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Calcestruzzo autoriparante grazie all'impiego di calce viva

Dallo studio delle caratteristiche di durata e resistenza dei cementi impiegati nelle costruzioni degli antichi romani ai moderni calcestruzzi grazie al calcare
Pubblicato il / Aggiornato il

Materiali da costruzione antichi migliori di quelli moderni


Osservando le meravigliose costruzioni realizzate dagli antichi romani in tutti i Paesi del mondo, si resta meravigliati da come abbiano mantenuto integre nel tempo le loro caratteristiche strutturali, senza evidenziare i danni che spesso vengono riscontrati nelle moderne costruzioni dopo pochi decenni.

Tra i motivi che hanno determinato tale situazione, vi è, oltre l'ingegnosità dei tecnici di allora, l'impiego di un particolare calcestruzzo noto come cementizio, ossia un prodotto costituito principalmente da calce, pozzolana e tufo vulcanico, il cui impasto veniva realizzato impiegando acqua marina.

Antico acquedotto romano realizzato con l'impiego di cementizio
Si otteneva così, un materiale da costruzione economico, molto resistente e altrettanto lavorabile, stante la grande reperibilità dei materiali occorrenti per realizzarlo.

Calcestruzzo antico: cosa ha incuriosito la comunità scientifica?


La resistenza del calcestruzzo romano, è stata messa a dura prova nei secoli da una infinità di sollecitazioni prodotte da eventi naturali (terremoti, alluvioni, aggressioni atmosferiche,ecc.), che non hanno impedito alle costruzioni realizzate circa 2000 anni fa di resistere fino a oggi.

Tale fenomeno, ha suscitato nella comunità scientifica una grande attenzione, al punto tale da far decidere ai ricercatori del Massachusetts Institute of Tecnology di Boston, di avviare una serie di studi, al fine di scoprire le cause di una così lunga durata nel tempo.


Calcestruzzo autoriparante grazie alla presenza di calcare


Gli studiosi del prestigioso istituto, sono giunti alla conclusione che la causa della grande durata nel tempo del calcestruzzo citato, è dovuta alle proprietà autorigenerative che l'insieme dei materiali impiegati attiva nel corso degli anni, effettuando in pratica la sua autoriparazione.

Lo stesso fenomeno non è presente nel cemento moderno come il Portland, ottenuto con materiali differenti rispetto a quello romano, ma con una durata nel tempo di gran lunga inferiore.

Cavalcavia in emento armato con evidenti segni di deterioramento del calcestruzzo e delle armature
In genere una struttura in calcestruzzo armato tradizionale, comincia a denotare le sue debolezze già dopo pochi decenni a fronte di una durata in efficienza che difficilmente supera gli 80 anni.

Con la conseguenza di dover demolire i manufatti realizzati perché non più idonei a garantire la sicurezza richiesta, o perchè non convenienti da riparare a causa dei costi d'intervento elevati.

Preso atto di tale differenza, i ricercatori dell'Mit hanno studiato un campione di cementizio prelevato a Priverno, in provincia di Latina, proveniente da un sito archeologico risalente a circa 2mila anni fa.


Il segreto della durata dei materiali da costruzione antichi


Una volta sottoposto tale campione a una serie di test, hanno rilevato che nel composto sono presenti dei depositi riscontrabili esclusivamente nel cemento romano.

Tali depositi sono rappresentati da frammenti di calcare, che fino a oggi erano sempre stati ritenuti impurità, frutto delle tecniche primitive con cui venivano mescolati gli ingredienti nell'antichità.

Ebbene proprio in tali impurità gli scienziati americani hanno intravisto il segreto della suddetta longevità strutturale, ipotizzando che tali frammenti noti come clasti calcarei fossero il risultato dell'utilizzo di calce viva nella formula romana.

Il ruolo della calce nel processo di autoriparazione del calcestruzzo


Tale calce, una volta mischiata con l'acqua produceva una reazione chimica che produceva elevate quantità di calore, impedendo al calcare di dissolversi completamente, creando così i frammenti che si riscontrano nel materiale.

un pregevole esempio di architettura Romana (Pantheon) conservata nel corso dei secoli
Tale processo anzichè rappresentare un difetto, si è rivelato l'ingrediente capace di realizzare un materiale di durata millenaria. I risultati di tale ricerca sono stati pubblicati sulla prestigiosa rivista Science.

A seguito di tali ipotesi, il processo ipotizzato dai ricercatori, è stato riprodotto in laboratorio, producendo delle piccole fratture nei blocchi di cemento, allo scopo di simulare gli effetti del tempo.

Così operando, è stato osservato che i frammenti di calcare sono in grado di riparare il materiale, reagendo con l'acqua, elemento disponibile ovunque, dissolvendosi e poi cristallizzando nuovamente, andando a riempire microcrepe e microfratture prodotte dal passare del tempo.


