del calcestruzzo armato e Durabilità. Corrosione. Passivazione dell armatura. Carbonatazione.
Cause del degrado Degrado del calcestruzzo armato e Durabilità 1 - Corrosione delle armature promossa da: - carbonatazione; - dal cloruro. - Attacco solfatico della matrice cementizia i -esterno; - interno.
DettagliBBC Betonrossi Basic Concrete a cura di Luigi Coppola e del Servizio Tecnologico di Betonrossi S.p.A.
8 I CEMENTI COMUNI E LA NORMA UNIEN 1971 I cementi disponibili in commercio sono principalmente costituiti da miscele di cemento Portland con materiali pozzolanici, materiali pozzolanici a comportamento
DettagliCEMENTO PORTLAND AL CALCARE UNI EN 197-1 CEM II/A-LL 42,5 R
CEMENTO PORTLAND AL CALCARE UNI EN 97- CEM II/A-LL 42,5 R stagionatura Questo cemento contiene dal 80% al 94% di clinker e dal 6% al 20% di calcare. Da questi valori sono esclusi, secondo la UNI EN 97-,
DettagliImpiego del nitrato di calcio come additivo accelerante dei cementi di miscela
Impiego del nitrato di calcio come additivo accelerante dei cementi di miscela Silvia Collepardi 1, Mario Collepardi 1, Roberto Troli 1 e Wolfram Franke 2 1 ENCO, Ponzano Veneto, Italia 2 YARA, Porsgrunn,
Dettagliinduriscono soltanto in aria, non possono stare permanentemente a contatto con l acqua induriscono anche in acqua
(2) Calce aerea Materiali leganti: classificazione induriscono soltanto in aria, non possono stare permanentemente a contatto con l acqua induriscono anche in acqua Cenni storici L uso della calce come
DettagliMATERIALI CERAMICI Classificazione e caratteristiche generali
MATERIALI CERAMICI Classificazione e caratteristiche generali I materiali ceramici sono materiali inorganici non metallici, costituiti da elementi metallici e non metalici legati fra loro prevalentemente
DettagliLe lavorazioni: la formatura. Le lavorazioni: la formatura. Le lavorazioni industriali. Il processo di fusione. La fusione in forma transitoria
Le lavorazioni: la formatura Le lavorazioni: la formatura Le lavorazioni industriali Il processo di fusione La fusione in forma permanente La formatura dei polimeri Esercizi sulla fusione 2 2006 Politecnico
DettagliIl ferro e le sue leghe. Proprietà del ferro. Proprietà del ferro. Prof.ssa Silvia Recchia. Duttile. Malleabile. Magnetizzabile
Il ferro e le sue leghe Prof.ssa Silvia Recchia 1 Proprietà del ferro 2 Proprietà del ferro Duttile Malleabile Magnetizzabile Facilmente ossidabile Disponibile in natura sotto forma di minerali (ematite,
DettagliIL COLORE DELLE CERAMICHE (CORPO INTERNO) Dipende dagli ossidi di metalli presenti e dal loro stato di ossidazione.
IL COLORE DELLE CERAMICHE (CORPO INTERNO) Dipende dagli ossidi di metalli presenti e dal loro stato di ossidazione. Di frequente sono presenti ossidi di ferro(iii): ematite (a-fe 2 O 3 ), magnemite (g-fe
DettagliLa base di partenza per la maggior parte dei processi produttivi di materiali ceramici sono le sospensioni. Queste si ottengono dalla miscelazione di
La base di partenza per la maggior parte dei processi produttivi di materiali ceramici sono le sospensioni. Queste si ottengono dalla miscelazione di un solido (polvere) che diverrà il ceramico, con un
Dettagli4) 8 g di idrogeno reagiscono esattamente con 64 g di ossigeno secondo la seguente reazione:
Esercizi Gli esercizi sulla legge di Lavoisier che seguono si risolvono ricordando che la massa iniziale, prima della reazione, deve equivalere a quella finale, dopo la reazione. L uguaglianza vale anche
DettagliANALISI GRANULOMETRICA DEGLI INERTI
ANALISI GRANULOMETRICA DEGLI INERTI L analisi granulometrica viene eseguita tramite SETACCIATURA con una serie di setacci disposti l uno sull altro con aperture decrescenti andando dall alto verso il basso.
