CEMENTO E CALCESTRUZZO ALLA LOPPA, MA ….. "NON FERROSA"

 

Saveria Monosi

Dipartimento di Fisica dei Materiali e della Terra, Via Brecce Bianche, 60131 Ancona

monosi.s@univpm.it

 

La nuova normativa europea sui cementi recepita dalla normativa italiana UNI-EN 197/1, prevede tra le varie tipologie di cementi di miscela un CEMII/ … Q costituito da cemento Portland e pozzolana industriale nella quale può essere compresa anche la loppa non ferrosa, purché in quantità non superiore al 15%.  In questo modo sono state accettate, tra le cosiddette aggiunte minerali, anche le scorie provenienti da processi metallurgici non ferrosi e che possono contenere a seconda della loro provenienza piccole quantità di metalli pesanti quali zinco, piombo, cromo ecc.  I metalli pesanti oltre a poter interferire con la cinetica di idratazione del cemento, con effetti di ritardo indesiderato, costituiscono motivo di preoccupazione nei riguardi della cosiddetta “salute ambientale”.  Questo spiega il perché del limite cautelativo imposto dalla normativa: in particolari condizioni di dilavamento i manufatti cementizi potrebbero cedere gli ioni metallici all’ambiente e costituire una fonte di inquinamento.

 

In realtà la problematica ambientale è molto vasta e non può essere affrontata e tantomeno risolta con una visione circoscritta ad un singolo aspetto.  L’approccio olistico con il quale si cerca di inquadrare e risolvere un problema non può non tener conto di altre esigenze che stanno diventando sempre più pressanti quali la necessità di contenere i consumi energetici, la diminuzione delle risorse naturali e l’aumento di ogni genere di rifiuti.

Il forte incremento della produzione industriale ha avuto come conseguenza un parallelo aumento delle scorie, degli scarti delle lavorazioni industriali.  La soluzione rappresentata fino a poco tempo fa dallo stoccaggio in luoghi più o meno sicuri e controllati si è rivelata del tutto insufficiente se non addirittura un fallimento sia per la carenza di spazi adeguati sia per quanto riguarda l’impatto ambientale.  La sempre maggiore attenzione rivolta all’ambiente ha reso quasi più difficile e laborioso lo stoccaggio di un rifiuto che il suo reimpiego.

 

L’attuale politica di intervento con la quale la normativa italiana si affianca agli standard europei prevede tra l’altro la promozione del recupero e del riutilizzo delle risorse contenute nel rifiuto.  Il cemento o più precisamente la pasta cementizia in precedenza era stata scelta come materiale da inertizzazione cioè adatto a intrappolare le sostanze inquinanti, in particolare i metalli pesanti che nell’ambiente molto basico che si genera al suo interno formano complessi e idrossidi insolubili.

 

Oggi si sta realizzando un’inversione di tendenza che consiste nell’utilizzo dei cosiddetti rifiuti pericolosi per produrre cementi e calcestruzzi da destinare alla realizzazione di strutture dell’ingegneria civile.  Come è già stato detto all’inizio, le scorie metallurgiche non ferrose sono state previste nella produzione dei cementi di miscela, ma il loro impiego nella realizzazione dei calcestruzzi può essere anche in veste di “aggregato”.  Infatti le scorie presentano in genere una granulometria simile a quella di una sabbia, quindi senza dover ricorrere alla preliminare operazione di macinazione, possono essere utilizzate in sostituzione della parte fine dell’aggregato; tra l’altro questa soluzione garantisce lo smaltimento di quantitativi senz’altro più elevati.  Una volta stabilita, in base al mix design, la quantità ottimale da impiegare, si dovrà valutare, accanto alle prestazioni meccaniche e alla durabilità la compatibilità ambientale dei conglomerati realizzati.  Infatti diventa un percorso obbligato quello di verificare l’effettiva capacità della matrice cementizia di immobilizzare gli ioni dei metalli pesanti in modo da poter escludere l’eventualità di un rilascio e la possibilità di inquinamento.

 

In Italia oggi le scorie metallurgiche non ferrose provengono da due grossi impianti siti a Portovesme in Sardegna, destinati alla produzione dello zinco e del piombo (processo Imperial Smelting e processo Kivcet); la produzione è elevata e altrettanto elevate sono le quantità di scoria che ne derivano.  Forse meno conosciuto ma altrettanto importante, perché diffuso su tutto il territorio nazionale è il problema dello smaltimento di un altro tipo di scorie che sono le anime di fonderia.  Attualmente esse vengono stoccate in discariche controllate, ma questa soluzione sta diventando sempre più un problema.  Una differente strategia di smaltimento, ossia un eventuale impiego nella produzione dei calcestruzzi, potrebbe rappresentare la vera soluzione per il significativo vantaggio ambientale.

 

Parecchi lavori di ricerca sono stati svolti con l’intento di valutare le effettive possibilità di utilizzo di tali scorie nella produzione di cementi di miscela e di calcestruzzi dove la scoria compare o come costituente del legante o come parte dell’aggregato o se possibile in entrambi i ruoli contemporaneamente.  Per poter valutare gli effetti della presenza della scoria sulle prestazioni meccaniche alle brevi e alle lunghe stagionature vengono effettuate prove di resistenza meccanica a compressione a partire dalle brevissime stagionature per poter evidenziare eventuali effetti di ritardo sul processo di idratazione e quindi di indurimento e alle lunghe stagionature per valutare le prestazioni a lungo termine.

 

Per stabilire l’esistenza o meno di un eventuale pericolo dovuto al rilascio di sostanze inquinanti vengono effettuate prove di cessione – secondo le prescrizioni del DM del 5 febbraio 1998 – su di un campione monolitico, utilizzando come agente lisciviante acqua deionizzata.  I risultati ottenuti dai vari ricercatori che negli ultimi anni si sono impegnati in questo settore della ricerca sono stati davvero confortanti: in genere la presenza della scoria nell’aggregato cioè in forma granulare non influenza le prestazioni meccaniche a nessuna stagionatura; se invece la scoria è presente nel legante si comporta come un materiale pozzolanico di scarsa attività ed i valori di resistenza meccanica possono risultare più modesti di quelli ottenuti con un cemento di miscela alla loppa d’altoforno.  La cessione dei metalli pesanti anche se aumenta con l’aumentare della finezza della scoria presente nel calcestruzzo si mantiene in ogni caso decisamente al di sotto dei limiti ammessi dall’attuale normativa italiana.

Quello che oggi si può affermare è che sostituzioni parziali (del cemento Portland o della sabbia) opportunamente valutate per ogni tipologia di scoria, sono delle possibili vie da percorrere per partecipare con la tecnologia del cemento e del calcestruzzo alla soluzione di problemi ambientali sempre più pressanti.