Corso di Scienza e Tecnologia dei Materiali A.A LEGANTI LEGANTI

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1 LEGANTI LEGANTI

2 Testo: M. Lucco Borlera e C. Brisi Tecnologia dei Materiali e Chimica Applicata Levrotto & Bella - Torino LEGANTI: Riferimenti

3 Si definiscono cementanti o leganti quelle sostanze che a contatto con acqua danno origine ad una massa plastica, la quale subisce con il tempo un progressivo processo di irrigidimento fino a raggiungere un elevata resistenza meccanica LEGANTI: Definizione e Classificazione

4 PROCESSO DI IRRIGIDIMENTO 2 FASI 1 PRESA minuti ore Si passa dalla fase fluida iniziale ad una massa in grado di mantenere una forma 2 INDURIMENTO giorni - mesi Si verifica un continuo aumento delle resistenze meccaniche LEGANTI: Definizione e Classificazione

5 LEGANTI Calci aeree Gesso AEREI IDRAULICI Calci idrauliche Cementi Cemento Magnesiaco o Sorel LEGANTI: Definizione e Classificazione

6 Cementi Portland (freddo, bianco, per dighe) pozzolanico d alto forno alluminoso LEGANTI: Cementi - Classificazione

7 Cemento PORTLAND macinazione Clinker PORTLAND Gesso (max 5%) CaSO4*2H2O LEGANTI: Cemento Portland - Composizione

8 Clinker di Portland Si ottiene da miscele di ARGILLA e CALCARE ARGILLA CALCARE Silice, Allumina e Ossido di Ferro Ossido di Calcio Le materie prime vengono macinate, miscelate e riscaldate fino ad incipiente scorificazione ( C) Nel successivo raffreddamento la fase liquida (25%) si solidifica aggregando i componenti LEGANTI: Clinker di Portland - Produzione

9 1. CAVA (dimensioni fino a 1 m 3 ) 2. FRANTOIO (dimensioni fino a 5-10 cm 3 ) 3. TRASPORTO LEGANTI: Clinker di Portland - Produzione

10 4. PREOMOGEINIZZAZIONE 5. MACINAZIONE 6. DEPOLVERAZIONE 7. PRERISCALDAMENTO 8. COTTURA 9. RAFFREDDAMENTO LEGANTI: Clinker di Portland - Produzione

11 10. STOCCAGGIO 11. MACINAZIONE (< 40 µm) 12. CONFEZIONAMENTO e SPEDIZIONE LEGANTI: Clinker di Portland - Produzione

12 LEGANTI: Clinker di Portland - Produzione Corso di Scienza e Tecnologia dei Materiali A.A

13 FRANTUMAZIONE Mulini a mascelle, mulini a palle, setacci rotanti OMOGENEIZZAZIONE Sili ventilati LEGANTI: Clinker di Portland - Produzione

14 PIATTI GRANULATORI Pellettizzazione mm % di H 2 O 50 LEGANTI: Clinker di Portland - Produzione

15 COTTURA (fino a 1450 C) Proveniente dai piatti granulatori LEGANTI: Clinker di Portland - Produzione

16 Fasi del processo termico: T<500 C perdita dell acqua di impasto T>500 C decomposizione delle argille in silice e allumina amorfe T>900 C reazione degli ossidi e formazione di silicato bicalcico T>1250 C formazione di una fase liquida e inizio della formazione del silicato tricalcico T>1450 C è completa la reazione di formazione del silicato tricalcico LEGANTI: Clinker di Portland - Produzione

17 MATERIE PRIME Calcare CaCO 3 Argilla xal 2 O 3 ysio 2 zh 2 O*Fe 2 O 3 COTTURA ( 500 C) Calcare C CaO + CO2 Argilla xal 2 O 3 + ysio 2 + zh 2 O + Fe 2 O 3 A S F LEGANTI: Clinker di Portland - Produzione

18 REAZIONI CHIMICHE CHE PORTANO ALLA COTTURA DEL MATERIALE C 2C + S C 2 S C 3C + A C 3 A C C + F CF C C 3 A + CF C 4 AF 1450 C C + C 2 S C 3 S Raffreddamento veloce LEGANTI: Clinker di Portland - Produzione

19 COMPOSIZIONE DEL CLINKER DI PORTLAND C 2 S 20 % C 3 A 12 % C 4 AF 4% C 3 S 60 % MACINAZIONE PELLETS AGGIUNTA DEL GESSO e CONFEZIONAMENTO e MESSA IN OPERA LEGANTI: Clinker di Portland - Produzione

20 MESSA IN OPERA (REAZIONI DI IDRATAZIONE) CLINKER + GESSO + ACQUA C 3 S + nh 2 O 3C*2S*xH 2 O + 3Ca(OH) 2 Gelo di TOBERMORITE Calce C 2 S + mh 2 O 3C*2S*xH 2 O + 3Ca(OH) 2 C 3 A + fh 2 O + Ca(OH) 2 C 4 A*yH 2 O C 4 AF + gh 2 O + Ca(OH) 2 C 4 A*zH 2 O + 4CF*wH 2 O LEGANTI: Clinker di Portland Messa in Opera

