Il calcestruzzo sta attraversando una trasformazione che riguarda insieme materiali, processi e responsabilità.

Da un lato cambiano i componenti: cementi con composizioni e finezze sempre più diversificate, maggiore impiego di aggiunte e loppe per ridurre l’impronta di CO₂, mix design più “sensibili” alla messa in opera, e una crescita degli aggregati riciclati, spesso caratterizzati da variabilità più elevata rispetto ai naturali. Dall’altro lato cresce l’esigenza di passare da un controllo “a posteriori” (provini e verbali) a un controllo digitale diffuso, capace di tracciare in modo continuo la qualità lungo tutta la filiera: impianto–trasporto–getto–prelievi–laboratorio–decisioni di accettazione.

In questo quadro entra con forza anche l’Intelligenza Artificiale: può diventare un alleato potente per individuare derive di processo, prevenire non conformità, correlare dati di produzione con prestazioni reali e supportare la gestione del rischio. Ma pone anche domande nuove: chi risponde delle decisioni “supportate da algoritmo”? come si garantiscono trasparenza, auditabilità e affidabilità dei modelli? e soprattutto, come si evita che la tecnologia sostituisca il giudizio tecnico invece di renderlo più solido?

Ne parliamo con Giuseppe Marano, Ordinario di Tecnica delle Costruzioni al Politecnico di Torino, strutturista, con un’esperienza professionale maturata anche nella filiera del calcestruzzo: una prospettiva preziosa per collegare innovazione dei materiali, sistema dei controlli e progettazione strutturale.

 

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Il calcestruzzo “nuovo” e il Capitolo 11 (NTC 2018) “vecchio”

Andrea Dari - Se dovesse indicare il punto in cui oggi si vede più chiaramente lo scollamento tra evoluzione del calcestruzzo e regole dei controlli: qual è? E perché?

Giuseppe Marano

L’evoluzione tecnologica e normativa, unitamente a una sensibilità molto maggiore nei confronti del materiale “calcestruzzo” nell’ingegneria strutturale, ha portato a un progressivo disallineamento, sempre più evidente.

Il calcestruzzo contemporaneo non è solo “più sostenibile”, ma anche molto più sensibile. La progressiva sostituzione del CEM I con cementi compositi, l’impiego crescente di aggiunte e soprattutto l’uso di aggregati riciclati introducono livelli di variabilità che non hanno precedenti rispetto al calcestruzzo “medio” di dieci o quindici anni fa.

A mero titolo di esempio riporto i risultati relativi alla curva di Abrams (resistenza del calcestruzzo relazionata al rapporto acqua/cemento) in cui in letteratura si confrontano risultati con differenti cementi. Risulta evidente un generale abbassamento delle capacità leganti che de facto influenzano profondamente le prestazioni del calcestruzzo (da “Haotian et al., GGBS Use in Concrete as Cement Constituent: Strength Development and Sustainability Effects – Part 1, Magazine of Concrete Research - Nov. 2021”).

 

 

A questo si aggiunge un generale innalzamento delle prestazioni richieste: resistenze più elevate, lavorabilità più spinta e spesso più duratura, tolleranze di cantiere ridotte. Il risultato è un materiale che reagisce in modo molto più marcato a piccole variazioni di composizione, umidità, tempi e condizioni ambientali. In questo contesto, il controllo basato prevalentemente sui provini a 28 giorni diventa strutturalmente insufficiente, perché intercetta l’effetto finale ma non le cause.

Peraltro, l’obbligatorietà imposta da alcune stazioni appaltanti nell’uso di aggregati riciclati, che per loro natura presentano una variabilità intrinseca in composizione, assorbimento e qualità della matrice aderente, pur non rappresentando un problema in sé, può essere gestita solo con standard di controllo in impianto nettamente superiori rispetto al passato. Servono necessariamente misure più accurate, maggiore automazione, procedure di verifica dedicate e un approccio al mix design che tenga conto in modo esplicito della variabilità attesa.

