Articoli modificati AI

  • Revisione mirata degli adesivi a base cementizia potenziati con nanomateriali per l’ottimizzazione dell’adesione tra FRP e calcestruzzo

    Il comportamento di un rinforzo con polimeri fibrorinforzati si decide all’interfaccia. Quando l’adesivo non trasferisce gli sforzi tra il materiale fibroso e il supporto in calcestruzzo, il contributo resistente atteso dal rinforzo si perde proprio nel punto in cui dovrebbe attivarsi. Su questo anello critico si concentra una rassegna focalizzata firmata Mohammad Al-Zu’bi, Mazen J. Al-Kheetan e Musab Rabi, pubblicata su Construction Materials (Vol. 6, pag. 15, doi: 10.3390/constrmater6020015).

    L’oggetto dell’analisi sono gli adesivi cementizi, indicati con la sigla CBA (cement-based adhesives), impiegati nella rinforzatura di strutture esistenti mediante FRP. Il loro sviluppo è trainato dalla domanda di infrastrutture più sostenibili, ma le formulazioni tradizionali presentano tre criticità ricorrenti: resistenza di aderenza contenuta, scarsa capacità di contrastare la fessurazione e durabilità a lungo termine ridotta. Aspetti che, in pratica, si ripercuotono sulle prestazioni dell’intero sistema FRP-calcestruzzo.

    I nanomateriali al vaglio della rassegna

    Il lavoro si fonda su una valutazione sistematica di studi sperimentali recenti, dedicata alle CBA modificate con nanosilice, nanotubi di carbonio, ossido di grafene e altri nanomateriali. L’obiettivo è duplice: comprendere in che misura la modificazione alla scala nanometrica possa migliorare il comportamento all’adesione dell’interfaccia e le prestazioni strutturali complessive del sistema di rinforzo.

    Su quali fronti agiscono le cariche nanometriche

    Per ciascuna famiglia di nanomateriali la rassegna esamina il contributo su quattro piani:

    • meccanismi di adesione all’interfaccia;
    • efficienza nel trasferimento degli sforzi;
    • controllo della fessurazione;
    • resistenza alle sollecitazioni ambientali.

    Quattro aspetti che condizionano direttamente l’attivazione del rinforzo e la sua capacità di mantenersi nel tempo.

    CBA non modificate e CBA nanomodificate a confronto

    La parte comparativa affianca le formulazioni tradizionali, prive di nanomateriali, alle versioni nanomodificate, nell’ambito di sistemi di rinforzo basati su FRP. Tre i piani di osservazione privilegiati: comportamento all’adesione (bond), risposta meccanica e prestazioni riconducibili alla durabilità. Un impianto che permette di isolare il peso della modifica nanometrica rispetto alla matrice cementizia di partenza.

    IHSSC-CAs: autocompattanti ad alta resistenza

    Un capitolo a parte è riservato agli IHSSC-CAs, adesivi cementizi autocompattanti ad alta resistenza. La rassegna li individua come una classe emergente di materiali leganti sostenibili, che unisce elevate prestazioni meccaniche a una compatibilità ambientale superiore a quella dei sistemi leganti tradizionali.

    Lacune aperte e sfide applicative

    La parte conclusiva del lavoro elenca le principali lacune di ricerca, discute le difficoltà legate all’attuazione pratica e delinea le direzioni future degli studi, orientate allo sviluppo di tecnologie di rinforzo del calcestruzzo sempre più sostenibili e resilienti.

    La modifica alla scala nanometrica interviene dunque sul nodo più delicato di un intervento di rinforzo, il collegamento tra materiali eterogenei. Le lacune e le difficoltà attuative evidenziate dalla rassegna tracciano, allo stesso tempo, il confine tra ciò che la letteratura supporta oggi e ciò che resta ancora da consolidare.

    Construction Materials, Vol. 6, pag. 15. M. Al-Zu’bi, M.J. Al-Kheetan, M. Rabi, A Focused Review of Nanomaterial-Enhanced Cement-Based Adhesives for Optimized FRP-to-Concrete Bonding, doi: 10.3390/constrmater6020015.

  • Integrazione Track3D e Fieldwire: importazione articoli per INGFORUM

    Collegare ciò che accade in cantiere con il modo in cui quella realtà viene documentata e tradotta in azioni è l’obiettivo della nuova integrazione tra Track3D e Fieldwire. Track3D, software di documentazione visiva e tracciamento dell’avanzamento lavori, si connette ora a Fieldwire, la piattaforma di gestione delle attività di campo (field management) sviluppata da Hilti: le squadre possono importare le planimetrie, sincronizzare le punch list e verificare le issue a confronto con i reality capture, il tutto in un unico ambiente di lavoro.

    Prima dell’integrazione: due sistemi separati

    I team che lavoravano con entrambe le piattaforme dovevano gestire i dati in parallelo. Le planimetrie venivano caricate manualmente su ciascun sistema e la consultazione delle punch list nel loro contesto richiedeva il passaggio continuo da uno strumento all’altro, con il rischio di allontanare la documentazione dallo stato reale del cantiere.

