Ce­mento spe­ciale CEM III/B

Il CEM III/B, prezioso per il genio civile e gli elementi massicci, nell'edilizia non offre particolari vantaggi. Ecco i pro e i contro, nella presa di posizione della commissione SIA 262 «Costruzioni di calcestruzzo».

Date de publication
17-04-2023
Yves Schiegg
ing. civ. dipl. ETH/SIA, membro della commissione incaricata della norma 262 Costruzioni di calcestruzzo, direttore dell’azienda TFB AG
Winnie Matthes
dipl. in mineralogia presso la TU Bergakademie Freiberg, membro del gruppo di lavoro Calcestruzzo, TFB AG

In ragione delle sue ridotte emissioni di CO2, il cemento CEM III/Bviene spesso prescritto per la realizzazione di calcestruzzi destinati all'edilizia. Tuttavia, sotto il profilo tecnico, questo tipo di cemento non è in grado di soddisfare pienamente le esigenze poste dal settore edile. Di fatto, il CEM III/B è composto per la maggior parte (66-80%) da loppa granulata d'altoforno, una componente che non viene prodotta nel nostro Paese, ma deve essere importata. Inoltre, visto il caro energia che ha colpito l’Europa, la loppa scarseggia sempre di più. Per questo motivo il CEM III/B non va impiegato su larga scala, come «cemento di massa». Insomma, bisogna sempre considerare se esso apporti o no un vantaggio concreto sul piano tecnico. Di fatto, dai calcestruzzi impiegati nell'edilizia, ci si attende soprattutto due qualità: una presa rapida, per poter avanzare velocemente con i lavori, e un alto grado di resistenza alla carbonatazione. Da questo punto di vista, il cemento CEM III/B, a ridotto contenuto di clinker e più lento nella presa, risulta però decisamente meno interessante.

Cemento speciale per il genio civile

Il CEM III/B è un cemento speciale destinato ai lavori del genio civile e che ben si presta alla realizzazione di elementi costruttivi massicci. I calcestruzzi adatti alle opere del genio civile attestano infatti un elevato contenuto di cemento ma un ridotto contenuto d'acqua, ciò per garantire un copriferro maggiore. A questo proposito, il cemento CEM III/B, grazie alle sue caratteristiche del tutto uniche, come il basso calore di idratazione e la sua elevata durabilità in caso di aggressione chimica oppure di reazione alcali-aggregati (RAA), si rivela un prezioso alleato garantendo all’opera un'elevata durata di vita, all’insegna della sostenibilità.

Ai sensi della norma SN EN 197-1, il CEM III/B è un cemento composito che, con una percentuale del 20-34%, contiene relativamente poco clinker di cemento Portland. Essendo prodotto attraverso la cottura del calcare e di altri materiali grezzi, il clinker figura, di fatto, tra le componenti del cemento con le più elevate emissioni di CO2. Per ridurre al massimo le emissioni di CO2 legate alla costruzione, si opta quindi volentieri per cementi possibilmente poveri di clinker, e uno di questi è proprio il CEM III/B. Un’indicazione di questo genere, per quanto concerne il cemento da utilizzare, è ammessa ai sensi della SN EN 206:2013+A2:2021, capoverso 6.3.2, per un calcestruzzo dotato di caratteristiche specifiche. Tuttavia, quando la committenza prescrive l’impiego di CEM III/B per la realizzazione di un’opera, e ciò esclusivamente in ragione del fatto che esso ha una minore impronta di carbonio, il rischio è spesso quello di semplificare un po’ troppo le cose e di fare di tutta l’erba un fascio. Qui di seguito ne spiegheremo i motivi.

In virtù dell’elevato tenore di loppa granulata d’altoforno, il CEM III/B attesta caratteristiche tecniche che, come detto, si rivelano particolarmente preziose nelle opere del genio civile e nel caso di elementi massicci, caratteristiche che nessun altro tipo di cemento Portland composito è in grado di offrire in questa stessa misura.

1° vantaggio: basso calore di idratazione

Dato che la loppa granulata d’altoforno è una componente del cemento che è sì reattiva, ma reagisce lentamente, durante la prima fase di indurimento i cementi CEM III/B sviluppano solo poco calore. In questo modo all’interno dei calcestruzzi con un elevato spessore degli elementi costruttivi, i cosiddetti cementi massicci, la temperatura può essere efficacemente ridotta, evitando il rischio di fessurazioni di natura termica. Anche nel caso in cui l’ambiente circostante presenti elevate temperature, ad esempio all’interno di una galleria, il calcestruzzo contenente CEM III/B offre eccellenti prestazioni.

