Quarantacinque travi in calcestruzzo armato, cinque percentuali di sostituzione degli aggregati riciclati, tre livelli di esposizione termica fino a 600 °C: con questo impianto sperimentale il gruppo di Mu’tasim Abdel-Jaber, Mousa Shhabat, Ahmed Ashteyat, Ahmad Al-Khreisat e Omar Shehabat ha quantificato quanto il riciclato pesi sul comportamento a taglio di elementi in calcestruzzo armato prima e dopo l’esposizione al fuoco. Il risultato più critico riguarda le temperature più alte: dopo il trattamento a 600 °C la perdita di capacità resistente sfiora il 22% rispetto alla trave di controllo a temperatura ambiente.
Aggregato riciclato e temperature elevate, un binomio ancora poco esplorato
L’esaurimento delle riserve di aggregato naturale e l’aumento dei rifiuti da costruzione e demolizione rendono gli aggregati riciclati un’alternativa attesa nei calcestruzzi strutturali. Il loro comportamento alle temperature elevate, tuttavia, risulta insufficientemente caratterizzato, in particolare quando la sostituzione interessa insieme la frazione grossa e quella fine. La ricerca si concentra proprio su questo aspetto: l’influenza congiunta della percentuale di aggregato riciclato grosso e fine e del fuoco sul comportamento a taglio delle travi.
Cinque dosaggi, tre temperature di prova
Il piano sperimentale copre cinque livelli di sostituzione di aggregato riciclato grosso e fine: 0%, 25%, 50%, 75% e 100%. Le travi, con dimensioni di 1500 × 150 × 200 mm, sono state provate a temperatura ambiente e dopo esposizione a 400 °C e 600 °C.
| Parametro | Valore |
|---|---|
| Travi provate | 45 |
| Dimensioni | 1500 × 150 × 200 mm |
| Sostituzione di aggregato riciclato | 0%, 25%, 50%, 75%, 100% |
| Temperature di prova | 23 °C, 400 °C, 600 °C |
A temperatura ambiente la penalità resta contenuta
A 23 °C l’aumento del contenuto di aggregato riciclato si traduce in una riduzione moderata della capacità ultima a taglio, compresa tra circa il 6 e il 10% rispetto al riferimento con aggregato naturale. Una perdita, quindi, che non altera radicalmente la risposta dell’elemento in condizioni ordinarie.
Il fuoco amplifica il degrado
L’esposizione termica aggrava sensibilmente la perdita di resistenza. A 400 °C si sommano riduzioni ulteriori fino all’11%; a 600 °C la perdita complessiva arriva a circa il 22% rispetto alla trave di controllo a temperatura ambiente. In parallelo, il deterioramento della rigidezza e la propagazione delle fessure diventano più evidenti al crescere sia della temperatura sia della percentuale di sostituzione. La causa è ricondotta al danno termico subito dalla matrice cementizia e dalle zone di transizione interfaciale, i punti del materiale dove il degrado si concentra.
Sostituzioni intermedie: duttilità e assorbimento di energia
Anche a fronte del degrado indotto dal calore, i livelli di sostituzione moderati, compresi tra il 25 e il 50%, conservano una capacità di taglio residua accettabile e presentano al contempo migliore duttilità e capacità di assorbimento di energia. Un comportamento che colloca questa fascia di dosaggio nella posizione di compromesso più equilibrato tra prestazione residua e deformabilità.
Il modello agli elementi finiti a supporto delle prove
Accanto alla campagna sperimentale è stato sviluppato un modello agli elementi finiti destinato alla validazione dei risultati. Le previsioni numeriche riproducono con fedeltà i dati misurati: le differenze di carico restano tra l’1 e il 5%, a conferma dell’affidabilità del modello.
Il quadro che ne esce è pienamente quantificato: una penalità di taglio moderata a temperatura ambiente, che cresce in modo significativo con la temperatura e con la percentuale di riciclato, e una finestra di sostituzione tra il 25 e il 50% in cui capacità residua, duttilità e assorbimento di energia si mantengono su valori accettabili. Lo studio è pubblicato su Construction Materials, Vol. 6, pag. 21 (doi: 10.3390/constrmater6020021).
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