I MATERIALI LEGANTI DELL’EDILIZIA

Tra i materiali impiegati in edilizia, per le costruzioni di edifici, opere di ingegneria, quali ponti, dighe, gallerie, trovano largo impiego i leganti quali cemento e cemento armato e per le rifiniture interne di appartamenti, anche gesso e calce.

In questa proposta didattica si vogliono proporre alcune tracce conoscitive e operative.

Obiettivi

1.      Analizzare e riconoscere le differenze tecnologiche e applicative dei materiali leganti utilizzati in edilizia.

2.      Individuare le caratteristiche principali del cosiddetto “cemento armato”.

3.      Saper applicare in semplici esperienze operative l’uso di alcuni leganti.

Contenuti

I leganti edilizi si suddividono, in aerei, cioè che induriscono solo all’aria e che comprendono calce, gesso e scagliola, e idraulici, cioè che induriscono sia nell’acqua che nell’aria e che comprendono calce idraulica, cemento e cemento a presa rapida.

La calce

Si ottiene cuocendo le rocce calcaree, ad una temperatura di 900 °C, ottenendo calce viva (ossido di calcio), che è in grado di assorbire una grande quantità di acqua, circa tre volte il suo peso, ottenendo così il ”grassello”. Industrialmente si regola l’assorbimento di acqua con un procedimento di “spegnimento“ controllato, ottenendo la calce idrata in polvere, preferibilmente più usata.

Gesso

E’ ottenuto dalla cottura della pietra da gesso, quindi ridotto in polvere, a secondo della temperatura raggiunta e del grado di macinazione si ottengono prodotti diversi. Il gesso cosiddetto, è più granuloso, grigiastro ed fa presa in pochi minuti; la scagliola, bianca, molto più fine, è usata per intonaci, stucchi artistici, cornici e rapprende intorno ai 30 minuti.

Calci idrauliche

Sono ottenute dalla cottura di calcari argillosi, di natura tale, che il prodotto risulta di facile “spegnimento”.

Cemento

Il cemento è ottenuto dalla cottura, in lunghi forni rotanti, di calcari, marne, argille, dalla quale si ottiene un prodotto chiamato, “clinker”, che macinato finemente e abbinato ad altri componenti da il prodotto finale. I cementi vengono classificati numericamente, 325, 425, 525, in base alla resistenza. Il cemento a presa rapida contiene una maggiore quantità d’argilla rispetto a quello normale e fa presa in pochi minuti, mentre l’altro completa l’indurimento anche oltre i 30 giorni. Il cemento bianco è ricavato utilizzando calcare puro o caolino, dato che la presenza nella materia prima di ossido di ferro da la caratteristica colorazione grigiastra. Il cemento mescolato con sabbia e acqua forma la malta cementizia, con ghiaia il calcestruzzo, mentre se all’interno, sono affogate apposite armature di acciaio, è detto cemento armato.

Metodi e attività

Utilizzando schemi, si presentano agli allievi, le differenze tipologiche dei leganti, il ciclo tecnologico della produzione del cemento, aerogramma delle percentuali nella malta, di cemento sabbia e acqua, che possono anche essere riprodotti dai ragazzi ai fini di una esercitazione grafica-tecnica.

Utile nella presentazione dell’unità didattica, è l’uso di audiovisivi, ottenuti con la riproduzione sul foglio lucido attraverso la stampante o fotografando in macro gli stessi schemi, presentati poi, tramite il diaproiettore. Lo stesso fenomeno di indurimento del cemento, di tipo colloidale e cristallino, può così essere presentato meglio.

La visita guidata ad un cantiere edile, magari differita nel tempo, può permettere di vedere l’ossatura di cemento armato e conoscere le varie malte e materiali utilizzati fino alla rifinitura.

La visita ad una cementeria o ad una ditta che distribuisce calcestruzzo preconfezionato, può permettere di individuare le varie proporzioni dei materiali base utilizzati, le macchine tecnologiche adibite, dal forno, al mulino a sfere, dalla autobetoniera alla pompa per il calcestruzzo.

