Calcestruzzo sostenibile: durabilità di materiale progettato a basso contenuto di clinker | Articoli

Lo studio analizza la durabilità di calcestruzzi con cementi innovativi a basso contenuto di clinker, valutandone la resistenza ai cloruri e ai cicli di gelo/disgelo. I risultati mostrano che, se progettati correttamente, questi calcestruzzi garantiscono elevate prestazioni, anche con aggregati riciclati e aria inglobata.

Il presente studio si è posto l’obiettivo di indagare la durabilità di calcestruzzi progettati con cementi innovativi a basso contenuto di clinker e diversa resistenza caratteristica. Il lavoro si è focalizzato sulla determinazione del coefficiente di migrazione dei cloruri e sulla resistenza ai cicli di gelo e disgelo in presenza di sali disgelanti. Sono stati confezionati calcestruzzi con cementi al calcare, cementi alla pozzolana e cementi di miscela innovativi con loppa granulata d’altoforno e calcare secondo EN 196-5. I risultati dello studio hanno evidenziato che calcestruzzi a ridotto contenuto di clinker, opportunamente progettati, permettono di raggiungere elevate caratteristiche di durabilità, anche in presenza di aggregato di riciclo, introducendo nel calcestruzzo un adeguato quantitativo di aria inglobata.

Preso in esame l’impiego di additivo areante e la sostituzione parziale di aggregato naturale con aggregato di riciclo

L’industria del cemento è attraversata da numerosi cambiamenti legati alla transizione verso una gamma prodotti orientata ad una sempre maggiore sostenibilità. La riduzione del rapporto clinker/cemento costituisce una delle strategie più promettenti per raggiungere questo obiettivo, con un impatto significativo sulla filiera di produzione del calcestruzzo (IEA & WBCS 2018, Gartner 2004).

Il presente studio si è posto l’obiettivo di indagare la durabilità di calcestruzzi progettati con cementi innovativi a ridotto contenuto di clinker. Sono stati presi in esame calcestruzzi a diversa resistenza caratteristica. Lo studio si è focalizzato sulla determinazione del coefficiente di migrazione dei cloruri e sul- la resistenza ai cicli di gelo e disgelo in presenza di sali disgelanti.

Sono stati confezionati calcestruzzi con un cemento al calcare II/A-LL 42,5R, un cemento alla pozzolana IV/B (P) 32,5R ed un cemento di miscela innovativo di recente introduzione in ambito normativo, contenente loppa e calcare di tipo II/C-M (S- LL) secondo EN 196-5. Quest’ultimo tipo di legante è oggetto di numerosi studi nel contesto della chimica del cemento in quanto è stato dimostrato che la sinergia tra materiali cementizi supplementari consente di ridurre ulteriormente il rapporto clinker/cemento (Gastaldi et al. 2023).

Sono state prese in esame altre caratteristiche quali l’impiego di additivo areante e la sostituzione parziale di aggregato naturale con aggregato di riciclo.
Lo studio ha evidenziato che tali calcestruzzi, se opportunamente progettati mediante l’impiego di aria inglobata, permettono di raggiungere elevate caratteristiche di durabilità anche in presenza di aggregato di riciclo. 

Materiali e metodi

Materiali

I cementi utilizzati in questo studio sono:

• un cemento Portland al calcare II/A-LL 42,5 R avente contenuto di clinker intorno al 70% prove- niente dallo stabilimento Buzzi Unicem Srl di Trino (VC);
• un cemento pozzolanico IV/B (P) 32,5 R avente contenuto di clinker intorno al 60% proveniente dallo stabilimento Buzzi Unicem Srl di Guidonia (RM);
• un cemento di miscela sperimentale II/C-M (S- LL) 42,5 R avente contenuto di clinker intorno al 50% proveniente dallo stabilimento Buzzi Unicem Srl di Trino (VC).

La composizione mineralogica dei cementi è riportata in Tabella 1, mentre in Tabella 2 sono riassunte le caratteristiche di finezza. Le fasi mineralogiche cristalline della pozzolana sono diopside e feldspato. Il tenore di amorfo della loppa è superiore al 95%.

Il calcestruzzo di riferimento è stato confezionato utilizzando il cemento al calcare, aggregati naturali e aria inglobata. I calcestruzzi prodotti utilizzando i cementi a basso contenuto di clinker sono stati confezionati a pari rapporto a/c (0,5), con aggregati sia naturali che di riciclo, con e senza l’introduzione di aria inglobata.

Gli aggregati utilizzati provengono dalla cava I.L.C. Srl di Rondissone. Si tratta di aggregati naturali, certificati secondo UNI EN 12620 ed accompagnati da marcatura CE con sistema 2+. Per le composizioni dei mix sono state utilizzati i seguenti aggregati:

• Sabbia fine quarzosa con granulometria 0/2 mm;
• Sabbia granita eterogenea metamorfica con granulometria 0/4 mm;
• Pisello: ghiaia eterogenea metamorfica con granulometria 4/14 mm;
• Ghiaietto: ghiaia eterogenea metamorfica con granulometria 11/22 mm;
• Nella miscela S3 inoltre è stato utilizzato un pietrischetto di riciclo prodotto da demolizione di calcestruzzo armato ed avente granulometria 4/22 mm.

Le distribuzioni granulometriche sono riportate in figura 1.

Gli additivi utilizzati sono tutti prodotti da Sika Italia S.p.A.

L’esperienza pregressa nella progettazione di calcestruzzi ha messo in evidenza che il superfluidificante Compactcrete T75 si mostra performante sia in termini di fluidificazione che di mantenimento della classe di lavorabilità se utilizzato con cementi tipo I e II/A-LL o II/B-LL.

Calcestruzzi realizzati con cementi a base di pozzolane o di loppe, possono richiedere quantità di additivo Compactcrete T75 superiori a pari classe di consistenza, restituendo di fatto calcestruzzi più viscosi. Inoltre, il mantenimento della lavorabilità di questi calcestruzzi è risultato inferiore rispetto a quelli con cemento al calcare.

Per i calcestruzzi progettati con cementi a basso tenore di clinker il risultato migliore è stato ottenuto utilizzando il superfluidificante Compactcrete Extenso Easy: questo prodotto ha permesso la produzione di calcestruzzi con viscosità simile a quelli prodotti con cemento al calcare, a pari classe di consistenza e con stesso mantenimento della lavorabilità.

Di conseguenza il calcestruzzo di riferimento è stato realizzato con l’additivo superfluidificante Compactcrete T75, mentre per i calcestruzzi a basso tenore di clinker è stato utilizzato l’additivo superfluidificante anch’esso Compactcrete Extenso Easy. Nelle miscele Ref, P1 S2 ed S3 è stato inoltre utilizzato l’additivo aerante LP SA/94.

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