Tra l’1,0 e l’1,5 per cento in peso di fibre di sisal si colloca il dosaggio ottimale, riprodotto in modo stabile, per malte geopolimeriche a base di materiali da costruzione e demolizione riciclati (CDW). Al 2,0 per cento il quadro si rovescia: le fibre tendono ad agglomerarsi, la porosità diventa interconnessa e la sezione portante effettiva si riduce, con effetti più severi sulla flessione che sulla compressione.
A definire questo intervallo è uno studio pubblicato su Construction Materials (Vol. 6, pag. 7, DOI 10.3390/constrmater6010007), firmato da Oscar Graos-Alva, Aldo Castillo-Chung, Marisol Contreras-Quiñones e Alexander Vega-Anticona. La ricerca incrocia prove meccaniche e analisi microstrutturali per spiegare il comportamento macroscopico di malte fibrorinforzate a partire dalla chimica dei gel e dall’interfaccia tra fibra e matrice.
Un legante binario da polveri di mattone e calcestruzzo riciclati
Il legante è di tipo binario e trae tutto il suo apporto dal recupero di CDW: 70 per cento in peso di polvere di mattone riciclato (RBP) e 30 per cento di polvere di calcestruzzo riciclato (RCP). All’attivazione provvede una soluzione alcalina ibrida composta da NaOH, Na2SiO3 e KOH, mentre l’indurimento avviene a bassa temperatura.
Finestra di dosaggio del sisal e limiti del sovradosaggio
I contenuti di fibra esplorati vanno da 0 a 2 per cento in peso, con caratterizzazione meccanica affidata a prove di compressione e di flessione su tre punti. L’introduzione del sisal muove un compromesso tra resistenza e tenacità. Il punto di equilibrio si colloca tra l’1,0 e l’1,5 per cento in peso, un valore che le prove confermano in modo ripetibile.
Superata questa soglia il bilancio si ribalta. Al 2,0 per cento le fibre si agglomerano e si forma porosità interconnessa: la sezione effettivamente capace di portare carico diminuisce, con penalizzazioni più marcature sulla flessione che sulla compressione.
Coesistenza e co-reticolazione dei gel N-A-S-H e C-(A)-S-H
L’evoluzione microstrutturale e delle fasi è stata seguita con diffrazione di raggi X (XRD), spettroscopia FTIR e microscopia elettronica a scansione con analisi EDS (SEM-EDS). Le analisi documentano la coesistenza di gel di tipo N-A-S-H e C-(A)-S-H, con fenomeni di co-reticolazione tra i due. Condizione perché questa doppia chimica si realizzi è il calcio fornito dalla polvere di calcestruzzo riciclato. Dalla coesistenza dei gel derivano la densificazione della matrice e un ancoraggio più efficace tra fibra e matrice, con ricadute dirette sul comportamento meccanico.
Frattografia e risposta oltre il picco
Sulle superfici di rottura si riconoscono traiettorie di cricca tortuose, ponteaggio delle fibre e sfilamento esteso in corrispondenza del dosaggio di circa 1,5 per cento in peso. La configurazione è coerente con una risposta post-picco più estesa e con un lavoro di frattura superiore. In questa condizione la resistenza a giovane età resta invariata.
Prescrizioni di lavorazione per risultati replicabili
La gestione del processo richiede attenzione su quattro fronti: aggiunta graduale delle fibre, controllo dell’operabilità della miscela, deaerazione delicata e mantenimento di un rapporto A/S costante. Sono accorgimenti che sostengono la riproducibilità del risultato, dal dosaggio delle fibre alla microstruttura finale.
Campi d’impiego e CO2 incorporata
Le destinazioni d’uso individuate riguardano applicazioni non strutturali e semistrutturali, nelle quali pesano le prestazioni flessionali e il comportamento post-picco. Il percorso produttivo, basato su un legante derivato integralmente da detriti di costruzione e demolizione e caratterizzato da una bassa CO2 incorporata, si presenta come schema replicabile.
Per chi lavora con leganti a base di materiali riciclati, il contributo più utile è il nesso esplicito tra chimica dei gel, qualità dell’interfaccia tra fibra e matrice e risposta macroscopica, tradotto in una finestra di dosaggio operativa e in regole di lavorazione verificabili.
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