Una somma di ossidi reattivi superiore al 93%, tenori di SO3 bassi e una perdita al fuoco di circa il 6%: questa la firma chimica delle terre di Otukpo, nello stato di Benue, in Nigeria, e il punto di partenza dello studio di John Audu, Sylvester Osuji e Okiemute Ogirigbo, pubblicato su Construction Materials (DOI 10.3390/constrmater6010001). L’indagine esamina quattro campioni rappresentativi, da OT1 a OT4, con un duplice obiettivo: verificare l’idoneità dei suoli alla produzione di mattoni crudi, quindi senza cottura, e il loro impiego come materiali cementizi supplementari, gli SCM.
Il protocollo sperimentale è esteso. Fluorescenza a raggi X (XRF) e analisi termogravimetrica (TGA) per la composizione, distribuzione granulometrica (PSD) e diffrazione a raggi X (XRD) per la struttura del materiale, prove di compressione non confinata e su cubi per la risposta meccanica, quindi misure di ritiro e di assorbimento d’acqua. Un impianto che permette di incrociare chimica, mineralogia, granulometria e prestazioni sugli stessi materiali.
Una fabbrica ferma da oltre trent’anni
Lo sfondo è industriale prima che tecnico. L’impianto della Otukpo Burnt Brick Factory è inattivo da più di tre decenni, nonostante i ripetuti tentativi di riattivazione promossi dal governo. È dentro questo vuoto produttivo che si colloca la rivalutazione del suolo locale, lungo due direttrici a basso contenuto energetico: laterizi che escludono il ciclo di cottura e materiali pozzolanici da abbinare al cemento.
Chimica e mineralogia dei quattro campioni
I dati XRF restituiscono contenuti elevati di ossidi reattivi, con la somma SiO2 + Al2O3 + Fe2O3 oltre il 93%, SO3 basso e una perdita al fuoco moderata, dell’ordine del 6%. Un assetto di questo tipo indica un forte potenziale pozzolanico. La diffrazione individua quarzo e caolinite come fasi mineralogiche dominanti, mentre i valori di pH, compresi tra 6,14 e 6,34, risultano coerenti con suoli di natura lateritica.
Granulometria ampiamente entro i limiti ASTM C618
Per un impiego come SCM la finezza conta quanto la composizione chimica. Sul setaccio da 45 µm i residui dei quattro campioni si collocano tra il 6,8% e il 17%, ben al di sotto del limite del 34% fissato dall’ASTM C618. Una granulometria spinta, peraltro, è condizione favorevole allo sviluppo delle reazioni pozzolaniche, così che il margine rispetto alla soglia normativa assume un valore prestazionale e non solo formale.
Indici di attività: la selezione si restringe a OT3 e OT4
Il discrimine arriva dalle prove meccaniche. Gli indici di attività, valutati sui campioni stabilizzati con 5% in peso di cemento oppure con idrossido di sodio, separano nettamente i materiali: solo OT3 e OT4 superano le soglie prescritte dalla normativa nigeriana NIS 693:2007 e da quella indiana IS 1725:2023. OT1 e OT2, invece, restano al di sotto dei valori di riferimento.
Assorbimento d’acqua e ritiro: i limiti più stretti
Il comportamento verso l’acqua segna il punto più critico della caratterizzazione. OT3 assorbe il 18,69%, OT4 il 19,04%: entrambi i valori soddisfano di misura i requisiti indiani, senza però raggiungere quelli nigeriani. Un comportamento riconducibile all’elevata porosità del materiale. Il ritiro lineare, dell’ordine del 14%, rispetta di misura la IS 1498.
Impieghi ammessi: solo elementi non portanti
Il bilancio premia OT3 e OT4, candidati credibili come SCM a basso consumo energetico e come base per mattoni non cotti. Il vincolo d’uso resta però netto: l’applicazione è ammessa unicamente per elementi non portanti, a meno che non si ricorra a un’ulteriore stabilizzazione. Per chi progetta o esprime pareri tecnici il confine è definito con precisione dai dati: qualsiasi estensione a impieghi strutturali presupporrebbe una stabilizzazione aggiuntiva del materiale.
Due campioni su quattro superano le soglie normative sugli indici di attività e riportano all’attenzione una materia prima locale rimasta ai margini per decenni. I parametri chimici e granulometrici lasciano margini ampi; la variabile ancora aperta è la stabilizzazione, condizione necessaria per allargare gli impieghi oltre l’ambito non portante.
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