Tale processo è stato già evidenziato anche dal microbiologo olandese Henk Jonkers, il quale ha aggiunto al cemento batteri inattivi che al contatto con l'acqua si riattivano.

Tramite il loro metabolismo sono capaci di produrre carbonato di calcio, ossia un calcare che è in grado di riparare le crepe prodotte all'interno del calcestruzzo in seguito alle solecitazioni a cui è sottoposto.


Nuovi calcestruzzi moderni dal costruire antico


Grazie ai risultati ottenuti nel campo della ricerca, una startup italiana DMAT, ha avviato la produzione di una serie di materiali da costruzione innovativi resilienti e durevoli, a basso impatto ambientale.

Il primo calcestruzzo di nuova generazione a entrare sul mercato si chiama D-Lime e combina performance di durabilità e sostenibilità mai raggiunte prima.

Questo prodotto permette infatti di allungare la vita e la qualità delle costruzioni attraverso la sua capacità di auto-riparare eventuali crepe.

Un campione di biocemento autoriparabile durante un test di laboratorio
Tale processo di autoriparazione, viene attivato dall'acqua che, invece di ammalorare il materiale, richiude le fessurazioni con un processo simile a quello della cicatrizzazione dei tessuti biologici.

I vantaggi dell'introduzione sul mercato delle costruzioni di tale prodotto innovativo, sono molteplici, infatti già dal punto di vista ambientale la sua produzione consente di ridurre le emissioni di anidride carbonica di circa il 20%.

Inoltre sul piano economico offre la possibilità ai diversi produttori di calcestruzzo di ottenere la licenza per la produzione del calcestruzzo, tramite un piano di licenze destinato ai produttori. Pertanto, diverse aziende del settore potranno avviare la produzione dell'innovativo materiale da costruzione.

Un impianto per la costruzione di calcestruzzo utilizzabile per realizzare calcestruzzo autoriparante
Nessun problema di riorganizzazione degli impianti di produzione in cantiere, per le imprese di costruzioni, che potranno applicare direttamente la nuova formula senza modifiche agli impianti produttivi.

La tecnologia di DMAT ha ottenuto la certificazione in Svizzera dall'Istituto di Meccanica dei Materiali. Essa permetterà di realizzare prodotti che a parità di performance consentiranno di ottenere un risparmio fino al 50% dei costi.

Tale tecnologia garantisce inoltre un significativo abbattimento dei costi e delle emissioni di CO2 rispetto ai prodotti oggi presenti sul mercato.


Nuove costruzioni durevoli ed autoriparanti


Gli sviluppi futuri di tale scoperta, porteranno sicuramente un grande contributo alla sicurezza delle costruzioni salvaguardando contemporaneamente l'ambiente.

Di fronte a tale innovazione, un pensiero riporta alla mente il tragico crollo del ponte di Genova, evento provocato fondamentalmente dal deterioramento dei materiali da costruzione e dalla cattiva manutenzione, evento che avrebbe avuto certamente altra sorte, potendo impiegare i calcestruzzi innovativi citati.

Demolizione strutture in calcestruzzo armato non più idonee ad assicurare sicurezza abitativa
L'impiego dei materiali da costruzione che possiedono caratteristiche autoriparanti, garantisce la sicurezza specialmente di quelle parti strutturali, non facilmente ispezionabili, per diversi motivi.

Tale possibilità consentirà di utilizzare per lungo tempo ogni tipo di costruzione, senza dover provvedere a grosse spese per manutenzione e riparazione.

Elementi strutturali esposti alle intemperie, costruiti con i nuovi materiali, avranno a disposizione l'elemento principale per innescare il processo di autoriparazione, ossia l'acqua.

Moderno ponte in calcestruzzo armato la cui durata nel tempo può variare notevolmente con l'impiego dei calcestruzzi autoriparanti
Tra i materiali diffusamente impiegati nel settore edile che possono essere riciclati abbiamo il cemento armato, proveniente dalla demolizione di manufatti in calcestruzzo armato, massetti, ecc.

Calcestruzzo autoriparante: verso un nuovo modo di costruire


Pertanto, il futuro del mondo delle costruzioni non potrà basarsi esclusivamente sulla realizzazione di nuove costruzioni, ma sul recupero delle strutture ben conservate per adibirle a nuovi compiti funzionali, oltre che sul recupero dei materiali di costruzione ricavati dalla demolizione del patrimonio edilizio ormai fatiscente o gravemente deteriorato.

L'impiego delle due pratiche sopradescritte, non potrà che apportare benefici ambientali ed economici:

  • ambientali, perchè eviterà in futuro di degradare il territorio, attraverso l'apertura di nuove cave estrattive;

  • economici perchè l'impiego di materiali performanti autoriparanti, ridurranno i costi di manutenzione nel tempo a fronte di una lunga durata in consizioni di sicurezza di ogni tipo di infrastruttura.

riproduzione riservata
Calcestruzzo autoriparante
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