In sostanza, stiamo chiedendo al calcestruzzo prestazioni più elevate utilizzando materiali più eterogenei e sensibili. Questo rende indispensabile un salto di qualità dell’impianto di produzione e del sistema dei controlli. Continuare a usare regole pensate per un materiale più semplice significa esporsi a un aumento del rischio.

Con calcestruzzi sempre più spinti in termini prestazionali e con l’uso diffuso di cementi compositi e aggregati riciclati, l’FPC non può più limitarsi a garantire la conformità nominale del mix. Oggi il punto critico è il controllo della sensibilità del materiale: piccoli scostamenti di acqua efficace, umidità degli aggregati o tempi di miscelazione producono effetti molto più marcati rispetto al passato.

 

Resistenza a 28 giorni: indicatore centrale ma non sufficiente

Andrea Dari - Con cementi più fini e leganti più complessi, la sola Rck a 28 giorni rischia di essere un dato parziale. Quali proprietà o fenomeni (sviluppo di resistenza, sensibilità al curing, trasporto, ritiro, ecc.) dovrebbero entrare nel “radar” dei controlli, almeno per certe opere?

Giuseppe Marano

La resistenza a 28 giorni resta un riferimento imprescindibile, ma oggi è solo una parte del quadro. Con materiali più sensibili, diventano cruciali lo sviluppo della resistenza nel tempo, la stabilità della lavorabilità e la dipendenza dal curing iniziale. In molte situazioni il problema non è il valore medio della Rck, ma la sua variabilità e la sua vulnerabilità alle condizioni di produzione e posa. Limitarsi a un unico indicatore significa perdere informazioni decisive sul comportamento reale del materiale.

Inoltre, l’introduzione nell’uso di nuovi cementi in sostituzione al buon vecchio CEM I porta, oltre alla riduzione della capacità legante sopra richiamata, anche un generale spostamento delle velocità di presa e soprattutto di indurimento, per cui sarebbe opportuno, anche a valle di una opportuna campagna di analisi con le principali cementerie, aggiornare questa soglia temporale che ricordiamo è stata definita oltre un secolo fa nella prima normativa sul calcestruzzo armato.

I leganti moderni sono tutt’altra cosa, e prevedere esplicitamente soglie temporali maggiori per la verifica della resistenza meccanica è de facto una necessità.

 

Variabilità e progetto strutturale: dove nasce la sicurezza reale

Andrea Dari - Da progettista strutturale: come si dovrebbe tenere conto della variabilità del calcestruzzo (materie prime, impianto, trasporto, posa) nelle scelte progettuali? E quali informazioni minime il progetto dovrebbe pretendere dal sistema dei controlli per non lavorare “al buio”?

Giuseppe Marano

La sicurezza strutturale non si decide solo nel dimensionamento finale, ma molto prima, nel grado di conoscenza che il progettista ha del calcestruzzo che verrà effettivamente prodotto, trasportato e messo in opera. Oggi il materiale è più sensibile e meno “robusto” rispetto al passato: piccoli scostamenti di composizione, acqua efficace o condizioni di posa possono tradursi in variazioni significative delle prestazioni meccaniche e di durabilità. Ignorare questa variabilità significa trasferire il rischio dal processo al progetto, senza rendersene conto.

Per questo il progetto strutturale dovrebbe pretendere informazioni minime ma qualificanti sulla stabilità del processo produttivo: dati storici di produzione, indicatori di variabilità, presenza e percentuale di aggregati riciclati, sensibilità del mix design alle variazioni operative. Non si tratta di complicare il progetto, ma di renderlo consapevole del materiale reale, superando l’idea che una classe di resistenza sia di per sé sufficiente a rappresentarne il comportamento.

In assenza di queste informazioni, la progettazione è costretta a compensare l’incertezza con coefficienti sempre più elevati o con soluzioni eccessivamente conservative, che spesso non aumentano la sicurezza reale ma solo i costi e la rigidità del sistema. Ancora più critico è il rischio di lavorare su ipotesi non verificate, confidando implicitamente in una qualità del materiale che il sistema dei controlli non è in grado di garantire in modo continuo.