DettagliConcreto CEM II/A-LL 42,5 R
Concreto CEM II/A-LL 42,5 R CEMENTO PER RIPRISTINI ED APPLICAZIONI STRUTTURALI Come si utilizza Concreto è un prodotto che viene utilizzato per la confezione di calcestruzzi con resistenza caratteristica
DettagliIL GRASSELLO DI CALCE. Materiale tixotropico costituito da idrossido di calcio- Ca(OH) invecchiato in fossa minimo 3-43
IL GRASSELLO DI CALCE Materiale tixotropico costituito da idrossido di calcio- Ca(OH) 2 e acqua invecchiato in fossa minimo 3-43 4 mesi proveniente dallo spegnimento con eccesso di acqua della calce viva
DettagliPerformo CEM I 52,5 R
Performo CEM I 52,5 R CEMENTO PER RIPRISTINI ED APPLICAZIONI STRUTTURALI Come si utilizza Performo è un prodotto che viene utilizzato quasi esclusivamente per la confezione di calcestruzzi per i quali
DettagliNel processo thermal spray la polvere ceramica viene spinta da un gas nella torcia dove viene fusa e spruzzata contro il substrato da rivestire.
I ceramici possono essere prodotti: - da polveri - da fuso (per solidificazione) - da fase vapore o gas (tecnica CVD o PVD) - da soluzione (via sol-gel) - da tecnopolimeri Nella produzione da fuso sono
DettagliCombustione. Energia chimica. Energia termica Calore. Combustibili fossili
Combustione La combustione è un processo di ossidazione rapido con produzione di luce e calore, con trasformazione di energia chimica in energia termica Energia chimica Combustibili fossili Energia termica
DettagliCorso di Scienza e Tecnologia dei Materiali A.A. 2010-2011 LEGANTI LEGANTI
LEGANTI LEGANTI Testo: M. Lucco Borlera e C. Brisi Tecnologia dei Materiali e Chimica Applicata Levrotto & Bella - Torino http://bioslab.unile.it/courses.html LEGANTI: Riferimenti Si definiscono cementanti
DettagliAppendice 4) I Cementi: approfondimenti
Appendice 4) I Cementi: approfondimenti 1. I cementi La definizione attuale più corretta di cemento la possiamo trarre dalla Norma europea EN 197/1 (allegata come Appendice 3), che definisce la composizione,
DettagliIL GESSO E LA CALCE AEREA (O IDRATA O SPENTA)
UNIVERSITA DEGLI STUDI DI BERGAMO FACOLTA DI INGEGNERIA IL GESSO E LA CALCE AEREA (O IDRATA O SPENTA) Prof. Ing. Luigi Coppola IL GESSO LEGANTE il gesso fu il primo legante a essere impiegato dall uomo
DettagliTECNOLOGIA DEI MATERIALI E DEGLI ELEMENTI COSTRUTTIVI IL CALCESTRUZZO
TECNOLOGIA DEI MATERIALI E DEGLI ELEMENTI COSTRUTTIVI IL CALCESTRUZZO Firenze, lunedì 8 gennaio 2007 miscelazione di uno o più leganti con acqua, inerti fini (sabbia), inerti grossi ed eventuali additivi
DettagliLe Reazioni Chimiche
Le Reazioni Chimiche Quando gli atomi si uniscono: La Molecola Gli atomi hanno la capacità di unirsi tra loro formando le MOLECOLE. Le Formule Chimiche Per indicare le molecole si usano le FORMULE CHIMICHE
DettagliAnalisi del cemento. Progetto sostieni una classe. 4A a.s.2015/2016
Analisi del cemento Progetto sostieni una classe 4A a.s.2015/2016 Progetto sostieni una classe Il progetto nasce come collaborazione tra l azienda Cementirossi e il nostro Istituto al fine di integrare
DettagliLe malte: Leganti e malte. La calce:
Leganti e malte I leganti sono materiali che, se miscelati con acqua, hanno la capacità di legarsi agli aggregati, facendo presa ed indurendo progressivamente grazie a reazioni chimiche. Essi possono essere
DettagliCAPITOLO 1 I LEGANTI
CAPITOLO 1 I LEGANTI Inquadramento Normativo Italia: Legge 1086 e successivi aggiornamenti quali D.M: 14/9/2005 «Norme tecniche per le costruzioni» Direttiva comunitaria: 89/106/EEC sui Prodotti della
DettagliESERCIZIO 1. E` dato il diagramma di stato Ferro Fe 3 C.
