Cemento

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Lessico
sm. [sec. XIV; dal lat. caementum, pietra rozza da costruzione,
sasso, da caedere, tagliare, frantumare]. 1) Materiale artificiale
legante, capace di agglomerare sostanze incoerenti in presenza di
acqua e, indurendo, di renderle una massa unica consistente.
Fig., elemento atto a rafforzare rapporti, relazioni, vincoli tra
individui e popoli: "l'opinione, che è forse il solo c. della società"
(Beccaria). 990000 1003002) Nelle rocce sedimentarie clastiche, il minerale
formatosi dopo la deposizione del sedimento per precipitazione
dalle soluzioni circolanti entro i vuoti fra granulo e granulo. Il c.
(generalmente calcite, dolomite, silice, siderite) serve così da
legante per la roccia stessa conferendole compattezza. In
relazione alla funzione che svolgono, i vari tipi di c. assumono
nomi diversi quali: di cavità, intergranulare, marginale, di frattura.
990000 0612003) In medicina il termine viene usato in più accezioni. A) Dal
punto di vista anatomico indica il tessuto calcificato che
costituisce il rivestimento esterno della radice del dente. Viene
prodotto da speciali cellule del connettivo dette cementoblasti. Il
c. agisce da struttura di attacco alla membrana periodontale, per
cui le sue alterazioni possono causare la perdita della facoltà di
impianto del dente nel suo alveolo. B) In odontoiatria, prendono il
nome di c. particolari materiali adoperati per l'otturazione delle
cavità dentarie. I c. sono ottenuti per combinazione di una
polvere e di un liquido che danno vita a una massa plastica la
quale indurisce più o meno rapidamente. Tra i materiali
cementanti di più comune impiego vi sono il c. all'ossido di zinco-
eugenolo, quello all'ossi-fosfato di zinco,il c. al silicato e al silico-
fosfato. 990000 060001C) Dal punto di vista della patologia, il c. usato
nell'edilizia è anche responsabile di una dermatite cronica
localizzata alle mani di coloro che lo manipolano quotidianamente
per motivi professionali. La dermatite è di tipo eczematoso, con
pelle secca e desquamata, ed è facilitata dalle abrasioni e piccole
ferite che spesso presentano le mani dei lavoratori che fanno uso
di cemento. La prevenzione viene attuata con guanti e creme
protettive. 990000 0910044) In metallurgia, termine generico per indicare le
sostanze con cui vengono posti a contatto alcuni materiali
metallici (in particolare gli acciai) nei trattamenti di cementazione.
990000 0300025) In chimica, termine usato per indicare il precipitato del metallo
più nobile ottenuto dalle reazioni di cementazione.990000 091113
Tecnica
Il c. proviene dalla cottura di una miscela di calcare e argilla: a
seconda che queste sostanze si trovino già unite in natura nei
calcari marnosi con opportuna composizione o vengano
intimamente miscelate dall'uomo, il c. si dirà naturale o
artificiale . Oggi la produzione riguarda quasi
esclusivamente questo secondo tipo di c., sia per la difficoltà di
reperire marne adatte sia per l'incostanza della loro composizione.
Caratteristica dei c. è il fenomeno della presa, che si realizza in
presenza di acqua grazie alla formazione di alluminati idrati, con
successivo indurimento nel tempo, che conferisce al prodotto
durezza e resistenza. A seconda della rapidità del fenomeno, in
stretto rapporto con i costituenti, i c. possono classificarsi in c. a
lenta presa e c. a presa rapida. Nelle costruzioni civili quando si
parla di c. si intende sempre fare riferimento a quello idraulico, c.
che indurisce e fa presa tanto all'aria che in presenza di acqua. I
requisiti chimici, fisici e di resistenza di questo c. sono fissati in
ogni Paese da norme precise: in Italia dalla legge 595 del 1965 la
quale richiede una resistenza meccanica di 60 kg/cm2 a flessione
e di 325 kg/cm2 a compressione dopo 28 giorni di indurimento e
inoltre il controllo della composizione chimica del c., del suo
grado di finezza, indeformabilità, velocità di presa, che viene
effettuato mediante apposite prese.
Classificazione
La normativa italiana classifica i c. fondamentali in Portland,
pozzolanico, d'altoforno, alluminoso o fuso, considerando dei
primi tre sia il tipo normale sia quello ad alta resistenza . C.
