Differenze tra il cemento portland ed il cemento pozzolanico

Portland e cemento pozzolanico, due leganti cementizi

I cementi sono una famiglia di leganti fortemente idraulici ottenuti dalla cottura ad altissime temperature (tra 1200 e 1450 °C circa) di calcari marnosi o di miscele artificiali appositamente studiate normalmente costituite da silice, ossido di alluminio, ossido di ferro e ossido di calcio.

Tra loro troviamo il cemento Portland e quello pozzolanico, la differenza fondamentale tra i due riguarda la composizione, perché il cemento pozzolanico è sostanzialmente costituito da cemento Portland, gesso e pozzolana naturale o calcinata in proporzioni variabili.

Vari campioni di malta cementizia, by Cementi Rossi

Nel corso degli anni, con la comprensione delle caratteristiche chimiche, fisiche e meccaniche dei vari tipi di cemento, il miglioramento dei processi produttivi e soprattutto la perdita di redditività delle cave da cui si estraevano le rocce per la produzione di cementi naturali, le miscele artificiali sono diventate assolutamente prevalenti.

Miscelazione delle materie prime per la produzione del cemento, by Cementi Rossi

La loro progettazione, detta mix design, garantisce infatti numerosi vantaggi, perché si possono creare molti tipi di cementi, ciascuno dei quali particolarmente indicato per applicazioni specifiche: il cemento Portland e il cemento pozzolanico sono proprio due di questi.

Cos'è il cemento Portland

Il primo legante abbastanza simile ai cementi attuali fu scoperto nel 1824 da Joseph Aspdin, e da lui ribattezzato Portland Cement, perché la malta indurita assumeva un aspetto simile a quello delle rocce dell'omonima penisola inglese.

Il primo vero e proprio cemento moderno venne però prodotto nel 1844 da Isaac Charles Johnson.

Il cemento Portland attuale è molto diverso da quello di inizio ‘800 che portava lo stesso nome; il processo produttivo prevede inoltre varie fasi.

Un moderno impianto per la produzione del cemento, by Cementir Holding

Per prima cosa si procede alla miscelazione delle materie prime.
Queste possono consistere di minerali naturali (tra cui ad esempio rocce calcaree macinate, argilla o scisto) estratti da cave o giacimento, oppure dalle cosiddette farine secche formate da elementi chimici come calcio, silice, allumina o ferro, provenienti da altri processi produttivi.

Queste farine vengono inserite in forni industriali specifici, e quindi riscaldate a circa 1400 °C per ottenere il clinker, che si presenta sotto forma di piccole sferette nerastre dall'aspetto vetroso.

Silos per le materie prime per la produzione del cemento, by Cementir Holding

Una volta uscito dal forno, il clinker è raffreddato per salvaguardarne le proprietà idruliche, e successivamente immagazzinato in appositi silos.

Si passa quindi alla produzione del cemento vero e proprio, attraverso le fasi di mix design e macinazione. Il clinker viene infatti mescolato agli altri componenti, ovviamente variabili in base al tipo di cemento da produrre, e quindi macinato in appositi mulini per ottenere una polvere finissima e omogenea, a granulometria predefinita.

Il processo produttivo del cemento, by Cementir Holding

L'ultima fase del processo prevede l'esecuzione di controlli e test di qualità, l'impacchettamento (normalmente in sacchi di carta), e infine l'immagazzinamento prima della spedizione.

Usi del cemento Portland

Il cemento Portland può essere utilizzato per l'allettamento dei mattoni o blocchi della murature o per la confezione di intonaci, anche se il suo uso è sconsigliato negli interventi su edifici storici per la sua resistenza meccanica molto superiore rispetto alle malte storiche e l'eccessivo contenuto di sali solubili dannosi.

Il cemento Portland si presenta quasi sempre come una polvere impalpabile dall'inconfondibile colore freddo sui toni del grigio-azzurro, sebbene ne esistano anche alcune versioni di colore bianco, con una composizione diversa dalla formulazione base.