ESERCIZIO 1 E` dato il diagramma di stato Ferro Fe 3 C. a) Descrivere la trasformazione eutettoidica e spiegare perché la microstruttura della perlite è lamellare. trasformazione eutettoidica γ -> α +Fe
DettagliMATERIALI METALLICI. Piombo ( Pb ) Nichel ( Ni ) al carbonio o comuni
MATERIALI METALLICI Sono i materiali costituiti da metalli e loro leghe, ricavati dalla lavorazione di minerali attraverso dei processi metallurgici. Sono caratterizzati da una struttura chimica cristallina
DettagliDiagrammi di equilibrio delle leghe non ferrose
Così come il Ferro e il Carbonio danno luogo al diagramma di equilibrio Fe-C, che permette di effettuare lo studio della solidificazione di acciai e ghise quando i raffreddamenti sono lenti, analogamente
Dettaglila chimica del muratore Belluno, 25/01/2013
Sommario la del muratore Gruppo Divulgazione Scientifica Dolomiti E. Fermi www.gdsdolomiti.org info.gdsdolomiti@gmail.com Belluno, 25/01/2013 1 / 36 Sommario Sommario 1 Definizioni 2 Cenni storici 3 4
DettagliLe Reazioni Chimiche
I Legami chimici Quando gli atomi cedono, acquistano o mettono in comune degli elettroni formano un legame chimico. I Legami chimici Gli atomi cercano sempre di completare il loro guscio esterno cedendo,
DettagliElementi di scienza dei materiali
Elementi di scienza dei materiali I leganti Ing. Matteo Leonetti 1 Leganti Leganti aerei Leganti idraulici Gesso Calce aerea Calce idraulica Cemento Ing. Matteo Leonetti 2 Le origini del gesso È il primo
DettagliMETODI GRAVIMETRICI DI ANALISI
METODI GRAVIMETRICI DI ANALISI I metodi gravimetrici si basano sulla misura della massa e sono sostanzialmente di due tipi: - nei metodi di precipitazione l analita viene trasformato in un precipitato
DettagliI LEGANTI NEL SETTORE DELLE COSTRUZIONI: LEGANTI AEREI ED IDRAULICI
UNIVERSITA DEGLI STUDI DI BERGAMO FACOLTA DI INGEGNERIA I LEGANTI NEL SETTORE DELLE COSTRUZIONI: LEGANTI AEREI ED IDRAULICI Prof. Ing. Luigi Coppola CLASSIFICAZIONE LEGANTI CONDIZIONI IN CUI AVVIENE L
DettagliPRINCIPALI CLASSI DI COMPOSTI INORGANICI
PRINCIPALI CLASSI DI COMPOSTI INORGANICI Idruri Idracidi Ossidi Perossidi Idrossidi Ossoacidi Sali 1 Idruri Sono composti binari dell idrogeno con gli elementi più elettropositivi (metalli) IDRURI Metalli
DettagliLa mobilità degli elementi chimici
La mobilità degli elementi chimici Gli ioni contenuti nella parte sinistra del diagramma sono quelli che in soluzione si presentano sotto forma di cationi semplici. Gli ioni nella parte centrale del diagramma
DettagliElemento fondamentale
Acqua Elemento fondamentale Usata x 90% Produzione Malteria Caldaie frigoriferi Lavaggio e sterilizzazione Ruoli dell acqua Permette il trasporto e la distribuzione nelle cellule delle sostanze Garantisce
DettagliLa forza creativa del cemento.