    Cosa cambia con la connessione

    Secondo quanto dichiarato, l’integrazione consente di vedere direttamente sui disegni, nei punti in cui il lavoro viene gestito, cosa è stato costruito, cosa manca e cosa è a rischio. Il caricamento duplicato delle planimetrie viene eliminato e i team lavorano a partire da una fonte dati unica.

    Sul piano operativo, le punch list di Fieldwire compaiono come note ancorate a posizioni precise sulle planimetrie di Track3D, complete di allegati e di collegamenti diretti di ritorno verso Fieldwire. La sincronizzazione automatica mantiene gli elenchi aggiornati, così che le issue di cantiere restano collegate alle acquisizioni dello stato reale dell’opera.

    In sintesi, il flusso di lavoro supportato dall’integrazione comprende:

    • l’importazione delle planimetrie in Track3D;
    • la visualizzazione delle punch list di Fieldwire come note posizionate in punti precisi delle planimetrie;
    • la presenza di allegati completi e di collegamenti diretti verso Fieldwire;
    • la sincronizzazione automatica degli elenchi, con le issue mantenute connesse ai reality capture.

    Le dichiarazioni dei fornitori

    Chaitanya NK, cofondatore e amministratore delegato di Track3D, ha dichiarato che l’integrazione “porta il cantiere al centro di ogni decisione”: collegando la documentazione visiva e il tracciamento dell’avanzamento direttamente alle attività che i team gestiscono in Fieldwire, le squadre di campo ottengono un contesto immediato sulle priorità, coordinano il lavoro con maggiore efficienza e possono intervenire rapidamente quando emergono problemi.

    “In Fieldwire diamo alle squadre un unico luogo per coordinare il lavoro e mantenere i progetti in movimento”, ha dichiarato Antonia Soler, vicepresidente marketing di Fieldwire. “La nostra nuova integrazione con Track3D porta la reality intelligence direttamente in quel flusso di lavoro, permettendo ai team di visualizzare l’avanzamento, identificare prima i rischi e chiudere le issue più rapidamente, il tutto senza cambiare strumento.”

    Per i team che già utilizzano entrambe le piattaforme, l’integrazione elimina il doppio caricamento delle planimetrie e concentra in un unico ambiente la consultazione delle punch list nel contesto delle acquisizioni dello stato reale, riducendo il passaggio tra strumenti durante il controllo dell’avanzamento lavori.

  • Ottimizzazione data-driven degli stati di ricoprimento in asfalto sostenibili mediante machine learning e valutazione dei costi del ciclo di vita

    Circa il 15% di crumb rubber e un contenuto di legante bituminoso compreso tra il 4,8% e il 5,0%: sono questi i dosaggi che restituiscono il miglior equilibrio tra prestazioni meccaniche ed efficienza economica nelle miscele bituminose modificate con gomma riciclata destinate ai sovrallassi stradali. A individuarli è stato un gruppo di ricerca che ha integrato algoritmi di machine learning con valutazioni economiche e ambientali di ciclo di vita, applicando il metodo a un dataset sperimentale di miscele convenzionali e modificate con crumb rubber (CR). I risultati sono pubblicati sulla rivista CivilEng (MDPI).

    Il crumb rubber tra prestazioni e costi di produzione

    La domanda di materiali sostenibili per le pavimentazioni ha orientato l’attenzione della tecnica stradale verso le miscele contenenti crumb rubber, la gomma granulata ottenuta dal riciclo. La modifica con CR migliora il comportamento meccanico e la durabilità della miscela, ma porta con sé due penalizzazioni: costi di produzione iniziali più alti e una maggiore richiesta di energia. Il nodo operativo diventa quindi la quantificazione del compromesso. Quanto prestazione aggiuntiva si acquisisce, e a quale prezzo, sull’intera vita della pavimentazione?

    Da un dataset di laboratorio a quattro modelli predittivi

    Il quadro di lavoro sviluppato dagli autori unisce apprendimento automatico e analisi economica per individuare l’equilibrio ottimale tra prestazioni e costi nelle miscele bituminose modificate con CR destinate agli overlay. La base dati sperimentale comprende miscele di riferimento e miscele trattate, impiegate per addestrare e validare quattro famiglie di algoritmi: Random Forest (RF), Gradient Boosting (GB), reti neurali artificiali (ANN) e regressione a vettori di supporto (SVR).

    Sono i modelli RF e ANN a distinguersi per accuratezza predittiva, con un coefficiente di determinazione R² superiore a 0,98 sugli indicatori chiave di prestazione. Le grandezze stimate coprono gli aspetti essenziali del comportamento della miscela:

    • stabilità Marshall;
    • rapporto di resistenza a trazione (tensile strength ratio);
    • resistenza all’ornimentazione;
    • modulo resiliente.

