1,60 MPa a 28 giorni, con cura a 23 °C e attivatore a 2,0 M: è la resistenza a compressione non confinata raggiunta da una malta i cui componenti leganti sono soltanto residui, cenere di bagasso di canna da zucchero e calce da carburo, attivati con idrossido di sodio. Il valore definisce il miglior risultato di una campagna sperimentale sui cementi a attivazione alcalina (AAC), la famiglia di leganti in grado di generare matrici cementizie a partire da precursori alluminosilicatici e attivatori alcalini.
La spinta alla ricerca arriva dalle emissioni di anidride carbonica dell’industria del cemento, che orientano il settore verso leganti a ridotto impatto ambientale. Rimane invece poco esplorato un fronte preciso: il confronto sistematico tra sistemi One-Part, con attivatore incorporato nella miscela solida, e Two-Part, con soluzione alcalina dosata separatamente in fase di impasto. Ed è su quel fronte che si colloca Performance and Environmental Assessment of Alkali-Activated Cements from Agricultural and Industrial Residues, studio pubblicato su Construction Materials (doi: 10.3390/constrmater5040079) firmato da Rafaela Pollon, Giovani Jordi Bruschi, Suéllen Tonatto Ferrazzo, Arielle Cristina Fornari, Eduarda Razador Lazzari, Pedro Domingos Marques Prietto ed Eduardo Pavan Korf.
Cenere di bagasso e calce da carburo come precursori
Il legante poggia su tre componenti. La cenere di bagasso di canna da zucchero (SCBA) assume il ruolo di precursore alluminosilicatico; la calce da carburo (CL) fornisce il calcio; l’idrossido di sodio (NaOH) completa il sistema in qualità di attivatore alcalino. Un abbinamento che trasforma due flussi di scarto, uno agricolo e uno industriale, nella base chimica del materiale.
Il disegno sperimentale
La campagna ha fatto variare quattro parametri, mantenendo fisse le condizioni di cura: tutte le malte sono state impastate a rapporto acqua/solidi costante e mantenute a temperatura ambiente. Su ogni condizione sono state determinate la resistenza a compressione non confinata (UCS) e la lisciviazione, con il supporto di elaborazioni statistiche e di tre tecniche di indagine: microscopia elettronica a scansione (SEM), diffrazione di raggi X (XRD) e spettroscopia infrarossa a trasformata di Fourier (FTIR).
| Parametro | Condizione |
|---|---|
| Molarità NaOH | tra 1,0 e 2,5 M |
| Rapporto SCBA/CL | da 9,00 a 1,50 |
| Tempo di cura | 3, 7 e 28 giorni |
| Modalità di preparazione | One-Part o Two-Part |
| Rapporto acqua/solidi | 1,40, costante |
| Temperatura di cura | 23 °C |
La differenza tra le due modalità di preparazione sta nel modo in cui l’attivatore entra nel sistema: nel metodo One-Part l’idrossido di sodio viene incorporato nella parte solida della miscela, mentre nel Two-Part la soluzione alcalina è preparata a parte e aggiunta al momento dell’impasto.
Two-Part davanti, con un margine sottile
La composizione migliore si ottiene con il metodo Two-Part, attivatore a 2,0 M e rapporto SCBA:CL 70:30: la malta raggiunge 1,60 MPa a 28 giorni. La variante One-Part si ferma a 1,39 MPa, con uno scarto di 0,21 MPa a favore della preparazione con soluzione dosata separatamente.
Più rilevante per il progettista è la gerarchia che l’analisi statistica restituisce sulle variabili: il tempo di cura risulta la variabile più significativa, seguita dal rapporto SCBA/CL e dalla molarità dell’attivatore. La modalità di preparazione, al contrario, pesa in misura minima sul risultato.
Gel a attivazione alcalina e il nodo del bario
Le osservazioni SEM e le analisi XRD e FTIR documentano lo sviluppo di gel a attivazione alcalina, la fase che conferisce coesione alle matrici. Sul fronte ambientale il quadro è più sfumato: i test di lisciviazione non segnalano tossicità del materiale, ma le concentrazioni di bario superano i limiti previsti per la qualità dell’acqua. Un aspetto che condiziona gli scenari di messa in opera e che chi lavora su impieghi a contatto con suoli e acque dovrà inserire nel bilancio del materiale.
Campi d’impiego prospettati
Le applicazioni indicate restano nel campo della geotecnica e dei prodotti preformati: stabilizzazione di sterili minerari, miglioramento dei suoli, fondazioni superficiali e arredo urbano. Una scala d’uso coerente con resistenze misurate nell’ordine del megapascal.
Attivatore a 2,0 M, rapporto 70:30 tra cenere e calce, 28 giorni di cura: sono i parametri con cui il sistema ha espresso il suo valore di riferimento, 1,60 MPa. Il bario oltre soglia è ciò che la filiera dovrà governare prima di portare il legante dal laboratorio al cantiere.
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