Cemento a base di argilla calcinata e calcare: opportunità e criticità

La produzione e l’impiego di cementi a bassa emissione di CO₂ è un tema estremamente attuale per la salvaguardia ambientale e per il benessere del pianeta.

Recentemente si è svolta nel 2020 una conferenza internazionale RILEM dedicata alle tecnologie innovative per lo sviluppo sostenibile nelle costruzioni (3rd International Conference on Innovative Technologies for Clean and Sustainable Development – ITCSD 2020) dove è stato affrontato proprio questo tema e da cui è tratto un articolo a firma di autori indiani di cui ritengo interessante riportare i contenuti essenziali per una diffusione a livello italiano e per una maggiore conoscenza di chi opera nel mercato delle costruzioni. 

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Limestone Calcined Clay Cement: Opportunities and Challenges

Cemento a base di argilla calcinata e calcare: opportunità e criticità

Environmental Science

Publisher: Springer Singapore
Publication Name: RILEM Bookseries

S. Bishnoi - Department of Civil Engineering, Indian Institute of Technology Delhi, New Delhi 110016, India / e-mail: bishnoi@iitd.ac.in
S. Maity - Development Alternatives, Tara Crescent, Qutub Institutional Area, B-32, New Delhi 110016, India /e-mail: smaity@devalt.org

© RILEM 2020

S. Bishnoi (ed.), Calcined Clays for Sustainable Concrete, RILEM Bookseries 25,

Leggi l'articolo originale 

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I nuovi cementi a base di argilla calcinata come alternativa ai cementi tradizionali

Dopo una breve introduzione sulla necessità di contenere il più possibile le emissioni di CO₂ nell’industria del cemento, gli autori sottolineano la disponibilità di una nuova tipologia di cemento denominato con la sigla LC3 (Limestone Calcined Clay Cement) la cui tecnologia, basata sull’azione combinata e sinergica di tre componenti principali, il clinker, l’argilla calcinata e il calcare macinato, si sta sviluppando in tutto il mondo.

Questo nuovo tipo di cemento contiene, quindi, un contenuto di clinker molto più basso (anche inferiore al 50%) rispetto agli odierni cemento portland tipo I e tipo II e cemento pozzolanico tipo IV (si veda la normativa europea sui cementi EN197), arrivando a ridurre le emissioni di CO₂ anche del 30%.

Quali vantaggi ha il cemento LC3

Molteplici potrebbero essere i vantaggi tecnici legati all’impiego di cemento LC3 nel calcestruzzo, quali:

• sviluppo più veloce delle resistenze meccaniche (tempi di scassero più rapidi);
• minore durata della stagionatura dei getti (minore influenza della manodopera);
• una maggiore coesività e resistenza alla segregazione delle miscele (maggiore tolleranza sulle eventuali variazioni del contenuto di acqua nel calcestruzzo)
• una maggiore resistenza agli attacchi chimici (aumento della durabilità);
• una minore permeabilità all’acqua (maggiore utilizzo in calcestruzzi destinati ad opere di fondazione a contatto con acque di falda);
• un più basso calore d’idratazione (getti massivi).

Tra i vantaggi commerciali viene evidenziata la maggiore disponibilità delle materie prime, in particolare dell’argilla utilizzata per la produzione del cemento LC3, potendo provenire anche dagli scarti di varie attività minerarie. Anche il calcare utilizzato potrà essere più facilmente reperibile, avendo un più basso grado di purezza rispetto a quello impiegato per la produzione del clinker di cemento Portland. Infatti, eventuali impurità quali quarzo e minerali argillosi non influenzano negativamente la qualità del cemento LC3. Oltre a questi fattori, gli autori affermano che un’ulteriore importante proprietà del cemento LC3 è quella di ridurre la quantità di clinker in siti di produzione dove materiali come la cenere volante o la loppa granulare macinata non sono disponibili o sono molto costose e questo vale, ovviamente, anche per la produzione del calcestruzzo.

E le criticità?

Esistono tuttavia delle criticità sia tecniche sia commerciali sull’utilizzo del cemento LC3. Gli autori si soffermano su alcuni aspetti fondamentali, quali:

• la mancanza di sufficienti esperienze di campo rispetto alla storia più che centenaria dei cementi tradizionali;
• lo sviluppo di una nuova normativa specifica;
• i test di laboratorio ancora poco numerosi per la verifica dei requisiti tecnici e delle aspettative tecniche da parte degli utilizzatori nel mercato (produttori di ready mix, prefabbricatori, progettisti);
• una maggiore richiesta d’acqua e conseguentemente un maggior consumo di additivi riduttori d’acqua rispetto ai cementi tradizionali;
• un potenziale maggior rischio di corrosione indotta da carbonatazione delle armature nelle strutture di cemento armato;
• una possibile riduzione delle resistenze meccaniche a lungo termine in generale, maggiormente evidente in calcestruzzi maturati in condizioni di temperatura superiori ai +40°C;
• una possibile riduzione della durabilità delle strutture in cemento armato a causa di una maggiore porosità della microstruttura nei legami che si sviluppano durante l’idratazione;
• il costo di produzione tendenzialmente maggiore rispetto ai cementi tradizionali a causa di maggiori investimenti da parte dei produttori sia nel processo produttivo che nella scelta più accurata delle materie prime.

Infine, gli autori sottolineano come alcuni fattori di mercato possono influire negativamente sullo sviluppo commerciale del cemento LC3. Poiché, infatti, alcune caratteristiche del cemento LC3 possono essere molto differenti rispetto a quelle del cemento tradizionale (colore, finezza, aspetto superficiale di finitura, tempi di presa, etc..) la natura conservativa del mercato delle costruzioni può rallentare in modo significativo l’adozione del nuovo cemento tra gli utilizzatori.

Un commento ai contenuti dell’articolo

L’articolo riporta delle considerazioni estremamente interessanti ed altrettanto corrette circa lo sviluppo dei cementi cosiddetti LC3.

L’articolo, infatti, descrive sia gli aspetti positivi che quelli negativi di questi nuovi cementi. Per quanto riguarda le criticità, particolare attenzione deve essere posta sugli aspetti normativi che sono ancora in fase di definizione e sulle verifiche di laboratorio attraverso prove mirate che dimostrino l’idoneità del cemento LC3 a soddisfare le esigenze del mercato tecnicamente e commercialmente.

Sia l’attività di sviluppo di una normativa adeguata sia l’attività di verifica tecnica tramite prove di laboratorio, cose tra loro strettamente legate, devono necessariamente essere condotte dai produttori e possibilmente in collaborazione con altri enti di ricerca pubblici e privati operanti nel settore della chimica del cemento e nella tecnologia del calcestruzzo. A questo riguardo anche le grandi aziende attive nella chimica per le costruzioni devono dare il loro contributo a sviluppare nuove tecnologie di prodotti che aiutino a superare le criticità tecniche riportate nell’articolo.

A livello europeo e a livello italiano, alcuni grandi produttori di cemento stanno verificando il processo produttivo dei cementi LC3 attraverso impianti su piccola scala. È quindi auspicabile che campioni di cemento rappresentativi di queste produzioni possano essere testati in modo da iniziare a colmare il gap tra gli aspetti teorici e gli aspetti pratico-operativi, operazione assolutamente necessaria per convincere i clienti finali nel mercato (produttori di calcestruzzo preconfezionato, prefabbricatori, imprese e progettisti) ad utilizzare questo nuovo tipo di cemento.