Ridurre di circa un quarto il potenziale di riscaldamento globale di un calcestruzzo agendo sulla frazione di legante sostituita: è il dato attorno a cui ruota lo studio sperimentale di Ali Abbas e Anjana Kudukkan, pubblicato su Construction Materials (vol. 5, art. 82, doi 10.3390/constrmater5040082). Gli autori hanno macinato conchiglie di scarto fino a ridurle in polvere e le hanno inserite nel calcestruzzo con un doppio ruolo, come filler e come sostituto parziale del cemento, quantificando gli effetti sulla presa, sulla resistenza a compressione, sul modulo di elasticità e sulle emissioni di CO2.
Due frazioni granulometriche, due funzioni nel calcestruzzo
La formulazione si regge su una separazione granulometrica netta. Le particelle comprese tra 63 e 125 micron lavorano come filler e sostituiscono il 15% del cemento in tutte le miscele della campagna: il loro compito è migliorare la densità di impaccamento della matrice. La frazione più fine, con dimensioni fino a 63 micron, entra invece in sostituzione diretta del cemento, al 15% in un caso e al 30% nell’altro, ed è del tutto assente nella terza.
Da qui la notazione delle miscele, S0F15, S15F15 e S30F15: il suffisso F15 identifica la quota costante di cemento rimpiazzata dal filler, mentre la cifra iniziale indica la percentuale sostituita dalla polvere fine. Sommando la miscela di controllo CM, le formulazioni oggetto di prova sono quattro.
Caratterizzazione della polvere con setacciatura, XRD e SEM
La fase sul materiale precede quella sul calcestruzzo. Il profilo chimico, fisico e mineralogico della polvere di conchiglie è stato ricostruito attraverso analisi granulometrica per setacciatura, diffrazione di raggi X (XRD), microscopia elettronica a scansione (SEM) e prove di pH. Solo dopo questa caratterizzazione il materiale è stato impiegato in miscela.
Presa a stato fresco e prove sul calcestruzzo indurito
Sul calcestruzzo fresco l’indagine ha riguardato i tempi di inizio e di fine presa. Quello indurito è stato invece sottoposto a verifiche di resistenza a compressione diretta, massa volumica e modulo di elasticità, con la valutazione della compressione condotta a 28 giorni.
Resistenza a compressione e rigidezza a 28 giorni
Il calcestruzzo con polvere di conchiglie registra a 28 giorni una resistenza a compressione moderatamente inferiore rispetto alla miscela di controllo, con un decremento prossimo al 25%. Sul fronte della rigidezza i numeri sono più contenuti: il modulo di elasticità cala di circa il 5% per S0F15, del 7% per S15F15 e del 13% per S30F15, sempre in riferimento a CM.
Il confronto tra le tre formulazioni delinea una tendenza costante: all’aumentare della frazione fine impiegata in luogo del cemento corrisponde una perdita di rigidezza più marcata, mentre la sola presenza del filler lascia il parametro quasi invariato.
Il bilancio di CO2 e la riduzione del GWP
Sul piano delle emissioni, con il 15% di cemento sostituito dalla polvere fine, oltre al 15% affidato al filler, il calcestruzzo raggiunge 250 kg CO2e/m³; portando la sostituzione fine al 30%, sempre con il filler al 15%, il valore scende a 212 kg CO2e/m³. Rispetto alla miscela di controllo la riduzione del Global Warming Potential (GWP) è stimata attorno al 24%, un decremento di rilievo per un materiale da costruzione prodotto in ambito ordinario.
Il quadro complessivo pone un compromesso esplicito: la polvere di conchiglie allevia l’impronta di carbonio del calcestruzzo, ma comporta un calo di compressione vicino al 25% a 28 giorni. La ricerca individua in questo scarto una risorsa capace di ridurre l’impatto ambientale del calcestruzzo e di contribuire alla conservazione delle risorse naturali.
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