Portland: è il c. idraulico classico, il cui processo di produzione è
quello tipico fondamentale di ogni altro cemento; può essere
naturale, ma più spesso artificiale e comunque deve contenere
calcare e argilla nelle proporzioni rispettivamente del 78 e del
22%. La miscela di calcare e argilla per i Portland artificiali si può
preparare per via secca (con polverizzazione meccanica) o per
via umida (stemperando in acqua le sostanze e separandole poi
per decantazione); la miscela, dopo omogeneizzazione o impasto,
viene avviata ai forni, verticali o rotativi, per la cottura. I forni
maggiormente usati sono quelli rotativi consistenti in un cilindro
inclinato (lunghezza 60-130 m, diametro 3-5 m), rotante intorno
al proprio asse, nel cui interno la temperatura aumenta
gradualmente procedendo verso il basso. Nel forno, la miscela
viene caricata dall'alto, avanza lentamente riscaldandosi e
cuocendosi fino al punto di maggior temperatura (ca. 1400 ºC); il
prodotto cotto (clinker) cade allora in un secondo cilindro più
corto dove si raffredda per aerazione. Il clinker viene poi
macinato in mulini a sfere e infine depositato in silos. Unendo al
clinker, durante la macinazione, della pozzolana (30-45%) oppure
scorie dell'altoforno (15-50%) si ottengono rispettivamente c.
pozzolanico e c. d'altoforno.Questi tre tipi di c., se fabbricati
con particolare precisione e macinazione più spinta, migliorano
ulteriormente le loro caratteristiche meccaniche ( c. ad alta
resistenza); se invece le loro caratteristiche risultano inferiori a
quelle normali ma non a determinati limiti prestabiliti, si dicono c.
per sbarramenti di ritenuta.Il c. alluminoso o fuso si ottiene
dalla fusione in forni elettrici e successiva macinazione di una
miscela di calcare e bauxite, sostanze che conferiscono al c.
maggiore rapidità di indurimento, elevata resistenza meccanica e
resistenza all'azione dei solfati. ¶
§Si possono ottenere c. speciali con caratteristiche diverse che li
rendono rispondenti di volta in volta a particolari esigenze.
Avremo così: c. bianco, per decorazioni ed esterni, composto da
materie prime esenti da ferro e inoltre cotto con combustibile non
ferroso; c. espansivo, il quale, per l'aggiunta di una piccola
quantità di solfato di alluminio, subisce un leggero rigonfiamento
durante la presa; c. ferrico, ad alto tenore di ferro, resistente alle
acque marine; c. di grappiers, ottenuto per macinazione di residui
(grappiers) di estinzione della calce idraulica; c. misti, per
mescolazione di c. Portland con calci idrauliche; c. romano, per
calcinazione e successiva macinazione di calcari argillosi con forti
percentuali di silice; c. ipersolfato, ottenuto da una miscela
contenente clinker in piccola dose con scorie d'altoforno e poco
solfato di calcio; c. magnesiaco o c. Sorel, composto da due
parti di magnesia calcinata e una di cloruro di magnesio, idoneo
per ottenere lastre isolanti e di rivestimento inglobando inerti di
vario genere; c. di scorie, oggi poco usato, ottenuto per
macinazione di scorie con calce idrata; c. amianto o
fibrocemento(eternit, fibronit, ecc.), ottenuto da c. Portland con
l'aggiunta di fibre di amianto che consentono, quando è ancora
umido, di lavorarlo come la pasta per carta; le fibre d'amianto
rendono tale c. adatto alla costruzione di tubi, lastre di copertura,
rivestimenti, per le caratteristiche di elasticità, impermeabilità e
scarsa conduttività termica che posseggono: per l'alta pericolosità
nella lavorazione e nell'impiego, a seguito di ricerche
epidemiologiche l'uso di c. amianto nell'edilizia è regolamentato
con D.P.R. n. 215 del 25 maggio 1988; c. antiacido, a base di
polvere di quarzo e silicato di soda; c. da formatura, variamente
composto per realizzare manufatti diversi; c. inglese, per impasti
di gesso con soluzione acquosa di allume o di brace; c. reticolato
o retinato, realizzato ricoprendo di c. una rete metallica per
formare elementi edilizi come pannelli di tamponamento, serbatoi,
ecc.; c. fibroso, ottenuto per imbibimento della filaccia di canapa
con malta molto fluida, usato nei giunti dei tubi in c. con
materiale di tenuta. §Occorre infine ricordare l'uso corrente che si
fa del termine c. per definire materiali che più propriamente
dovrebbero essere chiamati calcestruzzi, prodotto di base usato
per realizzarli. Tali sono: c. aerato, incorporante per il 5% aria
che gli conferisce maggiore resistenza al gelo, ma meno
resistenza in condizioni di normalità; c. alveolare, nel quale per
ottenere la formazione di bolle d'aria vengono inglobati particolari
aggregati, opportunamente trattati; c. refrattario, con resistenza
ad alte temperature migliorata dalla sua composizione di aggregati
refrattari e legante alluminoso; c. sotto vuoto, dal quale è stata
pompata via l'acqua in eccesso mediante pompe inserite nelle
casseforme; c. vibrato, disidratato mediante vibrazione attraverso
una tela a trama fitta. Vengono talvolta detti c. bituminoso e c.
leggero anche i rispettivi calcestruzzi.
