Calcestruzzo, cemento e calce: le materie prime dell’edilizia

Cemento, calcestruzzo e calce sono materiali differenti, diversi anche per la loro composizione e funzionalità. Nonostante ciò, molto spesso si usano in modo errato, soprattutto confondendo il cemento con il calcestruzzo. Si tratta, in ogni caso, di materiali che svolgono ruoli fondamentali nella realizzazione degli edifici contemporanei e che è importantissimo conoscere.

Per approfondire il tema, non si può che parlare di leganti e di come abbiano fatto la differenza nella storia dell’architettura.

Cemento vs calcestruzzo: quali sono le differenze

Come anticipato, molto spesso si parla di cemento e calcestruzzo come se fossero la stessa cosa.

In realtà, il cemento è uno dei componenti necessari per ottenere il calcestruzzo. Si tratta, infatti, di un legante. Ne esistono di diverse tipologie e composizioni, ma quello più utilizzato nel mondo dell’edilizia civile di oggi è sicuramente il cemento Portland.

In ogni caso, la pasta cementizia, ottenuta con cemento e acqua, può essere miscelata con altri materiali inerti, così da ottenere nuovi composti, tra cui ad esempio la malta di cemento o, appunto, il calcestruzzo.

La differenza tra cemento e calcestruzzo, quindi, è decisamente importante e consiste proprio nella natura e nelle modalità di utilizzo di questi materiali. Il termine corretto da utilizzare quando si parla dei materiali utilizzati per la realizzazione di una struttura di un edificio, pertanto, è calcestruzzo, non cemento.

Che cos’è il cemento e come si realizza

Il termine cemento, in realtà, indica un insieme di materiali simili per composizione e caratteristiche. Con cemento, infatti, si intende un legante idraulico che, se miscelato con acqua, dà origine ad una pasta con capacità adesive e che si indurisce.

I materiali utilizzati, però, possono essere differenti. L’utilizzo dei primi leganti in edilizia risale addirittura all’epoca degli Egizi nel III millennio a.C. Il cemento Portland, che ancora oggi è il più utilizzato, nasce nel 1824 a York, che realizzò cemento idraulico a lenta presa.

Il cemento si compone di silicati e alluminati di calcio, ottenuti dalla cottura di calcare, argilla o marna. Questo materiale, denominato clinker, è macinato con del gesso e venduto in polvere. Questa polvere, in fase di utilizzo, viene miscelata con dell’acqua, che lo idrata e genera una reazione chimica con i granelli di polvere, che si uniscono l’uno all’altro. Questo impasto, a sua volta viene miscelato con altri ingredienti, come sabbia e ghiaia, per ottenere materiali quali calcestruzzo o malta di cemento.

Chiaramente, nel tempo la tecnologia – e anche la normativa – si è evoluta e oggi la norma UNI EN 197-1 classifica tutte le tipologie di cemento, a seconda della composizione e della resistenza.

Tipi di cemento secondo UNI EN 197-1 e UNI EN 197-5

Per quanto il cemento più diffuso e utilizzato sia il Portland, la normativa individua differenti tipologie di cemento.

La norma UNI EN 197-1:2011, identifica 27 distinti prodotti di cementi comuni, per i quali sono individuati costituzione e classe di resistenza, che in totale sono 9.

I principali costituenti dei cementi indicati dalla norma sono clinker di cemento Portland, loppa granulata d’alto forno, pozzolana naturale, pozzolana naturale calcinata, cenere volante silicea, cenere calcica, scisto calcinato e fumi di silice. È chiaro che non possono che derivare differenti tipologie di cemento, a seconda dei costituenti utilizzati, che la norma classifica in categorie:

• CEM I cemento Portland, con un solo costituente, il clinker, per almeno il 95%;
• CEM II cemento Portland composito, con clinker per almeno il 65%;
• CEM III cemento d’alto forno, con una percentuale di loppa d’altoforno dal 36% al 95%;
• CEM IV cemento pozzolanico, con contenuto di materiale pozzolanico dall’11% al 55%;
• CEM V cemento composito, ottenuto per simultanea aggiunta di clinker di cemento Portland (dal 20% al 64%), di loppa d’altoforno (dal 18% al 50%) e di materiale pozzolanico (dal 18% al 50%).

Questa suddivisione è stata effettuata sulla base di quanto in uso in Europa al momento dell’emanazione della normativa. Con l’evoluzione del mercato e delle sue esigenze, si è poi valutata la necessità di concentrarsi su nuove tipologie di cemento, differenti da quelle regolamentate fino a quel momento.
La norma UNI EN-197-5:2021, infatti, riguarda differenti tipologie di cemento, ottenuti con combinazioni differenti dei costituenti indicati in precedenza. Lo scopo era quello di ottenere proprietà e caratteristiche in linea alle nuove necessità, ad esempio in termini di ecologia e impronta di carbonio.

