Calcestruzzi e malte sostenibili: la durabilità come chiave delle costruzioni del futuro

Il settore delle costruzioni è chiamato a una doppia sfida: ridurre drasticamente l’impatto ambientale e garantire la durabilità delle infrastrutture in condizioni sempre più severe. L’invecchiamento del patrimonio edilizio, l’aggressività crescente degli ambienti urbani e costieri e l’aumento delle sollecitazioni climatiche mettono alla prova le strutture in calcestruzzo armato, rendendo sempre più urgente un cambio di paradigma.

In questo contesto, la sostenibilità non può limitarsi a ridurre l’impronta carbonica dei materiali, ma deve tradursi in una maggiore vita utile, in minori interventi di manutenzione e in un uso più efficiente delle risorse lungo l’intero ciclo di vita dell’opera.

Partendo dalle ricerche condotte da un gruppo internazionale di studiosi - culminate nella scoperta del segreto del calcestruzzo romano e pubblicate su Science Advances - DMAT ha sviluppato una linea di calcestruzzi e malte ad alte prestazioni, durevoli e autoriparanti, capaci di ridefinire gli standard della costruzione sostenibile.

Fondata da un gruppo di innovatori, tra cui il prof. Admir Masic del Massachusetts Institute of Technology (MIT), DMAT ha portato sul mercato una famiglia di filler marcati CE secondo le norme EN 12620 ed EN 13139 per produrre calcestruzzi e malte proprietari di nuova generazione, promuovendo il connubio tra durabilità e sostenibilità per garantire infrastrutture dalle massime performance e ridotto impatto ambientale.

La scalabilità industriale è al centro del modello aziendale: i prodotti DMAT non richiedono modifiche agli impianti di betonaggio e possono essere integrati in qualsiasi mix design. 

Carbonatazione e corrosione: il binomio critico per la durabilità strutturale

Uno dei meccanismi più critici che minacciano la durabilità del calcestruzzo è la carbonatazione: l’ingresso di anidride carbonica nella matrice cementizia riduce progressivamente il pH, depassivando le armature e innescando la corrosione. Le formulazioni DMAT offrono due benefici chiave: preservano la passivazione dell’acciaio, ritardando l’innesco della corrosione dovuta a CO₂ e agenti esterni, e rallentano la carbonatazione.

Ciò avviene grazie alla natura basica dei prodotti DMAT che, da un lato, mantengono il pH a valori più alti per un tempo più lungo e, dall’altro, rallentano la penetrazione dell’anidride carbonica poiché è necessaria maggiore quantità di CO₂ per neutralizzare la riserva alcalina.

Metodologia di prova su calcestruzzo: vita di servizio migliorata

Grazie a prove di carbonatazione accelerata svolte dall’Istituto di Meccanica dei Materiali di Lugano (IMM SA), laboratorio indipendente accreditato secondo ISO/CEI 17025, è stato determinato un coefficiente di carbonatazione ridotto fino al 36% rispetto ai mix di riferimento. L’effetto è diretto e misurabile: maggiore resistenza alla carbonatazione significa protezione più duratura dell’acciaio d’armatura, ritardo nell’innesco della corrosione e, in sintesi, incremento significativo della vita utile delle strutture.

Al fine di corroborare i benefici ottenuti in termini di resistenza alla corrosione, DMAT ha sviluppato alcuni modelli di durabilità probabilistici in conformità ai requisiti dell’Eurocodice e del Bollettino FIB 34. Ciascuna variabile coinvolta nel processo di carbonatazione (ad es. copriferro, coefficiente di carbonatazione e condizioni ambientali) è trattata come una distribuzione statistica, simulando così la variabilità di questi parametri in sito. Per ciascun anno di vita di servizio vengono eseguite fino a 50.000 simulazioni e viene calcolata la probabilità di innesco della corrosione (ossia il momento in cui la carbonatazione raggiunge le armature). La fine della vita di servizio corrisponde ad una probabilità di corrosione del 10%.

Si osserva che il calcestruzzo DMAT arriva praticamente a raddoppiare la vita di servizio della struttura. Per la miscela di riferimento, la probabilità di corrosione del 10% viene raggiunta dopo 73 anni, mentre con la soluzione DMAT questo avviene dopo 130 anni.

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La resilienza delle strutture: come il meccanismo di autoriparazione aumenta la durabilità

Oltre alla protezione dalla carbonatazione, la tecnologia DMAT offre una difesa contro i fenomeni di degrado e fessurazione grazie alla sua tecnologia di autoriparazione, che consente a calcestruzzi e malte di sigillare autonomamente fessure fino a 0,5mm. Questo processo ripristina l’impermeabilità e crea una barriera di lungo periodo contro gli agenti aggressivi, prolungando ulteriormente la vita di servizio e riducendo gli interventi di manutenzione e sostituzione.

Metodologia di prova su calcestruzzi preconfezionati

Le prove condotte su campioni presso IMM SA, hanno mostrato una chiusura completa delle fessure in tempi rapidi. Per svolgere la prova, provini pre-fessurati (fino a 0,5 mm) sono stati esposti a un flusso d’acqua controllato e la riduzione del flusso nel tempo è stata monitorata mediante flussimetri elettronici. Analisi petrografiche dettagliate (fino a 1000× di ingrandimento) hanno confermato la formazione di cristalli di calcite che sigillano le fessure. L’andamento della riduzione di flusso del calcestruzzo DMAT indica la chiusura entro 6 settimane, con analisi microscopica che conferma un’ampia formazione di calcite a rivestimento della parete della fessura.

Questa capacità di autoriparazione (self-healing) consente di ripristinare la continuità della matrice cementizia anche dopo la comparsa di difetti superficiali, limitando l’ingresso di agenti chimici aggressivi nel tempo. In campo applicativo, significa ridurre gli interventi di manutenzione e assicurare che le prestazioni iniziali si mantengano nel tempo, anche in condizioni di sollecitazioni cicliche.

Continua la lettura nel pdf in fondo in allegato

Nel pdf si continua parlando di:

• Metodologia di prova su calcestruzzi prefabbricati
• Metodologia di prova su malta da ripristino
• Dal laboratorio in strada: casi applicativi