Cemento armato
Questo termine, di uso corrente, definisce quello che più
propriamente andrebbe chiamato calcestruzzo armato e cioè un
materiale da costruzione, artificiale ed eterogeneo, ottenuto
inglobando nel conglomerato cementizio opportune armature
metalliche. La resistenza di questo materiale nasce dalla
collaborazione tra calcestruzzo (resistente a compressione) e
acciaio (che ha elevata resistenza a trazione) resa possibile
dall'aderenza e dall'attrito che si sviluppano tra di essi. Perché il c.
armato svolga l'azione richiesta è necessario disporre le barre di
acciaio esattamente in quelle parti della sezione di calcestruzzo
che si prevede saranno sollecitate a trazione, conferendo così
all'elemento di conglomerato la capacità di resistere. La presenza
del calcestruzzo protegge a sua volta il ferro dagli agenti
atmosferici e dal fuoco, garantendone una resistenza integrale. Un
elemento in c. armato si realizza gettando calcestruzzo allo stato
pastoso in casseforme che gli daranno la forma voluta e nelle
quali si sia preventivamente disposta l'armatura resistente; una
volta effettuata la presa e completato l'indurimento, si provvederà
al disarmo dell'opera rimuovendone gli elementi di sostegno (v.
anche armatura). La teoria statica del c. armato si fonda sulla
considerazione che si tratta di un materiale omogeneo e isotropo e
parte dalle ipotesi fondamentali di aderenza dei due materiali,
uguaglianza dei rispettivi allungamenti unitari, conservazione delle
sezioni piane; proporzionalità fra tensioni e deformazioni (legge di
Hooke); non resistenza del calcestruzzo a trazione. Inoltre la
teoria mette in relazione i due moduli di elasticità (Ea del ferro, Eb
del calcestruzzo) attraverso un coefficiente di omogeneizzazione
n che i regolamenti italiani stabiliscono valere n=Ea × Eb /10; da
ciò nasce il concetto dell'area ideale ( Ai), somma dell'area
effettiva di calcestruzzo (
Ab) e di quella omogeneizzata del ferro ( Aa) espressa dalla
formula Ai = Ab + nAa. Per il progetto di una struttura in c.
armato è determinante, proprio per la sua intrinseca
composizione, la conoscenza dell'effettiva distribuzione degli
sforzi interni, affinché sia possibile determinare la quantità e la
posizione dei ferri in rapporto alle condizioni di carico. ¶
Rispetto alle strutture realizzate con altri materiali, quelle in c.
armato presentano alcuni vantaggi, come minor costo delle
materie prime, nessun problema di manutenzione, maggiori
stabilità e sicurezza agli incendi nei confronti di quelle metalliche,
maggiori leggerezza e stabilità alle forze orizzontali (importante
per le costruzioni in zona sismica) nei confronti di quelle in
muratura; mentre i loro aspetti negativi riguardano essenzialmente
la sonorità, la difficoltà di poter eseguire modifiche sull'opera
ultimata e l'impossibilità di recupero del materiale. I primi
esperimenti con strutture in c. armato risalgono al sec. XIX e
furono opera dei francesi J. Lambot, F. Coignet e J. Monier; i
brevetti ottenuti da quest'ultimo fra il 1858 e il 1878 furono
acquistati da Austria e Germania che li perfezionarono. Nel 1888
F. Hennebique costruisce il primo solaio in c. armato e nel 1898
un ponte ad arco; tra i primi edifici la chiesa di St.-Jean de
Montmartre (1894-1904) di A. de Baudot, e la casa di rue
Franklin (1903) di A. Perret, a Parigi. Con il sec. XX inizia tutta
una serie di realizzazioni che esploreranno tutto il possibile campo
di applicazione del c. armato, dalla trave all'arco, dal solaio alla
lastra, alla volta, agli elementi prefabbricati, alla precompressione.
Con il c. armato si possono ormai realizzare sia intere strutture
monolitiche sia elementi strutturali in grado di collaborare anche
con altri materiali: fondazioni, pilastri (con staffatura semplice o
cerchiati), travi, cerniere, telai, archi, solette e lastre sia lisce sia
nervate, scale, volte a semplice e doppia curvatura, volte sottili
resistenti per forma (fino a coprire luci di 200-300 m) e inoltre
manufatti come tubi, acquedotti, serbatoi, dighe e persino natanti.
Sono infatti realizzabili, soprattutto con ferro-cemento, scafi fino
a 2500 t di stazza, bacini galleggianti, chiatte, ecc.
Cemento armato precompresso
È un c. armato presollecitato mediante una particolare tecnica
consistente nella trazione delle armature con conseguente
insorgere di uno stato di compressione nel calcestruzzo. Questa
tecnica si rende necessaria quando occorra far sopportare alla
struttura forti sollecitazioni di trazione; la tensione delle armature
determina infatti nel calcestruzzo uno stato di compressione al
quale si sommeranno algebricamente le tensioni di trazione indotte
dal carico, che saranno così ridotte a semplici decompressioni del
calcestruzzo. La messa in trazione delle armature si può
realizzare con due diversi metodi: ad armatura aderente (pretesa)
e a cavi scorrevoli (postesa). Nel primo caso la trazione viene
effettuata prima del getto e cessa subito dopo l'indurimento del
calcestruzzo determinandovi uno stato di compressione,
conseguente alla tendenzadelle armature, una volta rilasciate, a
riassumere lo stato che viene poi mantenuto costante
dall'aderenza tra acciaio e conglomerato; risulta particolarmente
importante in questo caso la superficie specifica dei cavi, che
viene aumentata con particolari processi di laminazione.