    Un livello di fedeltà di questo tipo rende i due modelli utilizzabili per stimare il comportamento della miscela a partire dalla sua composizione.

    Un indice costo-prestazione ancorato ai costi di ciclo di vita

    La previsione delle prestazioni non esaurisce la scelta. Per quantificare i trade-off tra comportamento meccanico ed efficienza economica, i ricercatori hanno formulato un indice costo-prestazione, denominato Cost-Performance Index (CPI), che incorpora l’analisi dei costi di ciclo di vita. Il passaggio ha una conseguenza pratica: l’onere di produzione iniziale, più elevato per le miscele con CR, viene valutato insieme ai benefici prestazionali che emergono lungo la vita utile, anziché restare l’unico termine di confronto.

    Meno 96 kg di CO2 equivalente per tonnellata di miscela

    L’analisi del ciclo di vita ambientale completa il quadro. La fase di produzione delle miscele con CR richiede più energia e genera emissioni maggiori, ma il bilancio complessivo dei gas serra resta in terreno favorevole: la riduzione netta risulta di circa 96 kg di CO2 equivalente per tonnellata di miscela. Le emissioni evitate nelle fasi successive del ciclo di vita superano quindi il maggior impatto produttivo, un esito che pesa nel confronto tra alternative di manutenzione del piano rotabile.

    Contenuti di CR e legante: la zona di equilibrio

    L’ottimizzazione converge su valori precisi: un contenuto di crumb rubber di circa il 15% e un dosaggio di legante bituminoso nell’intervallo 4,8-5,0% esprimono la condizione di miglior bilancio tra prestazioni e costi. Per chi specifica miscele in fase di progetto, si tratta di un riferimento quantitativo immediatamente utilizzabile. Più in generale, la sequenza che accompagna i risultati, dal dataset sperimentale ai modelli predittivi fino all’indice economico e alla valutazione ambientale, mostra come l’ottimizzazione guidata dai dati possa orientare la progettazione sostenibile delle pavimentazioni e sostenere l’economia circolare nelle costruzioni stradali.

    Resta il merito principale del lavoro: aver riportato una scelta spesso confinata al prezzo a tonnellata su un terreno più ampio, quello del ciclo di vita, con modelli in grado di anticipare le prestazioni. È il tipo di evidenza che rende quantificabile, e quindi più solida in fase di progetto, l’impiego della gomma riciclata nelle pavimentazioni.

    G. J. Kashesh, H. H. Joni, A. Dulaimi, A. J. Kaishesh, A. A. K. Al-Saeedi, T. P. Ribeiro, L. F. Almeida Bernardo, Data-Driven Optimization of Sustainable Asphalt Overlays Using Machine Learning and Life-Cycle Cost Evaluation, CivilEng, vol. 7, art. 1, doi: 10.3390/civileng7010001

  • Collaudo su Grande Scala di un Nuovo Contrappeso Autocentrante con Piastre a U per la Dissipazione Sismica dell’Energia

    Un controvento dissipativo con piastre flessionali a U, quando viene post-tensionato, riduce gli spostamenti residui del 72% rispetto alla stessa configurazione priva di post-tensione. È uno dei dati che emergono dalle prove su larga scala presentate nello studio Large-Scale Testing of a Novel Self-Centering Brace with U-Shaped Plates for Seismic Energy Dissipation, firmato da Onur Gurler, Ozgur Ozcelik, Sadik Can Girgin, Atakan Aksoy e Cagri Cetik e pubblicato su CivilEng, vol. 6, pag. 69, doi 10.3390/civileng6040069.

    Il dispositivo: piastre a U e post-tensione

    Il controvento oggetto delle prove nasce con uno scopo duplice. Il primo obiettivo è limitare gli spostamenti relativi tra le estremità del dispositivo, sfruttando la dissipazione di energia delle piastre flessionali a U (UFP, U-shaped flexural plates). Il secondo è riportare la struttura nella configurazione iniziale al termine del carico ciclico, affidando questa funzione a un meccanismo di autoricentraggio basato sulla post-tensione (PT).

    Il ruolo dei controventi dissipativi nella risposta sismica

    Il dispositivo si colloca nella famiglia dei controventi dissipativi, componenti strutturali di recente introduzione. Questi elementi accolgono la domanda di energia del sisma e aumentano al tempo stesso la flessibilità dell’intera struttura e la sua resistenza complessiva all’evento, evitando comportamenti fragili o non duttili.

    Prove su larga scala: con e senza post-tensione

    La novità del lavoro sta nei risultati sperimentali. Le versioni post-tensionate del controvento presentano una risposta isteretica autoricentrante a forma di bandiera, il profilo tipico dei sistemi capaci di recuperare la deformazione al termine del carico, insieme a una rigidità iniziale più elevata. Nella configurazione senza PT, il dispositivo assume invece il comportamento di un dissipatore metallico convenzionale, con spostamenti residui sensibilmente più ampi.

