Svelare i segreti del cemento

Il cemento è senza dubbio un materiale cruciale nel nostro settore edile. Conoscete la storia del cemento? Questo articolo vi guiderà attraverso l'evoluzione del cemento. Inoltre, la manipolazione del cemento può generare polvere di silice nociva, quindi è consigliabile indossare maschere protettive antipolvere. è necessario per salvaguardare i tessuti polmonari dai danni dovuti a un'esposizione prolungata.

Cos'è il cemento?

Il cemento è una sostanza in polvere che, mescolata con acqua, forma una pasta che indurisce sia all'aria che sott'acqua. Agisce come legante, tenendo insieme materiali come sabbia e ghiaia.

Storia del cemento

La storia del cemento risale al 1756, quando l'ingegnere britannico J. Smeaton scoprì che il calcare contenente argilla produceva un materiale in grado di indurire sott'acqua. Questo pose le basi teoriche del cemento moderno.

Nel 1796, l'inventore britannico J. Parker produsse un cemento marroncino dal marmo, noto come cemento romano. Questo cemento aveva un'eccellente resistenza all'acqua e proprietà di presa rapida, rendendolo ideale per le costruzioni subacquee.
Nel 1813, l'ingegnere civile francese Louis Vicat scoprì che una miscela di calce e argilla in un rapporto di 3:1 produceva il cemento migliore.
Nel 1824, il muratore britannico Joseph Aspdin inventò il cemento Portland e ne ottenne il brevetto. Combinò calcare e argilla, li cosse in una fornace e macinò la miscela fino a ottenere una polvere fine. Chiamato così per la sua somiglianza con la pietra dell'isola di Portland, questo cemento rivoluzionò l'industria edile grazie alle sue proprietà superiori.
Nel 1871, il Giappone costruì il suo primo cementificio, segnando l'inizio dell'industria del cemento. Nel 1877, l'ingegnere britannico Frederick Ransome migliorò il forno rotativo, facendo progredire ulteriormente la tecnologia di produzione del cemento. Nel 1893, gli inventori giapponesi Hideki Endo e Saburo Utsumi svilupparono un cemento Portland resistente ai solfati per l'uso in acqua di mare.
Nel 1907, il francese Jules Bied sviluppò il cemento di bauxite sostituendo l'argilla con la bauxite, per il suo elevato contenuto di ossido di alluminio.

Nel corso del XX secolo, gli sforzi per migliorare il cemento Portland hanno portato allo sviluppo di cementi specializzati, come quelli ad alto tenore di allumina e vari altri tipi per specifiche esigenze costruttive. Entro il 2007, la produzione globale di cemento ha raggiunto circa 2 miliardi di tonnellate all'anno. Nell'aprile 2023, gli scienziati della Washington State University negli Stati Uniti hanno creato un nuovo cemento a emissioni negative di carbonio, incorporando biochar ecologico.

Composizione del cemento

I principali componenti chimici del cemento Portland sono l'ossido di calcio (CaO), il biossido di silicio (SiO₂), l'ossido ferrico (Fe₂O₂) e l'ossido di alluminio (Al₂O₂). I principali componenti minerali includono il silicato tricalcico (C₂S), il silicato bicalcico (C₂S), l'alluminato tricalcico (C₂A) e l'alluminoferrite tetracalcica (C₂AF).

Reazioni chimiche nel cemento
Quando il cemento viene mescolato con l'acqua, si verificano una serie di reazioni chimiche che formano una struttura solida. Le reazioni principali sono:
1. 3CaO·SiO2 + H2O → CaO·SiO2·H2O (gel) + Ca(OH)2
2. 2CaO·SiO2 + H2O → CaO·SiO2·H2O (gel) + Ca(OH)2
3. 3CaO·Al2O3 + 6H2O → 3CaO·Al2O3·6H2O (instabile)
3CaO·Al2O3 + 3CaSO4·2H2O + 26H2O → 3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O (ettringite)
4. 4CaO·Al2O3·Fe2O3 + 7H2O → 3CaO·Al2O3·6H2O + CaO·Fe2O3·H2O

