586 C. È il flusso elettrico misurato a 56 giorni per la penetrazione dei cloruri in un calcestruzzo modificato con lo 0.005% di ossido di grafene (GO), un valore che gli autori collegano a una vita di servizio di 100 anni. Il dato arriva dallo studio Application of Graphene Oxide in Ordinary Concrete Materials: Modification and Performance Optimization, firmato da Lanying Xie, Haifan Wang, Ningbo Wang, Cheng Zhang, Xiangguo Li, Yang Lv e Bo Tian e pubblicato su CivilEng (vol. 7, pag. 13, doi: 10.3390/civileng7010013).
La cornice è quella, nota a chi si occupa di durabilità, delle strutture esposte a cloruri e solfati: condizioni di servizio che degradano nel tempo le prestazioni del calcestruzzo ordinario. I metodi convenzionali di miglioramento comportano, peraltro, costi elevati e livelli importanti di emissioni di CO2. Il GO dosato in quantità minime viene proposto come alternativa, a patto di risolvere il limite che ne ha finora frenato l’uso nei materiali cementizi: la tendenza a riagglomerarsi in fase di miscelazione.
Dispersione del GO: PCE e riduttore di viscosità
La ricerca ha previsto la modifica del nanomateriale con un superplasticizzante policarbossilato (PCE) impiegato da solo, oppure in sinergia con un riduttore di viscosità (rubber viscosity reducer). Il protocollo di dispersione è stato poi messo a punto con un bagno termostatico ad acqua a 50 °C della durata di un’ora.
La combinazione tra PCE e riduttore di viscosità ha prodotto la dispersione più efficace, con un riflesso diretto sull’ouvraibilità dell’impasto, migliorata rispetto alla modifica condotta con il solo superplasticizzante.
Mescola C50 e piano sperimentale
La miscela di riferimento è un calcestruzzo classe C50 con 500 kg/m³ di leganti e rapporto acqua/legante (w/b) pari a 0.33. Sulla stessa formulazione sono stati confrontati quattro contenuti di GO: 0%, 0.001%, 0.003% e 0.005%. Una serie aggiuntiva adotta la stessa modifica riducendo dell’8% i leganti, che scendono a 460 kg/m³, per verificare se il nanomateriale consenta di alleggerire il legante senza penalizzare le risposte del materiale.
Nucleazione e affinamento del C-S-H
Sul piano microstrutturale, il GO funziona da sede di nucleazione e accelera l’idratazione del cemento. Il gel C-S-H risulta più affinato e la porosità si riduce: sono questi gli effetti che, nella lettura degli autori, sostengono i guadagni di durabilità emersi sulle prove a 56 giorni.
Ritiro, cloruri e attacco solfatico
Con lo 0.005% di GO il ritiro da essiccazione a 56 giorni cala del 29.3% rispetto alla miscela priva di nanomateriale. Alla stessa età, il flusso elettrico di penetrazione dei cloruri si attesta a 586 C, un livello in linea con una vita di servizio di 100 anni. La resistenza all’attacco solfatico, infine, migliora al crescere del dosaggio di GO.
Meno legante, prestazioni che reggono
Il risultato più rilevante sul piano della formulazione riguarda la serie a legante ridotto: con 460 kg/m³, l’8% in meno rispetto al riferimento, il calcestruzzo modificato ha superato le prestazioni della miscela senza GO. In un contesto in cui i rimedi convenzionali pesano su costi ed emissioni, la possibilità di togliere legante ottenendo un comportamento superiore a quello del materiale di partenza fornisce un argomento quantificato a favore del nanomateriale.
Dosaggi così contenuti, tra 0.001% e 0.005%, collocano il GO, per ordine di grandezza, nell’ambito tipico degli additivi della miscela. I dati pubblicati, ricavati su una classe C50 di uso corrente, forniscono elementi numerici a supporto dell’impiego dell’ossido di grafene nei materiali a base cementizia, con l’abbinamento tra PCE e riduttore di viscosità che emerge come la variabile determinante per governarne la dispersione in impasto.
Lascia un commento