    Spessore e materiale delle piastre a U

    I parametri delle UFP incidono direttamente sulle prestazioni del dispositivo. Portando lo spessore della piastra da 6 a 8 mm, la resistenza aumenta del 22%. Conta anche la scelta del materiale: le piastre in acciaio inossidabile offrono un recupero plastico superiore, mentre quelle in acciaio comune dissipano circa il 10% di energia in più, grazie a una maggiore plasticità.

    La forza di post-tensione come parametro di taratura

    La dissipazione di energia del dispositivo aumenta con le forze di PT e con lo spostamento, perché la forza di post-tensione tira la curva forza-spostamento verso livelli di forza più elevati. Un risultato che conferma il peso di questo parametro, insieme alle caratteristiche delle UFP, nella definizione di un controvento che abbina autoricentraggio e dissipatori metallici come le piastre flessionali a U.

    Parametri esaminati e prestazioni misurate

    Parametro Confronto Effetto
    Post-tensione PT rispetto a senza PT spostamenti residui ridotti del 72%, rigidità iniziale più elevata, ciclo isteretico a forma di bandiera
    Spessore UFP da 6 a 8 mm resistenza maggiore del 22%
    Materiale UFP acciaio inossidabile recupero plastico superiore
    Materiale UFP acciaio comune energia dissipata superiore di circa il 10%

    I risultati disegnano un riparto netto delle funzioni: la post-tensione governa ricentraggio, rigidità iniziale e spostamenti residui, mentre spessore e materiale delle UFP determinano resistenza ed energia dissipata. In fase di progetto, la combinazione dei due meccanismi definisce il comportamento complessivo del dispositivo.

  • Framework di Affidabilità Multimodale Sensibile alla Qualità per la Valutazione dello Stato di Salute e la Previsione della Vita Utile Residua delle Gallerie in Regioni Fredde

    Quanto pesa la tracciabilità di un dato di ispezione nella valutazione dello stato di salute di una galleria in regione fredda? Più di ogni altra dimensione qualitativa: nella ponderazione calibrata dal gruppo di ricerca, la tracciabilità riceve un peso di 0,4474, contro 0,0548 della completezza. È l’esito di due round di consultazione esperti, con 323 questionari validi ciascuno, e costituisce la base di un framework multimodale per la valutazione dello stato di salute e la previsione della vita residua utile (RUL, remaining useful life) di gallerie in zone fredde. Il lavoro, firmato da Boyang Liu, Jing Guan, Yi Yang e Wuer Ha, è pubblicato su Infrastructures (vol. 11, articolo 283, doi 10.3390/infrastructures11080283).

    Cinque dimensioni di qualità pesate con l’AHP di gruppo

    L’ipotesi di partenza è che l’affidabilità di una diagnosi strutturale dipenda anche dalla qualità dei dati che la alimentano. Il framework incorpora quindi cinque dimensioni: completezza, accuratezza, coerenza, tempestività e tracciabilità. I pesi di base, verificati nei due round di consultazione, sono stati aggregati con un analytic hierarchy process (AHP) di gruppo ponderato per il consistency ratio (Cr). Il Cr di gruppo, pari a 0,0455, attesta la coerenza complessiva dei giudizi; il ranking resta inoltre stabile quando si applicano perturbazioni singole del +10%, una variabile alla volta.

    La distribuzione risultante è la seguente:

    Dimensione di qualità Peso
    Tracciabilità 0,4474
    Tempestività 0,2279
    Coerenza 0,1372
    Accuratezza 0,1326
    Completezza 0,0548

    In testa, quindi, la capacità di ricostruire la provenienza dei dati, seguita dalla rapidità con cui vengono acquisiti.

    Quattro sorgenti di dati e un ramo visivo con rete convoluzionale

    L’architettura integra quattro famiglie di informazioni: risposta strutturale, variabili ambientali, difetti apparenti e dati delle ispezioni tecniche. Il ramo dedicato ai difetti apparenti codifica congiuntamente le immagini grezze, elaborate da una rete neurale convoluzionale, e le variabili strutturate che descrivono i difetti stessi. Le cinque dimensioni di qualità confluiscono invece nella fusione multimodale guidata dall’affidabilità, dove il contributo di ciascuna sorgente viene calibrato in funzione dell’affidabilità dei dati disponibili.

    Sul caso principale, 89,7% di accuratezza e 6,3% di MAPE

    Nella galleria impiegata come caso principale, il framework classifica correttamente lo stato di salute nell’89,7% dei casi e stima la vita residua utile con un errore percentuale medio assoluto (MAPE) del 6,3%. La prova di robustezza è stata condotta perturbando gli ingressi numerici standardizzati con rumore gaussiano a scala 0,15: in queste condizioni l’accuratezza si assesta all’84,1%.

