I leganti Leganti Materiali capaci di legare insieme

I leganti

Leganti • Materiali capaci di legare insieme materiali “slegati” • La massa plastica subisce nel tempo un irrigidimento • Al termine del processo di indurimento, la massa raggiunge elevate resistenze meccaniche Leganti • Caratteristiche comuni: Aerei: Idraulici: induriscono solo a contatto con aria Possono indurire anche a contatto con acqua – Sono costituiti da polveri fini – Le polveri miscelate con acqua formano sospensioni plastiche e fluide – La massa solidificata mantiene la forma del getto originario

Leganti aerei ed idraulici • Leganti aerei: – Calci aeree, gesso, cemento magnesiaco • Leganti idraulici – Calci idrauliche, cementi • Si distinguono due fasi nel processo di irrigidimento: – Presa: il materiale acquisisce proprietà tali da mantenere la forma impartita. La fase dure in genere poche ore – Indurimento: il materiale acquisisce le proprietà finali. Può durare mesi o anni

Il gesso • Il gesso impiegato nel settore delle costruzioni (gesso d’opera) è costituito da solfato di calcio emi-idrato o anidro • Il materiale è ottenuto partendo da rocce, tra cui la principale è la pietra di gesso • La pietra di gesso è costituita principalmente da gesso bi-idrato e impurezze

Preparazione del gesso • La pietra di gesso è estratta in blocchi e macinata • Successivamente, la pietra di gesso viene cotta • Durante la cottura, si ottengono le forme emi-idrate (a T=128°C) e anidre (a T=163°C) • Entrambe le reazioni sono endotermiche (richiedono l’apporto di calore)

Preparazione del gesso • Il solfato di calcio emiidrato si può presentare in due forme: e • La forma si ottiene riscaldano il gesso bi-idrato in ambiente umido. E’ costituita da cristalli più grossi • La forma si ottiene quando si opera in ambiente secco. E’ formata da cristalli finissimi • La forma necessita di una maggiore quantità di acqua di impasto, e tende a dare malte con maggiore ritiro, e minori proprietà meccaniche

Presa del gesso • Il gesso, sia nella sua forma emi-idrata che anidra, viene miscelato con acqua • L’impasto indurisce a causa della formazione di gesso bi-idrato • Il composto finale del processo di idratazione è uguale a quello da cui si parte per produrre il legante!!! • I cristalli di gesso bi-idrato che si formano durante l’idratazione sono fortemente intrecciati

Velocità di presa • Perché avvenga la reazione del gesso emi-idrato, servono 1. 5 moli di H 2 O (24 g/mole) • Una mole di gesso emi-idrato pesa 145 g • 24/145=16. 5% in peso di acqua • Perché avvenga la reazione del gesso anidro, servono 2 moli di H 2 O (36 g) • Una mole di gesso anidro pesa 136 g • 36/136=26. 5% in peso di acqua • In pratica si aggiunge un eccesso di acqua (tra il 30 ed il 100%) per dare buona lavorabilità alla malta • L’idratazione del gesso emi-idrato è molto veloce (pochi minuti) • L’idratazione del gesso anidro è più lenta (inizia dopo 15 minuti e termina dopo circa 1 h)

Proprietà • Le proprietà meccaniche dipendono dal rapporto acqua/gesso e dalle condizioni di umidità • Aumentando il contenuto di acqua e l’umidità si riducono le caratteristiche meccaniche • Le proprietà dipendono anche dalla composizione: – Il gesso emi-idrato è la forma più reattiva con acqua, reagisce completamente e richiede poca acqua per completare l’idratazione. Per questo motivo il gesso contenuto di emi -idrato maggiore ha migliori caratteristiche meccaniche – Il gesso anidro non reagisce completamente e richiede più acqua – Per questo motivo il gesso viene cotto a temperature inferiori a 180°C , in modo da ottenere principalmente gesso emi-idrato • L’indurimento avviene con aumento di volume, 0. 3 -1. 5% (no problemi di ritiro) • La presenza di acqua fa si che il gesso resista molto bene al fuoco. Quando si riscalda, l’effetto del calore fa si che il materiale perda l’acqua di impasto, il che richiede una certa quantità di calore

Tipi di gesso • I gessi si distinguono in base a: – – Temperatura di cottura Purezza del materiale di partenza Finezza di macinazione Tempo di presa • In genere, i gessi cotti a temperature minori (130°C) sono i più pregiati, perché hanno il contenuto maggiore di emi-idrati • I gessi cotti a temperature maggiori (170°C) hanno una prevalenza di specie anidre, e sono quindi più economici e meno performanti

15 compressione 10 5 trazione 10 Resistenza (MPa) Proprietà del gesso compressione Acqua/gesso=0. 8 6 trazione 2 0. 55 0. 65 0. 75 Acqua/gesso 1 7 28 Tempo di stagionatura (giorni)

Calce aerea • • • Si ottiene da cottura ad elevata temperatura di calcare Il calcare in natura è presente sotto forma di Ca. CO 3 Le impurezze sono Mg. CO 3 e argille (silicati idrati di alluminio) I calcari migliori sono quelli più puri e a struttura microcristallina La cottura del calcare avviene a T>900°C, dove la reazione di dissociazione è abbastanza veloce • L’ossido estratto dai forni viene chiamato calce viva in zolle

spegnimento • La calce viva Ca. O viene sottoposta ad un processo che si chiama spegnimento, in cui viene miscelata con H 2 O • Si ottiene l’idrossido di calcio (calce spenta) con una reazione fortemente esotermica e con aumento di volume • Lo spegnimento può avvenire: – Con eccesso di acqua – Con la quantità di acqua stechiometrica • In entrambi i casi è necessario che lo spegnimento sia completo prima della messa in opera (l’aumento di volume genera sollecitazioni sulla massa che indurisce)

Spegnimento con eccesso d’acqua • In questo caso, si miscela la calce viva con più acqua di quella che serve per la stechiometria della reazione • Si ottiene una pasta morbida (grassello) dopo circa 24 h di idratazione • La pasta è costituita da una dispersione di cristalli di Ca(OH)2 in acqua • Il parametro più importante è la resa in grassello RG • Volume di grassello fresco che si ottiene spegnendo una determinata massa di calce viva

Spegnimento con eccesso d’acqua • RG = Volume del grassello/ Massa della calce viva (cm 3/g) – RG >2. 5 calci grasse • Derivano da calci più pure a grana fine – 1. 5<RG <2. 5 calci magre • Derivano da calcari meno puri o a grana grossa • Le calci più grasse sono migliori perchè possono essere miscelate con un contenuto di acqua maggiore, dando masse più plastiche

Spegnimento con acqua stechiometrica • Direttamente negli stabilimenti di produzione della calce viva, viene aggiunto il quantitativo di acqua stechiometrico perché avvenga la reazione di spegnimento (si ottiene calce idrata in polvere) • Lo sviluppo di calore e l’aumento di volume provocano la disgregazione dei granuli di calce, ottenendo una polvere molto fine • L’acqua in eccesso necessaria ad ottenere il grassello viene aggiunta prima della posa in opera

Presa della calce • Prima della posa in opera, il grassello viene miscelato con sabbia (inerte) • Nella prima fase (presa) l’acqua in eccesso del grassello evapora • Nella seconda fase (indurimento) avviene la reazione di carbonatazione della calce con anidride carbonica • La reazione comporta una diminuzione di volume • Anche in questo caso, il composto dopo indurimento ha la stessa composizione del prodotto di partenza