Storia e sviluppo del cemento Portland
Il cemento Portland, probabilmente uno dei materiali più importanti dell’umanità, è stato inventato e brevettato da Joseph Aspdin di Leeds nel 1824. Aspdin ha prodotto cemento riscaldando calcare in polvere mescolato con argilla in un forno e macinando il clinker risultante in polvere. Ha chiamato il prodotto “Cemento Portland” a causa della sua somiglianza, quando impostato, alla pietra di Portland, un tipo di pietra estratta sull’isola di Portland. Il cemento di Aspdin fu migliorato nel 1843 da suo figlio William, riscaldando vigorosamente e usando migliori attrezzature di macinazione per gestire il clinker duro. Fino ad oggi, il cemento Portland è ancora il cemento più comunemente usato in tutto il mondo.
Produzione di cemento Portland
Il cemento viene solitamente prodotto con due processi:
- Processo a umido
- Processo a secco
I due processi sono fondamentalmente simili, tranne per il fatto che nel processo a umido le materie prime vengono macinate con acqua prima di essere immesse nel forno. Sebbene ci fosse poca differenza di efficienza tra i due processi, il processo a umido presentava gli svantaggi dell’emissione di CO2 e un maggiore consumo di carburante per far evaporare l’acqua nel liquame. Ciò ha reso la maggior parte dei produttori di cemento preferisce il processo a secco al processo a umido.
Ci sono cinque fasi coinvolte nella produzione di cemento utilizzando il processo a secco, che viene discusso di seguito.
- Frantumazione e Macinazione: Le materie prime come calcare e argilla, ottenute dalla cava, vengono frantumate per formare polveri fini.
- Proporzione della materia prima: La materia prima frantumata viene miscelata in proporzioni corrette per formare ciò che viene chiamato “mangime grezzo” o “mangime per forni”.
- Riscaldamento del “mangime grezzo” nel forno rotante: il” mangime grezzo ” viene introdotto nell’estremità superiore del forno rotante da un trasportatore e riscaldato a circa 1400-1500 gradi Celsius.
- Formazione di clinker: Il nuovo prodotto che si ottiene dal forno rotante è chiamato “clinker”. Il clinker rovente scaricato dal forno viene lasciato raffreddare e inviato al cementificio.
- Rettifica del clinker con gesso: Il clinker di cemento viene solitamente macinato in un mulino a sfere per formare polvere fine. Una piccola quantità di gesso (5%) viene utilizzata in questo processo di macinazione per controllare le proprietà di impostazione del calcestruzzo quando miscelato con acqua. Il prodotto finale di questo processo è chiamato “Cemento Portland”.
Il cemento così prodotto è così fine che passa quasi completamente attraverso setaccio 0,075 mm. Il cemento viene quindi imballato e trasportato per vari progetti di costruzione.
Variazioni di cemento Portland
Il metodo di cui sopra produce cemento Portland “general purpose” che viene utilizzato per la maggior parte degli scopi di costruzione. Altre varietà modificate di cemento Portland sono anche prodotte per soddisfare vari scopi/requisiti specifici di costruzione.
Cemento Portland resistente al solfato: la presenza di un contenuto di solfato pesante nelle acque sotterranee provoca danni come cracking, incrostazioni e dilatazione ai calcestruzzi. L’uso di cemento Portland resistente al solfato impedisce al solfato di entrare nel calcestruzzo migliorando così la sua longevità.
Cemento Portland bianco: Questo tipo di cemento è destinato all’uso in scopi architettonici dove si desidera cemento di colore bianco. Questo differisce dal cemento grigio principalmente nel colore. Il colore bianco si ottiene controllando l’uso della ferrite, che conferisce al cemento il caratteristico colore grigio.
Cemento Portland a rapido indurimento: questo è simile al cemento Portland ordinario, tranne che le sue particelle sono più finemente macinate per facilitare la reazione rapida con l’acqua. Viene utilizzato quando è richiesta una crescita rapida di forme o strutture.
Basso calore di idratazione Cemento Portland: Questo tipo di cemento sviluppa resistenza ad un ritmo più lento rispetto ad altri tipi di cemento. Questo cemento viene utilizzato in enormi strutture in calcestruzzo come dighe. Questi sono prodotti su richieste specifiche per grandi progetti.
Cemento Portland in massetto
Il cemento come componente chiave del massetto: il cemento Portland è utilizzato come ingrediente vitale per la maggior parte dei tipi di massetto. Una miscela standard di massetto cemento-sabbia è costituita da 1 parte di cemento Portland e 4,5 parti di aggregati e acqua. Il cemento agisce come legante che tiene insieme l’aggregato, svolgendo un ruolo chiave nelle proprietà di impostazione e indurimento del massetto.
Secondo il codice di pratica BS8204, il cemento Portland (CEM-I) o una miscela composita di cemento Portland di classe di resistenza 42.5 N è raccomandato per l’uso in applicazioni di massetto.
Nei casi in cui vengono utilizzati cementi di resistenza inferiore, la miscela deve essere compensata con una quantità aggiuntiva di cemento per ottenere le proprietà e le prestazioni previste. Per esempio, nei casi in cui il cemento con forza di 32.Viene utilizzato 5N, è necessario aggiungere un ulteriore 10% di cemento per ottenere la resistenza e le prestazioni previste.
Il cemento Portland, un materiale da costruzione inestimabile, ha portato una rivoluzione nel settore delle costruzioni. Il suo predominio su altri cementi è dovuto alla sua natura forte, alle buone proprietà idrauliche e alla capacità di trasportare una grande percentuale di aggregati. Oltre a questo, la produzione di cemento Portland ha il potenziale per convertire i sottoprodotti industriali in materie prime. Vari impatti ambientali come l’emissione di inquinamento atmosferico, il rilascio di CO2 e il consumo di grandi quantità di carburante causati durante la produzione di cemento Portland sono strettamente controllati dalla tecnologia improvvisata attribuendo così al suo successo.