    Seicento osservazioni segmento-mese per isolare l’effetto della qualità

    Per quantificare il contributo effettivo dell’informazione di qualità è stato allestito un panel di campo indipendente: 600 osservazioni segmento-mese relative a 25 segmenti distribuiti su tre gallerie in esercizio. L’analisi ricorre a specifiche di modello con esclusione della variabile target, effetti fissi a due vie, validazione leave-one-tunnel-out, cioè con una galleria esclusa alla volta, modelli baseline multipli e cinque seed casuali fissati.

    Il risultato principale quantifica il legame: un aumento di una deviazione standard dell’instabilità di qualità ritardata di un periodo è associato a un incremento di 0,0151 dell’indice di errore sullo stato nel periodo successivo, con intervallo di confidenza al 95% compreso tra 0,0118 e 0,0184 e p < 0,001. In termini operativi, la variabilità della qualità registrata in un intervallo aiuta a prevedere gli errori di stima dell’intervalso seguente.

    Random forest tra gallerie e intervalli conformali

    I test con random forest in validazione incrociata tra gallerie confermano la direzione dell’effetto. Includere l’informazione di qualità porta il R² medio da 0,8277 a 0,8323 nella previsione dell’errore sullo stato e da 0,8517 a 0,8673 nella previsione della contrazione della RUL; entrambi i miglioramenti risultano significativi nei test appaiati (p < 0,001). Gli intervalli conformali di tipo split completano il quadro quantificando l’incertezza: la copertura media nella validazione tra gallerie raggiunge il 95,8% per l’errore sullo stato e il 95,9% per la contrazione della vita residua.

    Il guadagno apportato dall’informazione di qualità è modesto, ma statisticamente supportato su dati di campo e robusto al cambio di galleria. Per chi gestisce patrimoni in galleria la ricaduta più concreta sta nell’impianto d’insieme: governance dei dati verificabile, fusione sensibile all’affidabilità e supporto alle decisioni integrati in un unico schema di gestione della salute strutturale. Con una gerarchia di pesi che premia tracciabilità e tempestività, l’impostazione indica anche dove conviene concentrare gli sforzi di qualità sulle rilevazioni di ispezione.

  • Applicabilità del metodo di deposizione in sospensione modificato per la ricostituzione di campioni di suolo a solfidi

    Provini che si disturbano facilmente, prove di laboratorio con risultati largamente dispersi: la caratterizzazione geotecnica del suolo solfidico si scontra da sempre con la natura stessa del materiale. Su questa criticità interviene uno studio pubblicato su Geotechnics (MDPI, volume 6, articolo 34, doi: 10.3390/geotechnics6020034), firmato da Nelson García, Per Gunnvard, Tan Manh Do e Jan Laue, in cui viene verificata l’applicabilità del metodo di deposizione in slurry, nella variante modificata, per ricostituire campioni omogenei e ripetibili di questo terreno organico.

    Perché si punta al riutilizzo in sottofondo

    Il suolo solfidico è un terreno organico contraddistinto da un elevato contenuto d’acqua e da scarse proprietà geotecniche. Il problema non è solo di natura meccanica. Quando il materiale viene excavato, si ossida e trasforma in un rischio ambientale, con rilascio di metalli per lisciviazione e formazione di drenaggi acidi.

    Per questo motivo la ricerca si sta orientando verso strategie alternative allo scavo, con lo sviluppo di metodi che consentano di impiegare quantità crescenti di suolo solfidico come materiale di sottofondo. Un approccio che richiede però una conoscenza meccanica del materiale sufficientemente affidabile, e qui nasce la difficoltà.

    Disturbo dei provini e dispersione dei dati

    Caratterizzare con precisione il suolo solfidico è un’operazione complessa. Le proprietà intrinseche del materiale lo rendono particolarmente suscettibile al disturbo del provine, con una conseguenza diretta sulla qualità dei dati: una grande dispersione nei risultati delle prove geotecniche di laboratorio.

    Per contenere questo effetto, una parte della caratterizzazione può essere condotta su campioni ricostituiti. La condizione è che i provini ricostituiti siano confrontabili con quelli indisturbati, sia in termini di proprietà iniziali sia di risposta meccanica. È esattamente il punto verificato dallo studio.

    Il metodo di deposizione in slurry e il protocollo di verifica

    La ricerca esplora l’applicabilità del metodo di deposizione in slurry per produrre campioni di suolo solfidico che rispondano a tre requisiti: omogeneità, ripetibilità e rappresentatività rispetto al materiale reale. La valutazione è stata condotta per confronto, mettendo a sistema i provini ricostituiti con quelli indisturbati su due piani distinti.

    • le proprietà iniziali di indice, verificate in fase di caratterizzazione di base;
    • il comportamento in prova triassiale, con particolare riferimento alla risposta non drenata e alla linea di stato critico ricavata.

    Proprietà indice e risposta triassiale a confronto

    Sul fronte delle proprietà indice, i campioni ricostituiti hanno riprodotto con precisione e accuratezza i risultati medi dei provini indisturbati. Un esito rilevante, perché indica che il metodo di deposizione riesce a ricreare condizioni iniziali coerenti con quelle del materiale in situ, senza introdurre sistematiche aggiuntive.