Si introducono così due nuove categorie di cemento:

• CEM II /C-M Cemento Portlant composito, con un contenuto di clinker ridotto;
• CEM VI Cemento composito, costituito con clinker, loppa e un terzo costituente come pozzolana naturale, cenere volante silicea o calcare.

Per classificare i cementi in base alla classe di resistenza si fa riferimento alla finezza di macinazione dello stesso e alla percentuale di silicato tricalcico rispetto a quello bicalcico. Maggiore è la finezza di macinazione del cemento più rapido sarà lo sviluppo della resistenza meccanica.

Cos’è il calcestruzzo e come è composto

Il calcestruzzo è un materiale molto conosciuto e diffuso in ambito edile, spesso chiamato con l’abbreviazione cls.
Si tratta di un materiale composto ottenuto miscelando principalmente 3 tipologie di materie prime: un legante, dei materiali inerti e l’acqua. A questi tre principali ingredienti, in base alle necessità, si possono aggiungere anche degli additivi, ovvero delle sostanze necessarie ad ottenere determinate proprietà chimiche e fisiche del prodotto finale.

In passato venivano usati come leganti la calce area o idraulica, mentre oggi il legante più comune per la realizzazione del calcestruzzo è il cemento.

Il magrone è un particolare tipo di calcestruzzo realizzato usando poco cemento. Per quanto riguarda gli inerti, questi materiali possono essere ricavati da diverse tipologie di rocce, così come si possono usare sabbia e ghiaia naturali. Se si vuole ottenere un calcestruzzo dal peso contenuto, si prediligono inerti leggeri, ad esempio derivati dall’argilla.

Col tempo il calcestruzzo può presentare problemi microfessurazioni che si possono limitare intervenendo nella protezione esterna delle superfici dei manufatti. Nel caso di degrado del calcestruzzo e dei ferri di armatura, è possibile intervenire con precise tecniche di ripristino, utilizzando i corretti materiali.

Il calcestruzzo armato

L’ampio utilizzo in edilizia deriva dalle sue proprietà e caratteristiche, che lo rendono adatto all’esecuzione di opere di diverse forme e dimensioni. Il calcestruzzo, infatti, è usato un po’ in tutti i settori dell’edilizia, dal residenziale, al terziario, fino alle infrastrutture.

Di per sé ha una forte resistenza alla compressione, mentre è più debole in trazione. Per questo, viene rinforzato con elementi in acciaio, acquisendo così il nome di calcestruzzo armato, spesso chiamato (in modo non del tutto corretto) anche cemento armato. Il calcestruzzo e i tondini di acciaio usati per l’armatura “collaborano” e nel complesso migliorano molte caratteristiche del manufatto, con un aumento della resistenza alla trazione, durabilità e possibilità di realizzare forme e strutture molto diverse.

Per questo viene usato molto anche per costruire opere come ponti, dighe e grandi costruzioni. Oltre ai pregi, va detto che il cemento armato è un materiale pesante, con scarse capacità di isolamento termoacustico e sensibilità all’umidità di risalita. Inoltre, richiede precisi calcoli a livello progettuale e nel tempo, nonostante la sua resistenza, è soggetto a degrado e quindi richiede una corretta manutenzione.

Non solo cemento: la calce, un legante con una storia antica

La calce è un materiale molto usato in edilizia ed è un legante, come il cemento. Questo prodotto viene realizzato attraverso la cottura ad altissime temperature di marmo, calcare, conchiglie o comunque tutti materiali contenenti carbonato di calcio.

La calce viene impiegata in edilizia da secoli ed è stata in parte sostituita dall’utilizzo del cemento. Oggi, la riscoperta della calce si deve soprattutto alla sua naturalezza, che la rende perfetta per interventi di bioedilizia e di restauro. Quando la calce viene utilizzata come base per una malta, il prodotto finale ha ottime proprietà di traspirabilità, elasticità e di adesione al supporto. Per le sue caratteristiche, poi, oltre che in edilizia, la calce, viene usata in molti altri ambiti, ad esempio per disinfettare gli ambienti, per depurare le acque, per correggere i terreni aridi.

A seconda del processo di produzione si possono distinguere diverse tipologie di calce. La calce aerea, ad esempio, è definita tale in quanto indurisce in presenza di anidride carbonica. Quando la calce viva, ovvero il materiale ottenuto cuocendo ad elevate temperature le rocce calcaree, viene spenta con acqua, allora si parla di calce idrata.

Da questa deriva la calce idraulica, che ha la capacità di indurire in presenza di acqua. Infine, aggiungendo alla miscela particolari additivi e materiali come la pozzolana, si ottiene la calce idraulica artificiale.

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