La forza creativa del cemento. Cementirossi ai vertici della qualità. Dal 1932 Cementirossi è una realtà in costante divenire che ha saputo felicemente coniugare i Valori della Tradizione con le Tecnologie
DettagliDURABILITÀ DEL CALCESTRUZZO AGGRESSIONE CHIMICA
UNIVERSITA DEGLI STUDI DI BERGAMO FACOLTA DI INGEGNERIA DURABILITÀ DEL CALCESTRUZZO AGGRESSIONE CHIMICA Prof. Ing. Luigi Coppola AGGRESSIVI CHIMICI Alcune sostanze presenti naturalmente o per effetto delle
DettagliSOLUZIONI COMPITO A DI CHIMICA DEL
SOLUZIONI COMPITO A DI CHIMICA DEL 26-11-10 1A) Il permanganato di potassio reagisce con il perossido di idrogeno in presenza di acido solforico dando luogo alla formazione di ossigeno, diossido di manganese
DettagliCO 2 aq. l anidride carbonica disciolta, reagendo con l'acqua, forma acido carbonico secondo la reazione:
DUREZZA DELLE ACQUE. La durezza di un acqua è una misura della concentrazione degli ioni calcio e degli ioni magnesio contenuti in tale acqua. Ad eccezione delle acque salmastre e delle acque di mare,
DettagliEQUILIBRI DI SOLUBILITA
EQUILIBRI DI SOLUBILITA Solubilità In generale solo una quantità finita di un solido si scioglie in un dato volume di solvente dando luogo ad una soluzione satura, cioè una soluzione in equilibrio con
DettagliPrima parte dell esame di CHIMICA GENERALE ED INORGANICA CORSO DI LAUREA IN SCIENZE BIOLOGICHE (L-Z) (ELABORATO SIMBOLICO-NUMERICO)
(Es.1) 1) 4.4 grammi di propano, C 3 H 8, vengono bruciati in aria. Determinare la massa dell ossigeno consumato nella combustione. R = 16 g 2) La costante di equilibrio della seguente reazione di dissociazione
DettagliProblema 1 Mg + 2HCl H 2 + MgCl 2. di Mg 1 Mg 1 H 2 quindi 0,823 moli di H 2 di H 2
REAZIONI CHIMICHE 1. Con riferimento alla seguente reazione (da bilanciare): Mg + HCl H 2 + MgCl 2 calcolare i grammi di H 2 che si ottengono facendo reagire completamente 20 g di magnesio. utilizzando
DettagliInquinamento ARIA. Inquinamento ARIA. Inquinamento ARIA. Inquinamento ARIA
COMBUSTIONE: principi Processo di ossidazione di sostanze contenenti C ed H condotto per ottenere energia termica (calore) C,H + O 2 calore + gas comb. COMBUSTIBILE + COMBURENTE CALORE + RESIDUI [ARIA]
DettagliBuzzi Unicem Nuovo PRONTAPRESA Legante idraulico speciale a presa rapida
PRONTAPRESA è un legante idraulico a presa e indurimento rapidi. È possibile utilizzarlo direttamente con la sola aggiunta di acqua o per il confezionamento di malte e betoncini rapidi. Le proprietà meccaniche
DettagliLa composizione media del coke è la seguente: 90% di carbonio 1% di materie volatili 1% di zolfo 8% di ceneri
Il coke si ottiene per distillazione del carbon fossile in impianti detti cokerie. I forni sono costituiti da una serie di celle rivestite internamente da mattoni refrattari silicei. Le celle hanno forma
DettagliTra la moltitudine di applicazioni e tipologie di materiali ceramici vengono qui descritti innanzitutto i ceramici tradizionali ovvero quelli
Tra la moltitudine di applicazioni e tipologie di materiali ceramici vengono qui descritti innanzitutto i ceramici tradizionali ovvero quelli prodotti a partire da argilla. 1 I ceramici tradizionali propriamente
DettagliI minerali e le rocce
I minerali e le rocce Risorse naturali: aria acqua suolo rocce. Gli oceani, i vulcani e le montagne si sono formati grazie all enorme calore che c è nelle profondità della Terra. Questo calore è in grado
