Solo il 4% di cemento Portland rispetto a un totale di leganti che raggiunge il 94-98% di sottoprodotti industriali: è questa la composizione identificata come ottimale in uno studio pubblicato su Construction Materials (doi: 10.3390/constrmater5040091) da Nurshafarina Jasme, Kim Hung Mo, Farid Wajdi Akashah e Chee Ban Cheah, dedicato ai calcestruzzi autocompattanti attivati con solfati.
Una miscela a basso tenore di cemento
La ricerca si inserisce nel quadro della riduzione del consumo di Ordinary Portland Cement (OPC) nei calcestruzzi autocompattanti (SCC), mantenendo al contempo prestazioni adeguate nel lungo periodo. Il legante studiato combina il 72% di granulato di altoforno macinato (GGBS) con il 18% di cenere volante (FA), attivati da dosi variabili di OPC e gesso. La formulazione ottimale risulta quella con 4% di cemento e 6% di gesso, che ha mostrato le migliori prestazioni meccaniche a tutte le età di maturazione.
Per gli aggregati fini è stato impiegato quarry dust, mentre il scheletro grossolo ha visto il confronto tra granito e scorie da forno elettrico ad arco (EAF slag).
Prestazioni reologiche e meccaniche
Sul piano dell’attitudine autocompattante, la miscela ottimale si colloca in classe SF2 secondo la classificazione EFNARC, con valori di slump flow compresi tra 700 e 725 mm. La resistenza a compressione supera 50 MPa a 270 giorni, mentre a flessione il SA SCC raggiunge valori fino al 20% superiori rispetto a un SCC a base di sola OPC.
Il ritiro per essiccamento resta sotto i limiti di Eurocodice 2 e ASTM C157. L’uso di scoria EAF in luogo del granito aumenta la densità del calcestruzzo, ma condiziona leggermente in negativo il comportamento in termini di ritiro.
La microstruttura conferma i meccanismi di legame
Le analisi microstrutturali condotte con SEM-EDX descrivono una matrice il cui sviluppo di resistenza è governato da gel C-S-H e C-A-S-H a struttura discreta, distribuiti attorno alle particelle di legante non reattate e capaci di generare un impalcato denso e interbloccato. Un dettaglio che spiega perché l’attivazione solfatica possa sostituire in gran parte il clinker senza compromettere la densificazione della pasta.
Implicazioni per la progettazione a bassa emissione
I risultati indicano un percorso pratico per SCC ad alte prestazioni con dipendenza drasticamente ridotta dall’OPC e conseguente contenuto dell’impatto ambientale. Per il progettista, i riferimenti di riferimento restano quelli già esaminati: conformità reologica alla classe SF2 EFNARC, resistenze oltre 50 MPa a lunga età e ritiro contenuto entro i limiti normativi citati, con l’attenzione richiesta dal maggiore peso specifico e dal ritiro leggermente più elevato delle mix con scoria EAF.
Un contributo concreto alla definizione di calcestruzzi autocompattanti a basso tenore di carbonio, in cui i sottoprodotti industriali costituiscono la quasi totalità del sistema legante.
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