Si possono ricercare le eventuali presenze nel passato, di fornaci esistenti nei dintorni della città, attraverso la ricerca di toponimi nelle mappe topografiche, negli archivi pubblici; visitare siti di cave funzionanti o dismesse di materiali litoidei.

Nel laboratorio di Ed. Tecnica si possono realizzare piccole casseforme per la realizzazione di modelli di trave in calcestruzzo semplice o, inserendo dei fili di acciaio rigido, di opportuno diametro, realizzare la stessa trave, in cemento armato; si possono caricare i modelli appoggiati alle estremità, con pesi (un secchio al quale viene aggiunta sempre più sabbia) e valutare la diversa resistenza alla rottura.

Si possono realizzare stampi in gesso, con strato di silicone o caucciù, per ottenere oggetti uguali da decorare.

E’ possibile realizzare mosaici utilizzando tessere fissate con malte di cemento

Ci si può recare negli uffici comunali per ricercare le normative che riguardano i leganti e verificarne in classe il contenuto. Qui si possono valutare anche i prodotti che possono essere aggiunti al cemento (loppe di fonderia, ceneri di centrali a carbone,…) ai fini della cosiddetta bioedilizia.

Lo stesso viaggio di istruzione può essere orientato in modo che i ragazzi possano visitare antichi edifici, ornati di stucchi, o con mosaici, o anche suggestive opere moderne realizzate in cemento armato.

Verifiche

Si propongono una serie di domande atte ad individuare la conoscenza delle differenze tecnologiche tra i leganti, del loro comportamento in acqua; il riconoscimento dei quattro leganti edilizi principali, gesso, scagliola, cemento, cemento a presa rapida:

1.      La differenza tra i leganti aerei ed idraulici

2.      Indicare quali leganti hanno la presa rapida e quelli a presa lenta

3.      La differenza tra il gesso e la scagliola

4.      Il gesso una volta rappreso, si può di nuovo rammollire?

5.      Quali sono i componenti principali del cemento

6.      Dove vengono arrostiti i materiali base del cemento

7.      Definisci il termine clinker

8.      Indica le percentuali di cemento, sabbia, acqua di una buona malta cementizia

9.      Che funzione hanno i tondini di acciaio nelle travi di cemento armato?

10. Attraverso quali fenomeni il cemento indurisce?

Inoltre in laboratorio si può valutare l’abilità all’uso dei vari leganti utilizzati nelle diverse esperienze.

E’ inoltre opportuno che, ad ogni visita guidata, i ragazzi prendano appunti per realizzare la relazione, corredata di schemi e termini tecnici incontrati.

La realizzazione in tavole grafiche di schemi, la completezza espositiva degli argomenti proposti nelle lezioni e raccolti nel quadernone, completata dal glossario dei termini nuovi e non conosciuti, possono essere verificate.

Discipline coinvolte

Storia, ricerca in archivio pubblico; Ed. Civica, le leggi di riferimento; Geografia, toponimi di vecchie fornaci, visite a cave di materia prima; Ed. Artistica realizzazione di mosaici e modelli in stampo; Italiano, lettere varie di richieste, articoli per i giornali locali sulle attività espletate; Ed. Ambientale, calchi impronte di animali selvatici, bioarchitettura, impatto paesaggistico di cave; Scienze, gli elementi dei materiali leganti, i fenomeni colloidali e di cristallizzazione .

Per saperne di più

Legge del 26.5.1965 “Caratteristiche tecniche e requisiti dei leganti idraulici”

Decr. Min.le 27.7.85 “Norme per l’esecuzione di opere di cemento armato…”

Decr. Min.le 13.9.99 su nuove norme per la prova dei cementi.

Scrivere ad A.I.T.E.C. Associazione Italiana Tecnico Economica del Cemento, via di S. Teresa 23, 00198 Roma o via Borgonuovo 12 , 20121 Milano.

Prof. Giuseppe Dini