    Anche il confronto in prova triassiale ha dato esiti favorevoli. Il comportamento non drenato dei campioni ricostituiti è risultato comparabile con quello dei provini indisturbati, e la stessa comparabilità è emersa per la linea di stato critico derivata dalle prove. In prova triassiale drenata, invece, nessuno dei due tipi di campione ha raggiunto lo stato critico.

    Implicazioni per la pratica di laboratorio

    La conclusione dello studio è diretta: il metodo di deposizione in slurry si presta in modo adeguato alla ricostituzione di campioni di suolo solfidico. Per chi opera nella caratterizzazione geotecnica di materiali problematici, il risultato conferma la strada indicata dalla ricerca, ossia la possibilità di fondare una parte della campagna sperimentale su provini ricostituiti, riducendo la dispersione che rende spesso difficoltosa l’interpretazione dei dati su questo tipo di terreno.

    Resta aperto il quadro più ampio, quello dello sviluppo di metodi per un impiego del suolo solfidico come materiale di sottofondo in alternativa allo scavo. Disporre di provini ripetibili in laboratorio è un passaggio necessario perché tale sviluppo possa poggiare su basi sperimentali solide.

  • Comportamento al fuoco del calcestruzzo con aggregati riciclati: valutazione sperimentale della resistenza alla compressione e del deterioramento fisico ad alte temperature

    Esposizione diretta al fuoco fino a 800 °C su calcestruzzi confezionati con aggregato grosso riciclato: dopo il ciclo termico, le riduzioni di resistenza a compressione misurate si attestano sul 4,34% per la miscela con il 15% di sostituzione e sul 5,72% per quella al 30%. Sono i numeri della campagna sperimentale condotta da Gabriela Peñafiel, Carlos Navarro, Santiago Medina Robalino, Fernanda Pico, Bernarda Abril, Byron Quishpe e Luis Felipe Contreras-Vásquez, pubblicata su Construction Materials con doi 10.3390/constrmater6020016.

    L’incendio può compromettere un calcestruzzo su due livelli, la microstruttura interna e l’integrità esterna. Quantificare questo effetto quando in miscela entra aggregato riciclato da rifiuti di costruzione, definito RCA (recycled concrete coarse aggregate), è l’obiettivo del lavoro, costruito interamente su base sperimentale.

    Miscere formulate con la densità ottimale

    La progettazione delle miscere è stata affidata all’Optimal Density Method, con un obiettivo di resistenza a compressione pari a 24 MPa. Il programma prevede tre livelli di sostituzione dell’inerte grosso naturale con RCA proveniente da scarti edili: 0%, 15% e 30%, rispettivamente identificati come HS-0AR%, HS-15AR% e HS-30AR%.

    Già in fase fresca la quota di riciclato incide sulla massa volumica. La miscela di riferimento si attesta a 2254,06 kg/m³, mentre HS-15AR% scende a 2210,09 kg/m³ e HS-30AR% a 2180,85 kg/m³. In termini percentuali si tratta di una variazione dell’1,95% e del 3,25% rispetto all’HS-0AR%.

    Protocollo di prova nel forno di fusione

    Il programma sperimentale conta 45 provini cilindrici, curati per 28 giorni prima dell’esposizione diretta alla fiamma all’interno di un forno di fusione. La progressione della temperatura è stata seguita con un pirometro lungo una scala che parte dal riferimento della temperatura ambiente e sale per gradi a 250 °C, 400 °C, 600 °C e 800 °C, mantenendo a ogni livello una durata di esposizione controllata. Per ciascuna temperatura sono stati provati tre campioni.

    Chiusa la fase termica, i provini sono rimasti in raffreddamento per 24 ore in ambiente, prima di essere portati a rottura in compressione.

    Resistenza residua a compressione

    Le prove eseguite dopo il raffreddamento restituiscono una riduzione di resistenza del 4,34% per la miscela con il 15% di aggregato riciclato e del 5,72% per quella con il 30%. Secondo gli autori, le variazioni possono dipendere da fattori quali il rapporto acqua/cementizio, la qualità dell’aggregato e le condizioni di cura del calcestruzzo.

    Patologie rilevate sui provini

    Accanto ai dati meccanici, l’esposizione al fuoco lascia segni visibili e diffusi sui provini: fessurazioni, screpolature, cambi di colore e spalling, ovvero distacchi localizzati di unto. Un quadro degrado che interessa la superficie del materiale e che accompagna la perdita di prestazioni misurata in compressione.

    La campagna fornisce così un riferimento quantitativo duplice per chi valuta l’impiego di RCA in miscere destinate a scenari di incendio: da un lato riduzioni di resistenza contenute entro il 5,72% anche con un terzo di inerte sostituito, dall’altro un panorama patologico superficiale che i dati suggeriscono di non trascurare, affiancando alla resistenza residua l’osservazione dello stato fisico del calcestruzzo dopo l’evento termico.