DettagliTRATTAMENTI TERMICI DEI MATERIALI FERROSI
TRATTAMENTI TERMICI DEI MATERIALI FERROSI Tempra Processi di tempra A seconda di come viene eseguito il trattamento, consentono di ottenere: un cambiamento di struttura totale a temperatura ambiente con
DettagliLegante idraulico a base di clinker solfoalluminato. manuale di utilizzo. Prodotti Speciali
Legante idraulico a base di clinker solfoalluminato manuale di utilizzo Prodotti Speciali Buzzi Unicem Next la linea di leganti a base di solfoalluminato di calcio Il clinker solfoalluminato si ottiene
DettagliI LEGAMI CHIMICI. I legami chimici si formano quando gli atomi cedono, acquistano oppure mettono in comune
I LEGAMI CHIMICI I legami chimici si formano quando gli atomi cedono, acquistano oppure mettono in comune alcuni elettroni con altri atomi, per completare il guscio elettronico più esterno. 1. LEGAME IONICO
DettagliLinee Guida per la caratterizzazione di una malta storica e per la malta da intervento
Linee Guida per la caratterizzazione di una malta storica e per la malta da intervento Andrea Rattazzi Referente Scientifico Gruppo Specialistico Malte GL 2 Commissione Tecnica UNI Beni culturali NorMaL
Dettagli5 - MINERALI Sostanze solide, naturali, inorganiche, con una struttura interna ordinata e una limitata varietà di composizione chimica
5 - MINERALI Sostanze solide, naturali, inorganiche, con una struttura interna ordinata e una limitata varietà di composizione chimica sono i costituenti elementari delle rocce ROCCE: Miscele solide, naturali,
DettagliLAVORAZIONE DEI POLIMERI I processi per trasformare granuli e pastiglie in prodotti finiti sono numerosi.
LAVORAZIONE DEI POLIMERI I processi per trasformare granuli e pastiglie in prodotti finiti sono numerosi. Generalmente i polimeri non vengono trasformati allo stato puro, ma miscelati con additivi che
DettagliMALTE E CALCESTRUZZI
MALTE E CALCESTRUZZI Le malte La norma UNI 10924 del 2001, definisce la malta come un conglomerato costituito da una miscela di legante (ad esempio cemento e/o calce), acqua, inerti fini (ad esempio sabbia)
DettagliFenomeno fisico. Le trasformazioni che la materia subisce senza modificare la sua composizione e che sono reversibili si chiamano fenomeni fisici
Atomi e molecole Fenomeno fisico Le trasformazioni che la materia subisce senza modificare la sua composizione e che sono reversibili si chiamano fenomeni fisici Fenomeno chimico Le trasformazioni che
DettagliTecnologia dei Materiali e Chimica Applicata Soluzione Esercitazione IV Prof. Dott. Bernhard Elsener
Tecnologia dei Materiali e Chimica Applicata Soluzione Esercitazione IV ESERCIZIO 4.1 E dato il diagramma di stato del sistema Pb-Sn (figura 1). Figura 1 Diagramma di stato Pb-Sn 1. Determinare le fasi
DettagliDinamica delle reazioni chimiche (attenzione: mancano i disegni)
Dinamica delle reazioni chimiche (attenzione: mancano i disegni) Primo principio della termodinamica L energia non si può creare o distruggere, ma solo convertire da una forma all altra. Questo significa
DettagliLE SOSTANZE PRESENTI NELL ACQUA SI POSSONO SUDDIVIDERE IN: sostanze in sospensione sostanze in soluzione gas disciolti
LE SOSTANZE PRESENTI NELL ACQUA SI POSSONO SUDDIVIDERE IN: sostanze in sospensione sostanze in soluzione gas disciolti Tipi di acque Acque Per Uso Industriale (I) Le acque impiegate dalle industrie per
DettagliAndrea Nella Michela Mazzucchi Diego Galli Milo Galli
