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Riciclaggio del calcestruzzo mediante compattazione ad alta pressione per migliorare la sostenibilità della costruzione

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Riciclaggio del calcestruzzo mediante compattazione ad alta pressione per migliorare la sostenibilità della costruzione

Credito: Università di Tokyo

Secoli di edifici, ponti e altre costruzioni hanno utilizzato il cemento per la sua elevata resistenza e la sua semplice produzione. Tuttavia, circa l’8% delle emissioni globali di carbonio proviene dalla produzione di cemento. Pertanto, sono in corso sforzi per ridurre al minimo questa enorme impronta di carbonio. Alcuni di questi sforzi di riduzione dell’inquinamento si concentrano sul riutilizzo dei rifiuti di cemento. Ad esempio, i ricercatori in Giappone hanno recentemente sperimentato la compattazione ad alta pressione come mezzo semplice per riciclare il calcestruzzo. Tuttavia, sono necessari ulteriori miglioramenti per fare un uso ottimale di tali prodotti.

Ora, in uno studio recentemente pubblicato su Materiali da costruzione e da costruzione, i ricercatori dell’Istituto di scienze industriali dell’Università di Tokyo hanno misurato sperimentalmente i cambiamenti nella resistenza alla compressione e nella struttura su scala fine indotti dal trattamento termico dopo tale compattazione. Questo studio aiuterà a migliorare le proprietà del calcestruzzo riciclato e a migliorare la sostenibilità del settore edile.

Il trattamento termico è stato proposto come mezzo per aumentare l’utilità della compattazione ad alta pressione. Tuttavia, i risultati sono stati contrastanti, dalla qualità deteriorata a quella migliorata. “Abbiamo cercato di aggiungere chiarezza a questo dibattito”, spiega Md. Ibrahim Mostazid, autore senior. “Studiando le condizioni comuni di trattamento termico e la microstruttura corrispondente, abbiamo valutato rigorosamente le proprietà migliorate del prodotto in calcestruzzo risultante”.

I ricercatori hanno testato miscele di cemento Portland riciclato con additivi ferro/acciaio e scorie d’altoforno. Hanno testato tre comuni trattamenti termici di post-compattazione. I trattamenti termici hanno tutti impartito riorganizzazioni microstrutturali che hanno portato a proprietà migliorate. Inoltre, l’incorporazione delle scorie ha aumentato la densità e l’omogeneità su scala fine del calcestruzzo, il che ha ulteriormente contribuito a migliorarne le proprietà. Ad esempio, in una miscela di calcestruzzo, la sterilizzazione in autoclave a 180°C per 8 ore dopo la compattazione ha aumentato la resistenza alla compressione di >5 volte rispetto alla sterilizzazione in autoclave. In altre parole, i ricercatori hanno sviluppato un mezzo efficiente dal punto di vista energetico per migliorare i risultati del riciclaggio del calcestruzzo.

“Diversi trattamenti termici hanno migliorato la resistenza del calcestruzzo, ma con meccanismi diversi”, afferma Mostazid. “Ad esempio, l’autoclavaggio del calcestruzzo corrispondeva alla produzione di idrogarnet, un minerale diverso da quello che abbiamo osservato dopo semplici trattamenti termici”.

In futuro, i ricercatori potranno confrontare questi dati con i risultati dei propri programmi di riciclaggio del calcestruzzo, ad esempio la polimerizzazione a vapore. Così facendo, le prove di prestazione del calcestruzzo riciclato avranno chiari riferimenti numerici e microstrutturali. Tali standard aiuteranno i ricercatori a valutare diverse procedure, tutte finalizzate agli stessi obiettivi di sostenibilità ambientale, e aiuteranno a ridurre al minimo l’impronta di carbonio del settore edile.


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