Integrare la variabilità del calcestruzzo nel processo progettuale significa, invece, riallineare progetto, produzione e controllo: la sicurezza non nasce solo dal rispetto delle formule, ma dalla coerenza tra ciò che si calcola e ciò che si costruisce.

 

Controllo digitale diffuso: rendere il materiale leggibile

Andrea Dari - Quali dati dovrebbe essere obbligatorio registrare per ogni lotto/getto per rendere la tracciabilità realmente utile (e non solo documentale)? E quali punti della filiera oggi sono i più “opachi”, dove si perde informazione o si perde responsabilità?

Giuseppe Marano

Quando il calcestruzzo è più sensibile, ogni perdita di informazione diventa un fattore di rischio. Il controllo digitale diffuso serve a rendere il materiale “leggibile” lungo tutta la filiera.

I dati non negoziabili includono composizione reale del mix, acqua efficace, caratteristiche degli aggregati, tempi e temperature di trasporto e condizioni di posa e curing iniziale. Oggi i punti più opachi restano il trasporto e il getto, dove si concentrano molte delle incertezze non controllate.

Le risorse tecnologiche attuali, in termini di potenza e di usabilità, permettono un tracciamento “totale” di ogni singola macchina, dai materiali impiegati alle fasi di carico e trasporto, sino al getto (in che parte della struttura è stato utilizzato) e alla lavorazione. È chiaro che in queste condizioni i costi accessori aumentano, ma è una necessità se si vuole avere un controllo delle caratteristiche e quindi della durabilità. Infine, sottolineo che, come per le caratteristiche meccaniche, probabilmente anche per gli aspetti di durabilità sarebbe necessario ritardare le prescrizioni rispetto ai nuovi tipi di leganti in sostituzione del buon vecchio CEM I.

 

Qualifica degli operatori: la qualità nasce dal dato

Andrea Dari - Un controllo è affidabile solo quanto lo è la catena: prelievo, confezionamento provini, stagionatura, tracciabilità. Serve un sistema di qualifica/abilitazione per chi esegue controlli sul calcestruzzo (come sta accadendo per molte attività sulle strutture esistenti)? Che requisiti minimi e che sistema di audit immagina?

Giuseppe Marano

Un materiale più sensibile richiede dati più affidabili. La qualità del controllo dipende in modo critico da prelievo, confezionamento, stagionatura e tracciabilità dei provini. Per questo è necessario un sistema di qualifica degli operatori, con formazione specifica, abilitazione e audit periodici. Senza una catena di controllo affidabile, anche il miglior sistema normativo perde efficacia.

 

FPC 2.0: controllare il processo, non solo il prodotto

Andrea Dari - Se dovessimo aggiornare oggi il “cuore” dell’FPC, quali requisiti tecnici renderebbe obbligatori su impianto e trasporto per controllare davvero la variabilità (misura umidità aggregati e correzione acqua efficace, tracciamento aggiunte in autobetoniera, tempi/temperature, blocchi per scostamenti, ecc.)?

Giuseppe Marano

Con materiali meno “robusti” e tolleranti alle variazioni in produzione e posa in opera, l’FPC deve evolvere da strumento formale a sistema di governo del processo. Misura continua dell’umidità degli aggregati, correzione automatica dell’acqua efficace, controllo delle tempistiche e dei parametri ambientali devono diventare la norma.

L'obiettivo è prevenire le non conformità alla fonte, non limitarsi a rilevarle a posteriori. Anticipare i problemi anche grazie alle enormi potenzialità della AI, che dovrebbe fare un ingresso importante nella filiera del calcestruzzo, dalla progettazione dei mix design, alla verifica dei materiali, al loro stoccaggio, produzione, trasporto, messa in opera e poi manutenzione. Una catena in cui ogni anello è fondamentale per garantire il risultato finale.

Se vogliamo opere sicure, efficienti e durature, non possiamo fare a meno di questo approccio integrato. Altrimenti allora diciamo chiaramente che si vogliono fare solo proclami.

