Le rocce Artificiali sono materiali costruiti dall’uomo che hanno le caratteristiche delle rocce naturali.
Le terre cotte
Le rocce Artificiali derivano dalla cottura dell’argilla, quindi dalla cottura del feldspato e quarzo.
La cottura dell’argilla simula quello che avviene nelle profondità della terra durante la formazione delle rocce ignee e metamorfiche.
A temperature inferiori di:
200 °C evapora l’acqua dell’impasto argilloso.
400 °C avviene la combustione dei composti organici.
800 °C si decompongono i carbonati e si ossidano i solfuri.
A temperature inferiori di 1000 °C vetrificano il feldspato e il quarzo.
Le ceramiche che si ottengono a temperature basse sono a pasta porosa:
sotto i 1030 °C si ottiene la Terracotta ricca di ossidi di ferro, che danno il tipico colore rosso a mattoni e tegole.
sotto i 1150 °C si ottiene la Terraglia.
All’argilla si aggiunge calcare per abbassare il punto di fusione.
Sotto i 1300 °C si ottiene il Gres, che ha una forte vetrificazione.
Dopo aver aggiunto all’argilla il caolino, sotto i 1300 °C si ottiene la Porcellana. Il caolino è un detrito della caolinite Al2Si2O5(OH)4. La Porcellana è resistente agli acidi e agli alcali.
Sotto i 1700 °C con l’aggiunta di caolino e allumina Al2O3 si ottiene la Ceramica Hight Tec.
Il Clinker
Il clinker di Portland è costituito da due silicati di calcio: belite è un silicato bicalcico Ca2SiO4 ed alite è un silicato tricalcico Ca3SiO5.
L’alite deriva da 3 molecole di calce viva (ossido di calcio CaO) e una molecola di diossido di silicio SiO2: Ca3SiO5.
Idratando l’alite: 6H2O + 2 Ca3SiO5 ottengo il cemento CSH e 3 molecole di idrossido di calcio Ca(OH)2.
Il cemento CSH idrata in 2 giorni.
L’idratazione dell’alite produce un terzo in più di idrossido di calcio dell’idratazione della belite.
Nel corso degli anni la resistenza meccanica del cemento derivato da alite o belite è uguale, ma da un punto di vista pratico la alite è molto più interessante, perchè l’alite idrata prima e acquisisce resistenza meccanica prima della belite.
La resistenza meccanica è data solo dai silicati che reagiscono con il calcio, mentre l’idrossido di calcio detto anche calce spenta non ha nessuna azione meccanica ma ha una azione protettiva.
La calce spenta crea un ambiente basico che protegge il ferro delle armature. La protezione è data da un film di ossido ferrico Fe2O3 che impedisce la formazione di ruggine in presenza di H2O ed O2.
Nel tempo l’idrossido di calcio reagisce con la CO2 atmosferica, è la carbonatazione, diventa calcio carbonato, il pH scende e la protezione finisce, e l’armatura di ferro si corrode.
Aggiunta di alluminati
Ai silicati si aggiunge un all’alluminato tricalcico (Ca 3 Al) e all’alluminato di calcio legato al ferro.
Il Cemento
Miscelando il clinker e il gesso (solfato di calcio biidrato CaSO4-2(H2O)) ottengo il Cemento.
Il Cemento è il legante del calcestruzzo.
Il calcestruzzo durante il processo di calcinazione è responsabile del 6% delle emissioni globali di CO2.
Il Calcestruzzo
Miscelando la ghiaia, la sabbia e il cemento ottengo il Calcestruzzo.
Il Calcestruzzo è un conglomerato artificiale costituito da ghiaia e sabbia tenuto assieme dal cemento.
I componenti del Calcestruzzo sono allumosilicati, calcari, solfati, magnesio e ferro.