  • Proprietà meccaniche della malta con gusci d’ostrica frantumati e progettazione concettuale di un blocco modulare per la dissipazione delle onde

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  • Valutazione in situ della degradazione della geometria del binario e classificazione dei difetti per la prioritizzazione della manutenzione: caso di studio sulla linea ferroviaria M300, Romania

    3183 punti/km nel marzo 2022, 467 punti/km nel settembre dello stesso anno: l’escursione del Defect Severity Index registrata su un tratto in curva a doppio binario della linea M300, in Romania, fotografa una degradazione della geometria del binario ben lontana da qualsiasi andamento lineare. A documentarla è lo studio pubblicato sulla rivista Infrastructures e firmato da Madalina Ciotlaus, Domuta Marcian, Alexandra Denisa Danciu, Vladimir Marusceac, Mihai Liviu Dragomir e Gabriela Pau, che riparte dai rilievi strumentali in situ per costruire una scala di priorità di manutenzione direttamente ancorata ai dati di campagna (doi: 10.3390/infrastructures11080284).

    Quattro anni di rilievi con il veicolo di misura VMC

    L’evoluzione della geometria del binario condiziona la sicurezza dell’esercizio, il comfort di marcia, il fabbisogno di manutenzione e il costo lungo l’intero ciclo di vita dell’infrastruttura. Su questa premessa si regge l’indagine, alimentata dai registri delle ispezioni effettuate sul campo da un veicolo di misura del binario, il VMC, tra il 2020 e il 2023. Il settore osservato è in curva e a doppio binario.

    L’analisi abbraccia le famiglie di difetti geometrici previste dalla pratica ferroviaria: allineamento (alignment), scartamento (gauge), livello longitudinale (longitudinal level), livello trasversale (cross level) e tortosità (twist). Lo schema di lavoro resta quello convenzionale, con identificazione del difetto, attribuzione della gravità e conversione in punti di penalità. È su questo impianto consolidato che lo studio innesta una lettura aggiuntiva, pensata per orientare le decisioni di manutenzione.

    DSI, DRF e MPM: dal punteggio di penalità alla priorità di intervento

    Il primo tassello è il Defect Severity Index, calcolato a livello di campagna: corrisponde al punteggio di penalità normalizzato per chilometro e rende confrontabili rilievi successivi, superando la lettura istantanea della singola ispezione. Il Defect Recurrence Factor aggiunge la dimensione temporale, individuando le famiglie di difetti che si ripresentano in modo persistente. La Maintenance Priority Matrix completa il quadro traducendo la degradazione misurata in priorità di manutenzione.

    Indice Oggetto Funzione nel flusso di manutenzione
    DSI campagna di misura normalizza il punteggio di penalità per chilometro e permette il confronto tra campagne
    DRF famiglie di difetti evidenzia i difetti ricorrenti e persistenti nel tempo
    MPM pianificazione converte la degradazione rilevata in priorità di intervento

    Nell’impostazione degli autori i tre indici non sostituiscono lo schema dei punti di penalità: lo estendono, in forma interpretabile, con uno sguardo esplicitamente rivolto alla programmazione degli interventi.

    Difetti dominanti e recupero non lineare

    Il dato più rilevante riguarda la distribuzione del degrado. La degradazione non procede in modo uniforme né nel tempo né tra le famiglie di difetti: sul punteggio di penalità cumulato pesano soprattutto i difetti di livello trasversale e di livello longitudinale.

    Sul piano temporale, l’andamento del DSI tra marzo e settembre 2022, con il picco di 3183 punti/km seguito dal minimo di 467, conferma un ciclo di degradazione e recupero non lineare. La stessa sezione può restituire, a distanza di pochi mesi, quadri di gravità molto diversi: una variabilità che complica qualsiasi lettura basata su tendenze medie e che spiega perché il confronto normalizzato tra campagne diventa informativo.

    Manutenzione basata sulle condizioni su linee convenzionali

    Il valore operativo della proposta sta nel collegamento tra rilievo e decisione. Il punteggio di penalità da solo fotografa la condizione al momento dell’ispezione; l’abbinamento con DSI, DRF e MPM restituisce indicazioni su quali famiglie di difetti insistono nel tempo e su come ordinare gli interventi. Su una linea convenzionale come la M300, questo percorso supporta la pianificazione della manutenzione basata sulle condizioni, con priorità costruite sui dati di misura raccolti in esercizio.

    Per chi gestisce l’infrastruttura il messaggio è duplice: la degradazione della geometria non si distribuisce in modo uniforme, e i dati già prodotti dalle campagne di ispezione possono essere rielaborati in indici interpretabili, utili a ordinare le scelte prima che i difetti incidano su sicurezza e comfort di marcia.

