La differenza principale tra calcestruzzo e cemento è che il calcestruzzo è un materiale composito fatto di acqua, aggregato e cemento. Il cemento è una polvere molto fine composta da calcare e altri minerali, che assorbe l’acqua e funge da legante per tenere insieme il calcestruzzo. Mentre il cemento è un materiale da costruzione a sé stante, il calcestruzzo non può essere realizzato senza cemento. I due termini sono spesso usati erroneamente in modo intercambiabile, ma calcestruzzo e cemento sono prodotti nettamente separati.
Cemento
Il cemento è composto da calcare, calcio, silicio, ferro e alluminio, tra gli altri ingredienti. Questa miscela viene riscaldata in grandi forni a circa 2,700 ° F (1,482 ° C) per formare un prodotto noto come clinker, che assomiglia grosso modo ai marmi. Questi vengono macinati in polvere e viene aggiunto gesso, creando la sostanza grigia simile alla farina nota come cemento. Quando l’acqua viene aggiunta al cemento, innesca un processo chimico che gli consente di indurire.
Cemento Portland
Esistono molti tipi diversi di cemento, ma il tipo più comunemente usato nelle costruzioni è il cemento Portland. Joseph Aspdin della Gran Bretagna sviluppò il materiale da costruzione nel 1700, quando scoprì che l’aggiunta di argilla al calcare e il surriscaldamento della miscela consentivano alla miscela risultante di fissarsi ovunque. Il cemento Portland è un tipo di cemento idraulico, il che significa che quando viene aggiunta acqua, inizia una reazione chimica che non dipende da quanta acqua c’è. Ciò consente al cemento di indurirsi sott’acqua e rimanere forte anche in condizioni di bagnato. I diversi tipi di cemento idraulico sono principalmente utilizzati nel calcestruzzo e nelle malte.
calcestruzzo
Il calcestruzzo, al contrario, è un materiale da muratura che utilizza il cemento per legare insieme pietrisco, roccia e sabbia, chiamato anche aggregato. Il cemento costituisce dal 10% al 15% della massa totale del calcestruzzo; le proporzioni esatte variano a seconda del tipo di calcestruzzo da realizzare. L’aggregato e il cemento vengono miscelati accuratamente con acqua, che avvia la reazione chimica provocando l’indurimento e la presa del cemento. Prima che ciò accada, la miscela di calcestruzzo può essere versata in uno stampo in modo che si indurisca in una forma specifica, sia essa un blocco o una lastra.
Il tempo necessario per la presa del calcestruzzo dipende in parte dalla quantità di gesso aggiunta alla miscela. Questo tempo può essere accelerato aggiungendo cloruro di calcio o rallentato aggiungendo zucchero. Questi composti agiscono influenzando lo sviluppo dei cristalli indurenti che si formano come set di cemento. Il calcestruzzo esposto a condizioni di congelamento e scongelamento può avere ulteriori sostanze chimiche aggiunte per aiutare a prevenire le fessurazioni.
Rapporti calcestruzzo e cemento
Le proprietà del calcestruzzo dipendono molto dal rapporto tra aggregato-cemento-acqua nell’impasto. Il rapporto acqua/cemento è il più importante, poiché poca acqua renderà difficile la lavorazione del calcestruzzo, mentre troppa indebolirà il prodotto finale. Questo rapporto si calcola con la seguente equazione:
r = 8.33 qH2O / Wc
In questo calcolo, r è il rapporto, qH2O è la quantità di acqua in galloni americani e Wc è il peso del cemento in libbre. Per l’indurimento del calcestruzzo è richiesto un rapporto di almeno 0.25, mentre i valori da 0.35 a 0.4 sono tipici per la maggior parte delle applicazioni.
Anche l’aggregato è importante, poiché costituisce oltre il 60% di una miscela di calcestruzzo e in alcuni casi fino all’80%. Le rocce più grandi richiedono meno cemento, il che significa che è necessaria meno acqua e si può realizzare un prodotto finale più forte. L’aggregato è anche meno costoso del cemento, quindi una percentuale più elevata può abbassare il costo. In generale, un buon aggregato ha una combinazione di rocce di molte dimensioni diverse, con una dimensione media e massima specifica; queste pietre devono essere pulite e resistenti e non devono contenere argilla o altri minerali che possono assorbire l’acqua.
L’alto contenuto di roccia del calcestruzzo lo rende estremamente resistente e viene spesso utilizzato in pavimentazioni per piscine, grattacieli, metropolitane e lampioni, nonché marciapiedi, vialetti e strade. Gli ingredienti sia nel calcestruzzo che nel cemento sono tra i più abbondanti sulla Terra ed entrambi possono essere riciclati. La produzione di cemento richiede tuttavia una grande quantità di energia, a causa delle alte temperature richieste e l’industria è stata criticata per i suoi contributi alle emissioni di anidride carbonica.