Andrea Nella Michela Mazzucchi Diego Galli Milo Galli Le rocce formano la parte solida del nostro pianeta. Come vedremo, esse si sono formate attraverso processi diversi, la cui durata può andare da pochi
DettagliArchitettura Tecnica I. prof. ing. Vincenzo Sapienza
Ingegneria Edile-Architettura Architettura Tecnica I IL CALCESTRUZZO (CLS) prof. ing. Vincenzo Sapienza TIPI DI CONGLOMERATI BOIACCA = legante + acqua MALTA = legante + acqua + sabbia CALCESTRUZZI = cemento
DettagliTecnologie dei vetri e dei
Tecnologie dei vetri e dei polimeri organici PROPRIETA DEI VETRI Per i processi di formatura è importante conoscere il comportamento viscositàtemperatura del vetro. La lavorabilità del vetro dipende dalla
DettagliMaterie prime alternative utilizzate nelle Cementerie Italiane
Scorie di acciaierie, scorie di fusione in forni elettrici a combustibile o in convertitori a ossigeno di leghe di metalli ferrosi Polvere di allumina 100201-100202 - 100903 16.120 36.316 72.408 41.826
DettagliInsegnamento di Progetto di Infrastrutture viarie
Insegnamento di Progetto di Infrastrutture viarie Opere in terra Caratteristiche di un terreno Compressibilità e costipamento delle terre Portanza sottofondi e fondazioni stradali Instabilità del corpo
Dettagliminerale roccia cristallo Abito cristallino Punto di fusione La durezza La sfaldatura
Minerali e rocce Un minerale è un composto chimico che si trova in natura, come costituente della litosfera, che ha una ben determinata composizione ed una struttura cristallina ben definita. Ad oggi sono
DettagliApprofondimenti per l indirizzo Costruzioni, ambiente e territorio LE MALTE
Approfondimenti per l indirizzo Costruzioni, ambiente e territorio LE MALTE Le malte sono degli impasti di sabbia legante ed acqua. A secondo del tipo di legante che si utilizza, distinguiamo i seguenti
Dettagli+ + Corso di Chimica e Propedeutica Biochimica Le equazioni chimiche e la stechiometria. CH 4 (g)+ 2 O 2 (g) CO 2 (g) + 2 H 2 O(l) 1
Corso di Chimica e Propedeutica Biochimica Le equazioni chimiche e la stechiometria + + 1 molecola di metano (CH 4 ) 2 molecole di ossigeno (O 2 ) 1 molecola di biossido di carbonio (CO 2 ) 2 molecole
DettagliCLASSIFICAZIONE DEI MATERIALI
CLASSIFICAZIONE DEI MATERIALI MATERIALI METALLICI Sono sostanze inorganiche composte da uno o più elementi metallici (Fe, Al, Ti etc.), che possono però contenere anche alcuni elementi non metallici (C,
DettagliVETRO. Ottenuto per fusione e raffreddamento molto più veloce della cristallizzazione
VETRO Ottenuto per fusione e raffreddamento molto più veloce della cristallizzazione Stato amorfo o liquido con elevata viscosità che lo rende rigido Le molecole sono distanti 1 nm come nei liquidi ma
DettagliLezione 2. Leggi ponderali
Lezione 2 Leggi ponderali I miscugli eterogenei presentano i componenti distinguibili in due o più fasi, in rapporti di massa altamente variabili e che mantengono le caratteristiche originarie. I miscugli
DettagliTecnologia Meccanica Proff. Luigi Carrino Antonio Formisano Diagrammi di stato
Diagrammi di stato INTRODUZIONE Fase: porzione omogenea (a livello microstrutturale) di un materiale, che è diversa per microstruttura e/o composizione chimica Diagramma di stato: rappresenta le fasi presenti
Dettagli1 a parte Dalle percentuali alle formule. Esercizio Determina la formula grezza di un composto contenente: 44,87% di K; 18,39% di S ed il 36,73% di O.