Presa e falsa presa del cemento

La presa rapida del cemento si riferisce a un indurimento precoce anomalo o a un irrigidimento prematuro. Le alte temperature possono disidratare il gesso, perdendone la capacità di regolare il tempo di presa. La falsa presa si verifica spesso a causa delle alte temperature durante la macinazione, che causano la disidratazione del gesso in emiidrato. Quando miscelato con acqua, l'emiidrato reagisce rapidamente formando una struttura cristallina, causando la presa dell'impasto. Anche il cemento ad alta alcalinità può presentare una falsa presa a causa della rapida formazione di solfato di potassio e cristalli di gesso. A differenza della presa rapida, la falsa presa rilascia un calore minimo e una miscelazione vigorosa può ripristinare la plasticità dell'impasto senza comprometterne la resistenza.

Perché è necessario indossare una maschera antipolvere ?

Nel cemento, uno dei componenti principali, il biossido di silice (SiO₂), rappresenta un rischio per la salute dei lavoratori poiché può essere rilasciato sotto forma di polvere durante la produzione e l'utilizzo del cemento. L'esposizione prolungata ad alte concentrazioni di polvere di biossido di silice può portare alla silicosi, una grave malattia polmonare professionale. La silicosi danneggia i tessuti polmonari, causando danni e disfunzioni respiratorie permanenti.

Pertanto, durante la manipolazione del cemento, i lavoratori devono indossare maschere appropriate per prevenire l'inalazione di polvere di biossido di silice. Ciò è particolarmente importante negli ambienti in cui il cemento richiede taglio o macinazione, poiché le concentrazioni di polvere possono essere più elevate, rendendo necessarie ulteriori precauzioni per proteggere la salute respiratoria. Scegliere il tipo di maschera corretto e garantire la corretta vestibilità è essenziale per filtrare efficacemente le particelle di polvere dall'aria, riducendo il potenziale impatto sulla salute dei lavoratori.

Il motivo per cui le maschere BASE CAMP MASK sono adatte ai lavori in cemento risiede in alcune caratteristiche chiave:

1. Filtrazione efficace di polvere e particelle :

Il filtro BASE CAMP è dotato di un doppio strato di strati melt-blown con elettroni ad adsorbimento elettrostatico che filtrano efficacemente fino al 99,6% di particelle solide e polvere. Questo permette alla maschera di fornire un'efficace protezione dalla filtrazione delle particelle, rendendola una maschera facciale filtrante per l'edilizia, adatta per lavori in cemento.

2. Riduzione di odori e gas :

Il carbone attivo presente nel filtro può assorbire alcuni gas e odori, contribuendo a migliorare la qualità dell'aria nell'ambiente di lavoro. I lavori in cemento possono produrre odori o gas nocivi, e il carbone attivo presente nella maschera può agire come un detergente, garantendo un ambiente respiratorio più confortevole.

3. Comfort e adattabilità :

Le maschere BASE CAMP sono progettate per il comfort: la nostra nuova maschera BASE CAMP M Pro è dotata di una fascia per la testa completamente regolabile e di clip nasali per garantire una vestibilità aderente. Questo design offre un'eccellente adattabilità, consentendo di indossare la maschera per lunghi periodi durante i lavori in cemento senza causare disagio e mantenendola saldamente in posizione.

Nuovo calcestruzzo ecologico a emissioni negative di carbonio

Gli scienziati della Washington State University hanno sviluppato un nuovo calcestruzzo a emissioni negative di carbonio, incorporando biochar ecologico. Questo calcestruzzo mantiene la resistenza del calcestruzzo tradizionale e offre un migliore isolamento, riducendo il consumo energetico e le emissioni di carbonio. Considerando che l'industria globale del cemento emette circa 2,8 miliardi di tonnellate di CO2 all'anno, questo nuovo calcestruzzo potrebbe ridurre significativamente le emissioni di carbonio, offrendo vantaggi sia ambientali che economici.

Pubblicata nell'ultimo numero di " Materials Letters ", questa innovazione ha suscitato grande attenzione ed elogi da parte delle organizzazioni ambientaliste globali. Si prevede che questo cemento a emissioni negative di carbonio sarà ampiamente adottato in futuro, promuovendo lo sviluppo sostenibile nell'industria del cemento e contribuendo agli sforzi globali per la riduzione delle emissioni di carbonio.