Sensori in calcestruzzo: una nuova tecnologia per migliorare l'efficienza ed evitare sprechi di materiale

Il controllo della resistenza e della maturità del calcestruzzi su larga scala è stato tradizionalmente registrato e misurato in modo manuale. Nel passato sono state sperimentate diverse soluzioni di tipo digitale, ma nessuna è riuscita a dare risultati affidabili.

Eppure il problema è quanto mai importante, e le soluzioni di cantiere oggi utilizzate prestano il fianco a numerose problematiche: numerosità dei campioni, modalità di confezionamento e stagionatura, "pericolo" di sostituzione, tempi di misura ... insomma il tema dei controlli è quanto mai aperto.

Una nuova tecnologia IoT per monitorare l'indurimento del calcestruzzo

Sigfox ha portato sul mercato una nuova soluzione basata sull'IoT e che parte dall'inglobamento dei sensori direttamente nel calcestruzzo, i quali, collegati a un trasmettitore, raccolgono dati continui sulle temperature del materiale che poi sono inviati in modalità wireless alla piattaforma cloud.

Il software calcola quindi automaticamente maturità e resistenza in base ai dati storici, in modo che il processo di sviluppo della miscela di calcestruzzo e della resistenza possa essere seguito da qualsiasi dispositivo e in tempo reale.

Questi sensori, basati su tecnologia 0G di Sigfox - uno dei principali operatori IoT (Internet of Things) a livello mondiale - hanno facilitato la realizzazione di uno dei progetti architettonici più innovativi in ​​Europa, le Cactus Towers (Kaktustårnene) a Copenhagen, aiutando a calcolare il momento esatto per rimuovere la cassaforma che ne modella la caratteristica facciata.

 

construction of kaktus towers copenhagen_01.jpg

Cactus Towers (Kaktustårnene) a Copenhagen (Fonte: Wikimedia)

Le Cactus Towers a Copenhagen 

Le Cactus Towers, che dovrebbero essere pronte nella primavera del 2022, sono state progettate da Bjarke Ingels come edifici residenziali, destinati a una casa per giovani nel centro di Copenaghen all'interno di un Masterplan progettato dallo studio danese Dorte Mandrup Arkitekter che include la realizzazione di uno store Ikea coperto da un parco verde.

Presentano una complessità tecnica che pochi edifici hanno, per la peculiare forma appuntita delle loro facciate, da cui deriva il nome.

Hanno un nucleo esagonale con coperture che sembrano attorcigliarsi in balconi livellati. Uno di loro è alto 60 metri e l'altro poco più, di circa 80 metri, ed entrambi ospitano 495 appartamenti dall'estetica moderna.

 

Cactus Towers (Kaktustårnene) a Copenhagen

Cactus Towers (Kaktustårnene) a Copenhagen (Fonte: kaktus-towers.dk)

In termini di materiali, una particolare attenzione è stata rivolta alla cassaforma in calcestruzzo. 


La sfida della misura dell'indurimento del calcestruzzo

Lo stato di maturazione del calcestruzzo è cruciale per molte fasi di lavoro e può aiutare a rispondere alle domande riguardanti il ​​tempo ottimale di rimozione della cassaforma, se la sezione successiva può essere avviata dall'alto o se può iniziare la post-lavorazione. In questo caso c'era un ulteriore problema: le fondamenta solide o le lastre con uno spessore fino a 1,5 metri rappresentavano infatti un'ulteriore sfida, poiché le strutture spesse spesso richiedono il raffreddamento per garantire una velocità di idratazione del calcestruzzo tale da non generare troppo calore e quindi le conseguenti fessurazioni.


Per monitorare lo stato di indurimento - e lo sviluppo di calore - LM Byg ha utilizzato dei tradizionali data logger per ottenere informazioni dettagliate.

Questi logger richiedono ai lavoratori di raccogliere manualmente i dati in loco, trasferirli in ufficio e quindi calcolare la resistenza del calcestruzzo in base ai registri della temperatura utilizzando la maturità del calcestruzzo.

Dopo questa raccolta ed elaborazione dispendiosa in termini di tempo, LM Byg è stata in grado di stimare la resistenza del calcestruzzo nel momento in cui sono stati raccolti i dati.

Ma con questo sistema l'appaltatore non ottiene informazioni in tempo reale sullo stato di indurimento poiché i dati mostrano solo i registri delle temperature passate. In questo senso gioca un ruolo fondamentale il monitoraggio in digitale dello stato del calcestruzzo, indispensabile per conferire alle torri la loro forma contorta e molto particolare.

Per questo caso specifico, i costruttori hanno utilizzato la soluzione Maturix, che consiste in uno strumento completo che ha permesso loro di controllare la resistenza del calcestruzzo in un modo digitale e molto efficiente.

maturix per la misura dello sviluppo della temperatura del caclestruzzo

Maturix (Fonte https://maturix.com)

 

Con le termocoppie fuse nella struttura, è possibile accedere alla temperatura del calcestruzzo quasi in tempo reale.

Poiché sono collegate a un trasmettitore, queste termocoppie scaricano le informazioni in modalità wireless nel cloud.

Maturix dispone di un software responsabile del calcolo della maturità e della resistenza in base ai dati storici, il che rappresenta un vantaggio quando si apportano modifiche alla gestione del progetto.

Inoltre, con un edificio di questo calibro - così vasto e con un gran numero di subappaltatori - è un plus in termini di organizzazione e misurazione del tempo.

Insieme ai sensori e alla tecnologia Maturix è stata utilizzata la rete 0G di Sigfox.

È un'alternativa semplice, a basso consumo e a lungo raggio per la connettività IoT, ampiamente utilizzata nel mondo dell'industria, della logistica o del monitoraggio delle risorse. Essendo basata sulla tecnologia radio, supera alcuni dei limiti tradizionali di altre alternative basate su reti cellulari o schede SIM, come la scalabilità o la possibilità di fornire servizi in interni, aree rurali o, in questo caso, monitorare la temperatura di calcestruzzo in tempo reale.

La rete 0G è la prima opzione di connettività progettata esclusivamente per l'IoT.

Poiché la maggior parte dei requisiti dell'IoT industriale richiede solo un piccolo pacchetto di dati, è stato deciso di concentrarsi su una rete a bassa potenza, per ottenere una portata molto maggiore in queste applicazioni.


Fonti:

https://maturix.com

https://www.archdaily.com

https://www.kaktus-towers.dk)