Esercizi Dalle percentuali alle formule e dalle formule alle percentuali 1 a parte Dalle percentuali alle formule Determina la formula grezza di un composto contenente: 44,87% di K; 18,39% di S ed il 36,73%
DettagliIn base ai coefficienti stechiometrici posso calcolare quanti grammi di sostanza reagiscono.
ESERCITAZIONE 6 RAPPORTI PONDERALI E VOLUMETRICI NELLE REAZIONI In base ai coefficienti stechiometrici posso calcolare quanti grammi di sostanza reagiscono. 1) Quanto acido solforico reagisce con 100g
DettagliLa definizione Materiali Lapidei Naturali indica genericamente le pietre usate dall uomo in architettura, scultura e come materia prima per la
La definizione Materiali Lapidei Naturali indica genericamente le pietre usate dall uomo in architettura, scultura e come materia prima per la produzione di materiali lapidei artificiali, quali intonaci,
DettagliLICEO SCIENTIFICO TITO LUCREZIO CARO NAPOLI. Classificazione dei minerali
!1 LICEO SCIENTIFICO TITO LUCREZIO CARO NAPOLI Classificazione dei minerali I MINERALI Cosa sono i minerali? I minerali sono corpi inorganici, naturali e solidi,con una composizione chimica ben definita
DettagliCalcolare quante moli di zinco sono contenute in 5,50 g di Zn. (Massa molare (m.m.) Zn = 65,409 g mol -1 ).
Calcolare quante moli di zinco sono contenute in 5,50 g di Zn. (Massa molare (m.m.) Zn = 65,409 g mol -1 ). moli Zn = massa Zn / m.m. Zn = 5,50 / 65,409 g mol -1 = 8,41 10-2 mol Calcolare a quante moli
DettagliI.I.S. Morea Vivarelli --- Fabriano. Disciplina: SCIENZE TECNOLOGIE APPLICATE. Modulo N. 1 _ MATERIALI DA COSTRUZIONE
I.I.S. Morea Vivarelli --- Fabriano Disciplina: SCIENZE TECNOLOGIE APPLICATE Modulo N. 1 _ MATERIALI DA COSTRUZIONE Questionario N. 1B Lapidei Ceramici - Leganti per la classe 2^ C.A.T. Questo questionario
DettagliINTONACO VIC-CALCE NHL
INTONACO VIC-CALCE NHL Intonaco tradizionale a base di calce idraulica naturale NHL (a norma UNI EN 459), inerti silicei e calcarei dosati in rapporto costante con aggiunte di additivi vegetali, conforme
Dettagli11.1 11.2 11.3 11.4 INDICE. Degradi del calcestruzzo e prevenzioni DEGRADI DEL CALCESTRUZZO E PREVENZIONI CAUSE CHIMICHE CORROSIONE DELLE ARMATURE
INDICE 11 11.2 11.4 DEGRADI DEL CALCESTRUZZO E PREVENZIONI CORROSIONE DELLE ARMATURE CAUSE MECCANICHE- STRUTTURALI 11.1 CAUSE CHIMICHE 11.3 CAUSE FISICHE DEGRADI DEL CALCESTRUZZO E PREVENZIONI 11 DEGRADI
DettagliTecnologia Meccanica prof. Luigi Carrino. Solidificazione e
Solidificazione e Difetti Cristallini nei Solidi FONDERIA Nella tecnica di fonderia il metallo, fuso nei forni, viene colato in una forma cava della quale, solidificando, assume la configurazione e le
DettagliProprietà del vetro. Composizione Processo produttivo Successivi trattamenti
Proprietà del vetro Densità Proprietà termiche Conducibilità elettrica Resistenza chimica Proprietà ottiche Proprietà meccaniche Composizione Processo produttivo Successivi trattamenti Le proprietà di
DettagliIN.TEC. Soc. Cooperativa
L I S T I N O E T A R I F F E Decorrenza : 04-05-2015 Pagina : 21 CC001 CC002 CC003 PRELIEVO, in cantiere o all'impianto, di CALCESTRUZZO FRESCO, determinazione della TEMPERATURA del calcestruzzo ( UNI
Dettagli