 

Banca dati dei controlli: trasparenza come strumento tecnico

Andrea Dari - L’idea di una banca dati obbligatoria dei controlli, collegata alla commessa e – negli appalti pubblici – consultabile dalle parti con accessi profilati: le sembra una svolta necessaria o un rischio di burocrazia/contesa? Quali regole servono perché funzioni (standard dati, audit trail, gestione non conformità)?

Giuseppe Marano

Una banca dati strutturata dei controlli è una necessità, soprattutto nel settore pubblico, ma non solo. Con materiali più sensibili, la trasparenza non è burocrazia e costi, ma prevenzione del rischio. Funziona solo con dati standardizzati, tracciabilità delle decisioni e ruoli chiari. Se ben progettata, riduce il contenzioso e migliora la qualità media del costruito; se mal gestita, diventa solo un adempimento formale. Quanto ci è costato il mancato controllo e tracciamento del calcestruzzo negli scorsi decenni?

 

AI come radar della variabilità

Andrea Dari - Se avessimo tracciabilità digitale completa, dove vede l’impatto più immediato dell’IA: previsione della lavorabilità residua, allerta su derive di produzione, correlazioni tra curing/temperatura e prestazione, ottimizzazione dei controlli? E quali errori sarebbe pericoloso commettere nell’adozione (dataset sporchi, bias di cantiere, falsa precisione)?

Giuseppe Marano

In un contesto di elevata sensibilità del materiale, l’IA trova il suo valore massimo nel prevenire le non conformità, ma anche nel migliorare le performance del calcestruzzo riducendo il dosaggio di cemento. Come? Semplice: se un mix design controllato da una AI (basata su reti neurali addestrate sui dati “completi” di uno-due anni di produzione presso un impianto) può ridurre la variabilità di produzione, allora a parità di richieste di Rck si può fare riferimento a un valore medio Rm minore. Invece che cambiare tipo di legante, ne uso di meno… mi pare elementare.

Una AI ben addestrata può individuare subito le derive di processo, correlare micro-variazioni di produzione con effetti sulle prestazioni e supportare decisioni mirate sui controlli, oltre che considerare in real-time parametri come umidità dell’aria, storico delle precipitazioni, distanza del cantiere e durata del trasporto. Insomma, si potrebbe comportare come un “super dosatore” capace di variare al momento la ricetta base in relazione alle situazioni ambientali e climatiche.

Ricordiamo comunque che l’IA non crea qualità, ma amplifica quella dei dati disponibili. Dataset incompleti o distorti portano a conclusioni fuorvianti, soprattutto con materiali complessi.

 

AI e responsabilità tecnica: più controllo, non meno

Andrea Dari - In un futuro vicino, parte delle decisioni potrebbe essere supportata da modelli (escalation dei controlli, accettazione condizionata, suggerimenti di correzione). Come va governata la responsabilità: chi firma, chi valida, chi verifica? E quali requisiti minimi di auditabilità e trasparenza dovrebbero essere richiesti a questi sistemi?

Giuseppe Marano

Un materiale più sensibile richiede maggiore responsabilità, non minore. I sistemi di IA devono essere trasparenti, consultabili e interpretabili. Possono supportare decisioni come l’accettazione condizionata o la revisione del mix design, ma la responsabilità finale deve restare umana. L’algoritmo non può essere un alibi: deve rafforzare il giudizio tecnico, non sostituirlo. Questo è un punto fondamentale che abbraccia tutta l’industria delle costruzioni.

  

Verso un cambio di paradigma

In conclusione - sottolinea il prof. Giuseppe Marano - si ritiene necessario evidenziare come la sostenibilità e le alte prestazioni del calcestruzzo moderno non siano compatibili con logiche di controllo nate in altri contesti e pertanto superate. La strada obbligata è un cambio di paradigma: dal controllo del prodotto al governo del processo, dalla verifica puntuale al monitoraggio continuo, dalla prescrizione nominale alla gestione consapevole della variabilità. Questo passaggio, reso possibile e necessario da digitale, dati e competenza, non è un costo aggiuntivo, ma l’unico investimento in grado di garantire davvero sicurezza, durabilità e qualità nel costruito di domani.