Gli scienziati dell'Università di Tecnologia di Kaunas in Lituania propongono un'alternativa per le applicazioni edili resistenti al fuoco. Il loro nuovo studio dimostra che aggregati fini accuratamente selezionati consentono alle malte geopolimeriche a base di rifiuti di mantenere un'elevata resistenza
Una malta a base di rifiuti più resistente del calcestruzzo. Il secondo materiale più utilizzato al mondo, usato nella costruzione di infrastrutture resistenti, trova nel cemento Portland il suo ingrediente principale. Questo prodotto si ottiene riscaldando calcare e argilla ad una temperatura molto elevata, circa 1400 °C. Il consumo energetico è notevole, così come le emissioni globali di CO2, di cui il processo produttivo del calcestruzzo rappresenta circa il 7-8% del totale. Dall’Università di Tecnologia di Kaunas, in Lituania, uno studio ha approfondito il ricorso a leganti geopolimerici che possono prodursi a temperature più basse e interamente a partire da materiali di scarto.
Malta più ecologica
Secondo gli esperimenti condotti dai ricercatori di Kaunas, sostituendo il cemento Portland nella miscela, si possono ottenere malte o calcestruzzi geopolimerici in grado di sostituire i materiali convenzionali a base di cemento nelle costruzioni. Il team lituano ha utilizzato mattoni di ceramica e scarti di metacaolino come precursori e cinque diversi aggregati fini – sabbia, granito, basalto, scarti di ceramica e corindone – ottenendo risultati interessanti.
Infatti a 800 °C, le miscele con le migliori prestazioni hanno raggiunto una resistenza di 34,7 MPa e 53,0 MPa (MPa sta per megapascal, l’unità di misura della pressione e della resistenza meccanica) con solo una limitata formazione di microfessure. Per dare un’idea pratica, 53 MPa significa che il materiale è in grado di sostenere un carico di circa 530 kg di peso per ogni centimetro quadrato prima di rompersi.
Perché è più resistente del cemento
Quando un materiale viene scaldato a 800 °C e poi sottoposto a carichi meccanici, il gradiente termico e la dilatazione differenziata dei componenti interni generano tensioni. Queste tensioni causano microscopiche crepe. Il fatto che la formazione sia limitata indica che la miscela è stabile, resiste bene allo shock termico e conserva una buona integrità strutturale senza subire danni interni catastrofici.
In confronto, i calcestruzzi convenzionali a base di cemento Portland subiscono in genere una grave perdita di resistenza e danni a temperature simili, motivo per cui questi geopolimeri potrebbero essere un’opzione più robusta per le strutture esposte al fuoco.
“Negli edifici e negli impianti industriali, ci sono zone in cui il calcestruzzo lavora letteralmente “a stretto contatto con il fuoco”, ad esempio intorno a camini, caldaie, focolari, gallerie o apparecchiature ad alta temperatura. “In questi luoghi abbiamo bisogno di materiali che non solo non brucino, ma che mantengano anche la loro resistenza dopo l’esposizione a temperature estreme, ed è esattamente ciò che sono progettate per fare queste malte geopolimeriche”, spiega la Prof.ssa Vaičiukynienė che ha guidato le ricerche.
Legante geopolimerico realizzato con materiali di scarto
Oltre alla resistenza e alla durabilità, uno dei principali vantaggi del materiale è la sua compatibilità ambientale. La malta geopolimerica è realizzata interamente con materiali di scarto. Per la sua produzione, sono stati selezionati e macinati scarti di mattoni ceramici provenienti da cantieri di demolizione e il metacaolino, materiale reattivo a base di argilla, provienente dagli scarti di una vetreria in Lituania. Insomma, si tratta di una produzione che non sfrutta nuove risorse naturali, ma si basa sul riciclo e sul recupero di rifiuti industriali e da costruzione.
L’adozione reale è lenta
Attualmente, nonostante l’impegno della ricerca, l’impiego dei geopolimeri nell’edilizia fatica a decollare. Esistono finora pochissime applicazioni pratiche. Il freno principale è l’assenza di normative e standard tecnici definiti, a cui si aggiungono ostacoli di natura economica e culturale. Il collaudato mercato del cemento tradizionale difende i propri profitti, mentre le aziende produttrici di calcestruzzo guardano con sospetto a un materiale innovativo, temendo che un eventuale cedimento possa esporle a pesanti rischi legali ed economici. Nel frattempo, il team della KTU prosegue i test sulle prestazioni antincendio della malta geopolimerica, con l’obiettivo di arrivare ad un brevetto europeo.
