Cementi sostenibili: più silos, più controlli per un’evoluzione utile del calcestruzzo

I cementi sostenibili sono sostenibili ?

La necessità di affrontare il tema della riduzione della produzione di CO2 sta portando a un cambiamento radicale, storico, in molti settori, come quello del cemento. Una trasformazione che non comporta la semplice sostituzione dei leganti tradizionali con prodotti a minore contenuto di clinker, ma una rivisitazione dell’intero processo di produzione del calcestruzzo, in particolare per quanto riguarda l’elaborazione dei mix design e dei controlli. Ingenio sta intervistando diversi esperti del settore

In questo caso abbiamo intervistato l’ing. Riccardo Schvarcz, presidente pro tempore dell’Ordine degli Ingegneri di Padova e ispettore ICMQ.

Ecco le domande fatto da noi e le sue risposte.

1. Ti è già capitato in cantiere di controllare calcestruzzo prodotto con i nuovi cementi sostenibili?

Se ti riferisci a cementi alla loppa, oppure leganti alternativi al cemento Portland ottenuti da materiali ricchi di alluminio e silicio, come i geopolimeri, non ho avuto occasione; in relazione alla mia attività di ispettore ho, invece, potuto constatare che le cementerie hanno obiettivi e tecnologie atte a ridurre le emissioni di CO2 prodotte durante la produzione del cemento e a immagazzinarle in modo sicuro, riducendo l'impatto ambientale. 

L'adozione di tecniche di produzione più efficienti, l'uso di energie rinnovabili, l'incorporazione di materiali di scarto come la cenere volante, scorie d'altoforno, materiali da demolizione del calcestruzzo e pneumatici usati come combustibile alternativo per la produzione del clinker, l’impiego di scarti per la l’impiego di gesso artificiale possono ridurre il consumo energetico e le emissioni di CO2.

2. Cosa hai riscontrato? Le prestazioni di questi calcestruzzi sono costanti nel tempo o si verificano variazioni significative?

L'utilizzo di cementi con basso tenore di clinker offre sia vantaggi che svantaggi nelle prestazioni.

I vantaggi più significativi riscontrabili sono:

• la riduzione delle emissioni di CO2 durante la produzione, poiché il clinker è la componente che richiede più energia e rilascia più anidride carbonica, quindi riduce l’impatto ambientale del cemento. Ad esempio, se confrontiamo un CEM I 52,5 R l’impatto ambientale per tonnellata di cemento in kg CO2 eq è di circa 700, mentre per un CEM II/A-LL 42,5 R e CEM II/A-LL 42,5 R - ARS si arriva a 600 kg CO2 eq per tonnellata. Fino ad un CEM II/B-LL 32,5 R dove si possono riscontrare valori di 500 kg CO2 eq per tonnellata, dove la quantità di clinker di cemento Portland varia tra il 65 – 79%;
• la produzione di cementi a basso tenore di clinker richiede meno energia, riducendo così il consumo complessivo di combustibili fossili;
• l'impiego di materiali pozzolanici come la cenere volante o le scorie d'altoforno aiuta a ridurre la quantità di rifiuti industriali, contribuendo all'economia circolare;
• in alcuni casi, l'aggiunta di pozzolane può migliorare la durabilità del cemento, rendendolo più resistente agli attacchi chimici, come la solfatazione, e riducendo la permeabilità.

Il rovescio della medaglia si può sintetizzare:

• i cementi a basso contenuto di clinker tendono a sviluppare una resistenza iniziale inferiore rispetto al cemento Portland tradizionale, il che può influenzare significativamente i tempi di costruzione o di prefabbricazione se pensiamo ad uno stabilimento di produzione di elementi precompressi;
• l'uso di materiali secondari come pozzolane e altri prodotti riciclati possono introdurre variabilità nelle proprietà del cemento, per cui può richiedere un controllo di qualità più rigoroso e una maggiore variabilità nelle prestazioni;
• alcuni cementi con basso tenore di clinker possono presentare una lavorabilità inferiore, necessitando l'aggiunta di additivi chimici per migliorare la consistenza e la facilità di posa;
• tali tipologie di cemento generano meno calore durante l'idratazione, il che può essere uno svantaggio in climi freddi o in condizioni che richiedono una rapida acquisizione di resistenza;
  la compatibilità con altri materiali da costruzione, come gli additivi e gli aggregati, può essere diversa rispetto al cemento tradizionale, richiedendo ulteriori test e adattamenti nei mix design.