2° vantaggio: elevata durabilità in caso di aggressione chimica e di reazione alcali-aggregati

Con l’idratazione, il CEM III/B contenuto nel calcestruzzo forma una struttura molto densa che ostacola sensibilmente la penetrazione di soluzioni contenenti elementi aggressivi, tra questi i solfati, i cloruri o gli alcali. La minore porosità della struttura permette di ridurre in modo efficace anche la circolazione dell'acqua interstiziale all’interno del calcestruzzo, il che impedisce concretamente la distruttiva reazione alcali-aggregati. Non da ultimo, le sostanze nocive, ad esempio gli alcali, possono essere inglobate e fissate nei prodotti di idratazione della loppa granulata d’altoforno.

3° vantaggio: colore chiaro

Una volta asciutte, le superfici in calcestruzzo a base di CEM III/B e non sigillate presentano una colorazione molto chiara (off-white) che si avvicina alla tonalità dei calcestruzzi con cemento bianco. Soprattutto se combinati tra loro, i due primi vantaggi menzionati offrono entrambi caratteristiche di alto valore, nel caso di opere di genio civile ed elementi massicci, con una prestazione difficilmente raggiungibile con altri cementi Portland compositi. Inoltre, la tonalità chiara delle superfici in calcestruzzo con CEM III/B senza sigillatura si rivela interessante anche da un punto di vista architettonico ed estetico, anche se a questo proposito i cementi bianchi offrono un’alternativa migliore.

Il CEM III/B presenta però anche alcuni svantaggi che concernono soprattutto le opere edili.

1° svantaggio: presa lenta

Il CEM III/B attesta una velocità di indurimento decisamente inferiore rispetto ai cementi compositi ad alto tenore di clinker, ciò in ragione della lenta reattività propria alla loppa granulata d’altoforno. Ciò si traduce, sia per il disarmo che per la cura del calcestruzzo, in un considerevole allungamento delle tempistiche. Soprattutto in caso di basse temperature, i tempi possono addirittura raddoppiare. E questo rappresenta un chiaro svantaggio, soprattutto nel settore dell'edilizia dove il ritmo di avanzamento dei lavori gioca un ruolo decisivo.

2° svantaggio: bassa resistenza alla carbonatazione

In ragione del suo basso contenuto di clinker, il CEM III/B offre poca resistenza alla carbonatazione, un fattore che, in presenza di condizioni d’umidità variabili, può portare a una corrosione dell’armatura. L’esperienza mostra che i valori limite per i calcestruzzi B e C destinati all'edilizia, soprattutto se combinati con aggregati riciclati, non possono essere sempre garantiti. Si aggiunge il fatto che i calcestruzzi per l’edilizia, di regola, attestano un contenuto di cemento piuttosto ridotto, un maggior tenore di acqua e un minor copriferro rispetto ai cementi destinati al genio civile. Di conseguenza reagiscono in maniera più sensibile alla bassa resistenza alla carbonatazione del cemento.

3° svantaggio: disponibilità della loppa granulata d’altoforno

La loppa d’altoforno è una risorsa limitata. È un sottoprodotto che si origina negli altiforni, attraverso il processo di lavorazione e produzione della ghisa partendo dal ferro minerale. Il processo consuma moltissima energia. La scoria fusa, così ottenuta, viene frantumata fino a ottenere una loppa vetrosa e reattiva che deve essere poi macinata finemente. Dato che la Svizzera non dispone di altiforni, tutta la loppa deve essere importata. L’attuale crisi energetica, con il massiccio incremento dei prezzi legati all’energia, rende difficoltosa anche la produzione di loppa d’altoforno, facendo scarseggiare sempre di più questa risorsa. A Brema il caro energia ha indotto la Arcelor-Mittal, uno dei maggiori produttori di acciaio su scala mondiale, a chiudere, fino a nuovo avviso, uno dei due altiforni di sua proprietà. La situazione ha ovviamente messo sul chi vive anche altri produttori di acciaio.

Il CEM III/B è, e resta, un cemento speciale

L’elevato contenuto di loppa granulata d’altoforno conferisce al CEM III/B le sue specifiche caratteristiche tecniche, per quanto concerne l’evoluzione della temperatura e la durabilità nel caso di aggressioni chimiche e RAA. Tali proprietà rivestono un valore inestimabile nel caso di impieghi destinati al genio civile o per la realizzazione di elementi massicci. In quest’ambito il CEM III/B apporta insomma un enorme contributo alla durabilità e alla sostenibilità di un’opera.

Tuttavia, dato che la loppa d’altoforno è una risorsa limitata che, oltretutto, deve essere completamente importata nel nostro Paese, il CEM III/B non può essere paragonato a un cemento di massa. Esso è, e resta, un cemento speciale, destinato a particolari impieghi tecnici, giustificati nel settore del genio civile. Di conseguenza, questo tipo di cemento non va impiegato su larga scala nella costruzione di edifici. Qui, infatti, la presa lenta del CEM III/B e la sua bassa resistenza alla carbonatazione influiscono negativamente sul progredire dei lavori e, potenzialmente, anche sulla durabilità dell’opera.