Malta di cemento Portland. Foto Getty Images

Per preparare la malta cementizia (che talvolta presenta anch'essa, sebbene attenuato, lo stesso colore grigio azzurro) è sufficiente aggiungere la sabbia e l'acqua, normalmente seguendo una proporzione di 4 parti di sabbia e 1 di acqua per ogni parte di cemento.

Probabile calcestruzzo di cemento Portland. Foto Getty Images

Il cemento Portland è anche uno dei componenti fondamentali del calcestruzzo per gli strutturali di cemento armato. Con esso si producono anche i massetti di sottofondo delle pavimentazioni comuni, i pavimenti industriali monolitici e una vasta serie di elementi prefabbricati come tombini, coperchi, tubazioni e così via.

Classificazione dei leganti cementizi

Esistono più versioni del cemento Portland (tutte reperibili nei cataloghi delle aziende specializzate come Cementir Holding N.v. o Cementirossi), classificate dalla norma UNI EN 197-1 a seconda della composizione chimica e del loro contenuto di clinker in cinque classi differenti.



La prima, detta CEM I, ha un contenuto di clinker superiore al 95% e corrisponde al cemento Portland vero e proprio.

La seconda classe, CEM II, riguarda invece il cemento Portland composito, costituito da almeno il 65% di clinker e il 45% di altri componenti, come ad esempio calcare, loppa di altoforno, scisto, pozzolana o fumi di silice.
Data la variabilità della composizione, questi cementi sono ulteriormente suddivisa in 19 sottoclassi.

Malta cementizia. Foto Getty Images

Le classi CEM III e CEM IV riguardano invece rispettivamente il cemento d'altoforno (formato da loppa granulata basica d'altoforno e una percentuale di clinker non superiore al 64%) e il cemento pozzolanico.L'ultima classe, la CEM V, corrisponde infine al cemento composito.

Cos'è il cemento pozzolanico

Il cemento pozzolanico corrisponde alla classe CEM IV ed ha questo nome per il suo alto contenuto di pozzolana, un materiale naturale fatto di cenere e lapilli vulcanici macinati secondo granulometrie predefinite.

Ne esistono quattro varietà principali, rispettivamente di colore nero, bianco-grigiastro, giallo e rosso-violaceo.

I cementi pozzolanici hanno un alto contenuto di pozzolana. Foto Getty Images

Inoltre, pur essendo diffuse in tutte le zone con fenomeni di vulcanismo, quelle ritenute di qualità migliore venivano importate da Santorini in Grecia e dalla città campana di Pozzuoli (da cui il nome pozzolana).

La pozzolana reagisce con l'idrossido di calcio (o calce spenta) contenuto nel cemento Portland, diminuendone la quantità all'interno della malta o del cls.
Di conseguenza, poiché l'idrossido di calcio risulta particolarmente vulnerabile all'azione delle acque aggressive ricche di solfati e/o anidride carbonica combinata in vari composti come l'acido carbonico, il cemento pozzolanico resiste molto bene alla loro azione.

Pozzolana naturale di colore rosso. Foto Getty Images

Ne risulta un legante particolarmente adatto per l'uso in ambienti aggressivi (ad esempio con piogge acide o un'esposizione prolungata alla salsedine).

La composizione del cemento pozzolanico è tuttavia abbastanza variabile a seconda della sua tipologia: è infatti suddiviso in due sottoclassi in base al contenuto di pozzolana.

La composizione della sottoclasse IV/A prevede infatti una percentuale di clinker di cemento Portland e di pozzolana compresa rispettivamente tra il 65 e l'89%, e tra l'11 e il 35%; mentre nella sottoclasse IV/B la pozzolana varia tra il 36 e il 55% dell'insieme, con una percentuale di cemento Portland proporzionalmente più bassa.
In entrambe le sottoclassi è infine presente anche una piccola percentuale di gesso, non superiore al 2-4% del totale.