Influenza dell’aggiunta di materiali fini microporosi sulle paste di cemento

Scopo del presente lavoro di tesi è lo studio dell’influenza dell’aggiunta di materiali fini microporosi sulle paste di cemento.
In generale le aggiunte di fini hanno sui materiali a base cementizia, un duplice effetto:
- Le particelle occludono i capillari presenti nella matrice cementizia, rendendo più densa la sua microstruttura (particle packing);
- In ambiente alcalino si possono verificare delle interazioni chimiche tra il materiale aggiunto e l’idrossido di calcio che si sviluppa con il decorso dell’idratazione.

Questo duplice comportamento determina una modifica delle proprietà fisico - meccaniche (porosità, resistenza meccanica ecc.) dei materiali ottenuti.
La predisposizione di un materiale a reagire in ambiente alcalino, anche a temperatura ambiente, per formare composti con potere cementante è la cosiddetta “pozzolanicità”.
La presenza di silice SiO2 ed allumina Al2O3 determinano la conseguente predisposizione delle zeoliti naturali, a dare reazione di pozzolanicità. Tali materiali in se e per se, non possiedono proprietà cementanti ma se ridotti in polvere, in presenza di acqua, reagiscono chimicamente con l’idrossido di calcio Ca(OH)2 che si forma nella reazione di idratazione durante la presa del Portland, per formare un composto cementizio.

Tale caratteristica di pozzolanicità, congiunta alla elevata disponibilità in natura delle zeoliti, ha contribuito al loro estensivo impiego nel settore delle costruzioni
Vi sono degli svantaggi legati all’utilizzo delle zeoliti naturali, alcuni di questi legati a problematiche relative a tematiche di ecosostenibilità. Infatti i processi di estrazione di tali materiali sono sempre più ridotti a causa di vincoli legislativi sull’alterazione dei paesaggi. Dove consentiti, i processi estrattivi e di macinazione richiedono inoltre notevoli dispendi energetici.
Un altro svantaggio legato alla natura del materiale zeolitico è la sua varietà composizionale a seconda della provenienza geografica, e la presenza di impurezze che possono essere nocive per l’applicazione in cui si intendono usare tali materiali.
Per tali motivi, in alternativa all’uso delle zeoliti naturali è quella dell’uso di zeoliti sintetiche. Inoltre i prodotti neolitici industriali si presentano standardizzati nelle specifiche composizionali e dimensionali.
Il presente lavoro è costituito da una prima parte descrittiva in cui si introducono i materiali trattati: i leganti, le zeoliti naturali e le zeoliti artificiali.
In particolare dopo aver descritto le proprietà e la classificazione dei leganti idraulici, sono state descritte le zeoliti naturali e le proprie caratteristiche di pozzolanicità; infine abbiamo descritto le applicazioni delle zeoliti sintetiche nella produzione di conglomerati cementizi.
Nella seconda parte della tesi, che rappresenta il lavoro sperimentale svolto, sono state realizzate e caratterizzate delle paste di cemento costituite da cemento CEM I 52,5 R e zeoliti rispettivamente 5A, X ed X calcica.
È stato seguito il decorso delle reazioni d’idratazione delle paste, con la volontà di verificare la presenza di reazioni di pozzolanicità ed individuare i prodotti silico alluminati che si formano.