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L. Coppola – Concretum – I leganti e il loro impiego nel settore delle costruzioni “DALLE CALCI IDRAULICHE AL CEMENTO PORTLAND” Prof. Ing. Luigi Coppola UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI BERGAMO FACOLTA’ DI INGEGNERIA
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L. Coppola – Concretum – I leganti e il loro impiego nel settore delle costruzioni
“DALLE CALCI IDRAULICHE AL
CEMENTO PORTLAND”
Prof. Ing. Luigi Coppola
UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI BERGAMO
FACOLTA’ DI INGEGNERIA
L. Coppola – Concretum – I leganti e il loro impiego nel settore delle costruzioni
TRANSIZIONE
La calce idraulica ha rappresentato il legante di transizione tra il periodo empirico che coincide, almeno in Italia, con l’impiego delle prime malte
idrauliche ad opera del Palladio e la fase più propriamente scientifica identificabile con gli studi condotti – soprattutto in Inghilterra e in
Francia – per la messa a punto dei leganti idraulici (ad opera di John Smeaton) e
successivamente del cemento Romano che spianarono la strada per la produzione del
cemento Portland su brevetto di Joseph Aspdin.
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POZZOLANE E COCCIOPESTO
metà del 18° secolo per poter disporre di una calce che possedesse intrinseca idraulicità, indipendentemente dall’aggiunta di pozzolana
all’impasto
CALCE IDRAULICA
CALCE AEREA
POZZOLANE NATURALI
POLVERI OTTENUTE DALLA
MACINAZIONE DI ROTTAMI
DI MATTONI, TEGOLE E
VASELLAME: “cocciopesto”
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CALCE NIGRA
calce con caratteristiche idrauliche
CALCE “NIGRA”
ottenuta per cottura di pietre calcaree contenenti impurezze argillose.
metà del 16° secolo con il
PALLADIO (1508-1580)
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JOSEPH BLACK
Favorita dall’avvento della rivoluzione industriale
che dall’inizio della Chimica Moderna con Lavoisier.
metà del 18° secolo con JOSEPH BLACK
PRODOTTI DI
COTTURA DEI
CALCARI
MASSIMA
TEMPERATURA
DEL FORNO
PRODUZIONE MODERNI LEGANTI
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JOHN SMEATON
l’incarico di ricostruire il faro di Eddystone Rock,distrutto da un incendio, egli conduce una serie distudi per individuare quale materiale legantepossedesse le migliori prestazioni per poter resistereall ’ ambiente marino fortemente aggressivo. Nonaccontentandosi dei risultati ottenuti con una maltaconfezionata con due parti di calce ed una di trassdanese, cercò di valutare gli effetti derivantidall’utilizzo di calci ottenute per cottura di calcari didiversa provenienza immergendo dei provini sfericidi malta in acqua fredda subito dopo la presa.
1756 con JOHN SMEATON
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IDRAULICITA’ E MATERIALE ARGILLOSO
JOHN SMEATON trovò che la calce denominata “Aberthaw Limestone” dava risultati migliori rispetto agli altri leganti usati nella
sperimentazione.
I LEGANTI MIGLIORI ERANO QUELLI OTTENUTI DA PIETRE CALCAREE CONTENENTI
RILEVANTI QUANTITATIVI DI MATERIALE ARGILLOSO.
ANALISI CHIMICA DEI CALCARI
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L. J. VICAT
1. distinzione tra calce idraulica naturaleed artificiale
2. qualunque prodotto idraulico messo inopera con uno spegnimento preventivodeve chiamarsi calce idraulica
3. cemento è qualsiasi legante idraulico ilcui impiego non prevede alcunospegnimento preventivo.
Le sue ricerche mettono in luce che non esiste calce idraulica senza
silice ed allumina e che per poter essere denominata idraulica, la
calce deve contenere discrete quantità di materiali argillosi.
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PRIMI BREVETTI
nel 1825 inaugurò uno stabilimento
di produzione di cemento nel Kent.
VICAT
calce idraulica artificiale mediante
calcinazione di una miscela di calcari
e argille macinate in un mulino a
umido.
E.DOBBSbrevettò un cemento basato su un
processo simile a quello messo a
punto da Vicat
J. FROST
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CEMENTO PORTLAND
N° 5022 del 21 ottobre 1824 brevetta un leganteche viene chiamato cemento Portland in quanto,una volta indurito, assume l’aspetto lapideo ed uncolore analogo a quello di una pietra da costruzioneestratta nella zona di Portland, allora moltoutilizzata in Inghilterra, con una reputazione dimateriale resistente meccanicamente e di eccellentedurabilità.
JOHN ASPDIN
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MARKETING
IL CEMENTO PORTLAND DI ASPDIN
POSSEDEVA PRESTAZIONI SIMILI A QUELLE
OTTENIBILI CON UNA COMUNE CALCE
IDRAULICA.
Tuttavia, il suo brevetto gli consentì di utilizzare il termine
di cemento Portland anche se il suo legante né in termini
mineralogici, né per idraulicità e prestazioni meccaniche
può in qualche modo essere comparato al cemento
Portland attuale.
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CLINKERIZZAZIONE
Johnson si accorge, infatti, che i provini confezionati permacinazione di prodotti vetrificati, scaricati dal forno einizialmente scartati perché ritenuti scadenti,raggiungono resistenze meccaniche più elevate rispetto aquelli realizzati con i prodotti di cottura usuali noncontenenti la frazione scorificata.
I.C.JOHNSON
RUOLO DECISIVO DELLA
TEMPERATURA DI COTTURA
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CEMENTO ATTUALE
A partire dalla seconda metà del 1800 la storia del cementoPortland è costellata da una serie di importantimiglioramenti:
1. CONTROLLO DELLE MATERIE PRIME
2. TECNICA DI PRODUZIONE (in particolare, l’introduzionedei forni rotanti che ha permesso di trasformare laproduzione del cemento in un processo a ciclo continuo)
3. CONTROLLO DI QUALITÀ DEL PRODOTTO FINITO
CEMENTO PORTLAND = LEGANTE IDRAULICO
completamente diverso da quello prodotto sia da Aspdin che daJohnson le cui proprietà sono apprezzate a tal punto da renderequesto materiale il prodotto più consumato al mondo - adeccezione dell’acqua - dall’uomo.
GESSOT = 150 – 200 °C CIVILTA’ ORIENTE
CALCE AEREA
CEMENTO PORTLAND
CALCE NIGRA
CALCE AEREA E POZZOLANA
CEMENTO MODERNO
CALCE IDRAULICA
CEMENTO ROMANO
T = 950 – 1000 °C
T = 1200 -1250 °C
SMEATON
PARKER
ASPDIN
PALLADIO
ROMANI
ROMANI
OTTIMIZZAZIONE
RAPPORTO
C/S
OTTIMIZZAZIONE
TEMPERATURA
COTTURA
FORNO
ROTANTE
OTTIMIZZAZIONE
MACINAZIONE