21 MESSA IN OPERA (REAZIONI DI IDRATAZIONE) RUOLO DEL GESSO (max 5%) C 3 A + 3CaSO 4 + H 2 O L ETTRINGITE precipita sul bordo dei grani di C 3 A rallentandone l idratazione C 3 A*3CaSO 4 *H 2 O ETTRINGITE LEGANTI: Clinker di Portland Messa in Opera

22 Indurimento C 3 S Resistenza Meccanica C 3 A C 2 S C 4 AF Presa Tempo LEGANTI: Clinker di Portland Messa in Opera

23 Modulo SILICICO Modulo dei FONDENTI Modulo CALCAREO MODULI Sono utili per il controllo della composizione del cemento e per il dosaggio delle materie prime Rappresentano I rapporti fra le percentuali in massa degli ossidi di CALCIO, SILICIO, ALLUMINIO e FERRO Modulo IDRAULICO M CaO2 % = i SiO % + Al O % + Fe O ( M i 2) 2 3 % LEGANTI: Moduli

24 Modulo IDRAULICO Modulo SILICICO Modulo dei FONDENTI Modulo CALCAREO MODULI Sono utili per il controllo della composizione del cemento e per il dosaggio delle materie prime Rappresentano I rapporti fra le percentuali in massa degli ossidi di CALCIO, SILICIO, ALLUMINIO e FERRO M SiO = s Al O % ( M s 2) % Fe 2 O 3 % LEGANTI: Moduli

25 MODULI Sono utili per il controllo della composizione del cemento e per il dosaggio delle materie prime Rappresentano I rapporti fra le percentuali in massa degli ossidi di CALCIO, SILICIO, ALLUMINIO e FERRO Modulo IDRAULICO Modulo SILICICO Modulo dei FONDENTI Modulo CALCAREO M f = Al Fe 2 2 O O ( 2 M 3) f 3 3 % % LEGANTI: Moduli

26 MODULI Sono utili per il controllo della composizione del cemento e per il dosaggio delle materie prime Rappresentano I rapporti fra le percentuali in massa degli ossidi di CALCIO, SILICIO, ALLUMINIO e FERRO Modulo IDRAULICO Modulo SILICICO Modulo dei FONDENTI Modulo CALCAREO CaO% M c = SiO 2 % ( 1,87 M 2,80) c LEGANTI: Moduli

27 VARIE TIPOLOGIE DI CEMENTO PORTLAND PORTLAND FREDDO O FERRICO BIANCO PER DIGHE C3S 60% 60% 60% 40% C2S 20% 20% 20% 40% C3A 12% 0 20% 0 C4AF 8% 20% 0% 20% LEGANTI: Clinker di Portland Varianti

28 Cemento POZZOLANICO COMPOSIZIONE Clinker di Portland (57 70 %), Pozzolana (30 45 %) (2 4 %) Gesso Pozzolanico Argille torrefattte, ceneri e fumi di silice R.M Portland + Resistenza all attacco delle acque Tempo - Calore prodotto LEGANTI: Cemento Pozzolanico

29 Cemento D ALTOFORNO COMPOSIZIONE Clinker di Portland (38-40 %), Loppa Basica d Altoforno (68-70 %) e (2 %) Gesso d Altoforno Scoria derivante dalla produzione della GHISA R.M Portland + Resistenza all attacco delle acque Tempo - Calore prodotto LEGANTI: Cemento d Altoforno

30 Cemento ALLUMINOSO COMPOSIZIONE Calcare e Bauxite (macinate, miscelate e portate a fusione a 1600 C) + Resistenza all attacco delle acque ++ Calore prodotto (si usa in climi freddi e come materiale refrattario) + Rapido indurimento +++ Costo elevato LEGANTI: Cemento Alluminoso

31 FINEZZA DI MACINAZIONE Prove Normative / 1 Setacciatura in umido Residuo < 2% con maglia da 0,18 mm Residuo > 10% con maglia da 0,09 mm PERDITA AL FUOCO Si scalda il campione a 950 C e si valuta la perdita di peso RESIDUO INSOLUBILE Si effettua un attacco acido e basico LEGANTI: Prove

32 Prove Normative / 2 RAPPORTO H 2 O / CEMENTO Apparecchio di VICAT equipaggiato con la sonda di TETMAJER (diametro 1cm) La sonda deve arrestarsi a 6 mm dal fondo TEMPI DI INIZIO E FINE PRESA Apparecchio di VICAT equipaggiato con la sonda di VICAT (diametro 1mm) INIZIO = Si deve arrestare a 3mm dal fondo FINE = Si deve arrestare a 0,5mm dalla superficie LEGANTI: Prove

33 PROVA DI DEFORMABILITA Pinza di LE CHATELIER (cilindro di ottone aperto lungo una generatrice H=30mm, D=30mm) 24 h di stagionatura a 20 C Acqua fredda che viene scaldata lentamente (2,5 C/min) fino a 100 C Ebollizione per 3 h Si raffredda lentamente Prove Normative / 3 Si misura il distacco della pinza che non deve superare per Normativa I 10mm) LEGANTI: Prove

34 CALORE DI IDRATAZIONE Prove Normative / 4 Misura del calore di dissoluzione in soluzione nitrico-fluoridrica in un calorimetro MISURA DELLA SUPERFICIE SPECIFICA Esprime la superficie (cm 2 ) dei granuli contenuti in un grammo di materiale Per un cemento portland siamo su i cm 2 /g Le norme prescrivono minimo 2800 cm 2 /g LEGANTI: Prove