3. Hai dovuto intensificare i controlli?

Come già precedentemente detto, non ho avuto esperienza diretta, ma sicuramente e soprattutto in questi primi anni di innovazione, sono necessari test di verifica frequenti al fine di valutare attentamente le prestazioni dei prodotti in relazione alle condizioni ambientali, alla compatibilità con altri componenti necessari per la realizzazione di un conglomerato cementizio e la posa in opera (tempi di costruzione, maturazione, scassero, ecc).

4. Secondo la tua esperienza sarà necessaria una maggiore attenzione alla compatibilità tra i nuovi cementi di miscela e gli additivi utilizzati?

I cementi a basso tenore di clinker possono avere una lavorabilità ridotta per cui gli additivi superfluidificanti (riduttori di acqua), usati per migliorare la lavorabilità del calcestruzzo, possono variare in termini di quantità e polimero in relazione ai costituenti del cemento; gli acceleratori di presa e di indurimento o ritardanti di presa possono non essere altrettanto efficaci con i cementi a basso tenore di clinker come lo sono con i cementi Portland tradizionali. Questo accade perché la chimica del processo di idratazione è diversa, influenzando l'efficacia dell'acceleratore o del ritardante.

Al contrario ceneri volanti e microsilice, spesso utilizzati per migliorare la durabilità e le prestazioni meccaniche del calcestruzzo sono piuttosto compatibili ed efficaci con i cementi a basso tenore di clinker, è evidente comunque la necessità di un riesame della progettazione della miscela.

5. L'uso dei nuovi cementi di miscela comporta la necessità di aggiornare gli impianti di produzione del calcestruzzo, ad esempio con più silos per cemento e serbatoi per additivi?

Secondo me è prematuro pensare agli interventi all’interno dell’impianto di produzione; chiaramente il problema sussiste anche oggi con l’impiego di cementi tradizionali al calcare.

Il problema principale sta nel mix design e il mercato a cui l’unità produttiva destina i propri prodotti, in relazione alle diverse tipologie di leganti e filler da impiegare; maggiore è la diversificazione di questi ultimi e maggiore è il numero di additivi da impiegare

Sarebbe sempre opportuno avere in stabilimento un silo di riserva in modo da garantire la continuità nella produzione e quindi dei trasporti duranti i periodi con getti massicci o qualora servissero cementi di tipo diverso.

6. Sarà necessario ridefinire i modelli di controllo interno delle prestazioni?

Si, senza dubbio! Ritengo opportuno che un laboratorio di una società di produzione di calcestruzzo ordinario o prefabbricato debba attrezzarsi per effettuare controlli sul cemento, uno su tutti lo spandimento, la finezza del cemento può accelerare la reazione di idratazione e influenzare la resistenza iniziale e il tempo di presa. Il tempo di presa, ossia il tempo necessario affinché il cemento passi dalla fase liquida a quella solida. è cruciale per il controllo della lavorabilità del cemento in condizioni cantieristiche.

Le resistenze a compressione dovranno essere controllate certamente a 1 giorno e a 56 giorni, oltre al tempo normato dei 28 giorni, questo perché le resistenze iniziali saranno fortemente influenzate dalla tipologia del cemento utilizzato e l’idratazione sarà influenzata dalle aggiunte minerali (ceneri, pozzolane, fumi di silice, loppe d’altoforno).

Queste prove sono fondamentali non solo per assicurare che il cemento soddisfi le specifiche tecniche, ma anche per validare e garantire attraverso test rigorosi prestazioni affidabili e sostenibili in applicazioni pratiche.