  • Migrazione dell’umidità e variazione della resistenza del fusto di pali gettati in opera nel permafrost durante cicli di scongelamento-ricongelamento indotti dal calore di idratazione

    Una sottostima del 12,45% oppure una sovrastima del 20,58%. Sono gli scostamenti che la stima della resistenza al fusto di un palo gettato in opera nel permafrost può accumulare rispetto alla resistenza di picco misurata quando la previsione si basa sulle condizioni del terreno prima della gettata. A quantificarli è la campagna sperimentale di Zhilong Zhang, Tengbo Yu, Xuejun Liu e Jiyang Zhang, pubblicata sulla rivista Infrastructures (doi: 10.3390/infrastructures11080282).

    La pratica corrente prevede di stimare la resistenza al fusto a partire dal contenuto di umidità iniziale e dai parametri di resistenza del suolo congelato ricavati dalle indagini geognostiche. L’ipotesi che quello stato resti rappresentativo dopo il getto non è scontata, ed è proprio il nodo affrontato dalla ricerca.

    Il calore di idratazione perturba il terreno congelato

    La presa del calcestruzzo rilascia calore e innalza la temperatura del suolo attorno al palo: un anello di terreno scongela e, al raffreddamento successivo, ricongela. In questo doppio passaggio l’acqua non congelata migra e si ridistribuisce, così che lo stato dell’interfaccia palo-terreno al termine del processo non coincide più con quello caratterizzato in fase di indagine. La resistenza al fusto misurata può di conseguenza allontanarsi dalla previsione di progetto costruita sulle condizioni iniziali.

    Taglio diretto, modelli in scala ridotta e prove di compressione

    L’impianto sperimentale articola l’analisi su tre livelli complementari. Le prove di taglio diretto in laboratorio, eseguite sull’interfaccia tra calcestruzzo e suolo congelato, isolano l’effetto del contenuto di umidità iniziale sulla resistenza al taglio. Seguono prove su modelli in scala ridotta di segmenti palo-terreno, impostate secondo criteri di ingegneria, che restituiscono il campo di temperatura attorno al palo e la distribuzione dell’umidità a fine prova al variare della stratificazione e dell’umidità iniziale. Chiude il programma una serie di prove di compressione verticale sul palo, destinate a quantificare la variazione della resistenza al fusto.

    Resistenza al taglio: massimo con umidità al 30%

    Il primo elemento che emerge è la non linearità della relazione tra contenuto di umidità e resistenza al taglio dell’interfaccia. Al crescere dell’umidità la resistenza aumenta fino a un contenuto del 30%, oltre il quale tende a diminuire. Il picco coincide dunque con quel valore.

    Campo termico e migrazione dell’acqua attorno al palo

    Nel modello, l’innalzamento di temperatura del terreno dipende congiuntamente dalla stratificazione e dal contenuto di umidità iniziale: gli strati più umidi mostrano incrementi di picco minori. Nella zona adiacente al palo, la differenza massima di temperatura di picco tra strati a diversa umidità si attesta intorno al 10,8%.

    Più articolata è la dinamica dell’acqua durante lo scongelamento e il ricongelamento, governata insieme dal gradiente termico e dalle condizioni di umidità dei vari strati. Sotto l’azione combinata di gradienti di temperatura, effetti capillari e succzione da congelamento, l’acqua non congelata si sposta verso le zone più fredde o verso gli strati più poveri di umidità. Il risultato è un impoverimento di umidità in adiacenza del palo, accompagnato da zone di arricchimento localizzato.

    Dalla ridistribuzione dell’umidità alla resistenza al fusto

    Le prove di compressione verticale traducono questi fenomeni in termini di capacità. Per il modello del Gruppo A, la stima condotta sullo stato iniziale sottostima la resistenza di picco al fusto misurata del 12,45%. Sul modello stratificato B1 il segno si inverte: la stima iniziale eccede il valore misurato del 20,58%.

    Per ricondurre la resistenza locale dell’interfaccia all’umidità effettivamente presente dopo la gettata viene introdotto un coefficiente equivalente di tipo aggregato, di carattere preliminare, ( k_{eq} ), che mette in relazione il contenuto di umidità con la resistenza locale equivalente dell’interfaccia. Inserendo nel calcolo la distribuzione dell’umidità misurata a fine prova nella zona vicino al palo, lo scostamento relativo scende dal 12,45% al 7,36% per il Gruppo A e dal 20,58% al 9,66% per B1.

    Modello Scostamento della stima allo stato iniziale Scostamento con ( k_{eq} )
    Gruppo A sottostima del 12,45% 7,36%
    B1, stratificato sovrastima del 20,58% 9,66%

    Per chi verifica fondazioni in terreni congelati, la sequenza conta più del singolo numero: il calore di presa altera l’umidità all’interfaccia, la ridistribuzione dell’acqua modifica la resistenza al fusto e la stima fondata sullo stato iniziale può errare in entrambe le direzioni. Aggiornare la distribuzione dell’umidità con ( k_{eq} ) riduce sensibilmente lo scostamento, senza però azzerarlo.