Il cemento è la sostanza più prodotta al mondo, responsabile del 6% dell’inquinamento da CO2.
Il cemento è un legante idraulico, cioè indurisce e rimane insolubile a contatto con l’acqua.
Il cemento di Portland o clinker è costituito da 4 silicati di calcio:
70-50% alite (silicato tricalcico Ca3SiO5), 15-30% belite (silicato bicalcico Ca2SiO4), alluminati 5-10% (celite e brownmillerite), oltre a 5-15% ferrite (Ca4Al2Fe2O10). Cambiano le temperature per la loro realizzazione: a 1000 ÷ 1100 °C: belite e celite, 1100 ÷ 1200 °C: brownmillerite, a 1250 ÷ 1480 °C: alite.
Le materie prime di partenza sono diossido di silicio (SiO2: 60%), ossido di alluminio (Al2O3: 30%), alluminato tricalcico (Ca3Al: Ca3Al2O6) e alluminato di calcio legato al ferro, ossido di ferro (Fe2O3), ossido di magnesio (MgO: 5%) e solfati di calcio (CaSO4: 5%), scorie industriali siderurgiche.
L’alite è la molecola più importante per cui ci soffermiamo sulla sua produzione: la marna contiene un 35%-65% di carbonato di calcio, il resto è argilla cioè silicati.
L’alite si ottiene da 3 molecole di calce viva (ossido di calcio CaO) e una molecola di diossido di silicio SiO2.
La sigla cementizia dell’Alite è C3S.
La resistenza meccanica del cemento deriva dai silicati, alite o belite hanno resistenza uguale, ma in pratica l’alite è più interessante, perché l’alite idrata prima e acquisisce resistenza meccanica prima della belite.
Additivi
Durante la preparazione del clinker si possono aggiungere ritardanti, fluidificanti e acceleranti.
I ritardanti la velocità di idratazione (gluconato, glucosio, saccarosio).
I fluidificanti (ligninsolfonati) ed i superfluidificanti (polimeri) migliorano la lavorabilità: poli-naftalen-solfonati (PNS), poli-melammin-solfonati (PMS) e i più recenti poli-carbossilati (PC), policarbossilato-etere (PCE) e poli-carbossilato-acrilato (PCA).
Gli acceleranti: i sali solubili inorganici (cloruri, bromuri, carbonati, tiocianati, nitriti, nitrati, tiosolfati, silicati, alluminati) e gli idrossidi alcalini.