Impiego di ceneri da biomassa e pigmenti in polvere per SCC eco-sostenibili colorati

Con i calcestruzzi autocompattanti e colorati, denominati con la sigla C-SCC (Coloured Self-Compacting Concrete), è possibile coniugare le notevoli prestazioni allo stato fresco, notoriamente caratterizzanti i calcestruzzi autocompattanti, con un eccellente pregio estetico dovuto ad una elevata qualità del faccia-vista unita all’effetto cromatico.
Infatti, nonostante gli SCC avessero già contribuito notevolmente a migliorare la qualità del calcestruzzo, con l’utilizzo di pigmenti colorati in polvere, aggiunti in massa, è possibile intervenire sull’aspetto decorativo di questo materiale, consentendo di realizzare strutture dalle forme più svariate e di qualsiasi tonalità cromatica.
Il calcestruzzo autocompattante e colorato risulta dunque particolarmente adatto per l’impiego in opere di notevole pregio architettonico, e può contare su diverse applicazioni fra le quali: strutture faccia-vista di alta qualità anche se fittamente armate, pannelli ed elementi prefabbricati, elementi per il design, e opere dalle forme mai immaginate e dalle geometrie più complesse.
In particolare, in questo lavoro sperimentale sono stati presi in esame due differenti pigmenti inorganici in polvere: uno dei due è costituito da ossido di ferro sintetico (92% Fe2O3) che impartisce una colorazione verde, mentre l’altro pigmento pur essendo sempre costituito prevalentemente da ossido di ferro (92% Fe2O3), consente di ottenere una colorazione gialla (vedi Figura 1).

Ovviamente la presenza tra le aggiunte minerali fini dei pigmenti colorati in polvere va ad incidere sulla fluidità e sulla coesione delle miscele. Quindi per ottimizzarne le proprietà reologiche è stato necessario apportare modifiche nelle proporzioni degli ingredienti. Anche altri autori hanno visto come i pigmenti siano in grado di aumentare la coesione delle malte e, di conseguenza, quando vengono aggiunti alle miscele, la quantità di filler può essere opportunamente ridotta.
Accanto ai pigmenti colorati come aggiunta minerale è stata anche impiegata una cenere da biomassa, proveniente dalla combustione di fanghi di cartiera. I fanghi di cartiera sono sottoprodotti della produzione della carta (circa 6 kg di fango vengono prodotti per ogni tonnellata di carta); sono composti da filler minerali, sali inorganici, piccole fibre di cellulosa, acqua e composti organici (4). I fanghi di cartiera vengono spesso inceneriti nelle cartiere stesse per ridurne il volume da smaltire in discarica e, a volte, per produrre energia per usi interni bruciando i fanghi assieme a residui di legno. Questo processo viene ottenuto mediante disidratazione a basse temperature ( 800°C). Durante l’incenerimento, carta e componenti organiche vengono bruciati a temperature comprese nell’intervallo 350÷500°C, mentre i filler minerali ed i sali inorganici vengono trasformati nei rispettivi ossidi a temperature più elevate (> 800°C). CaO, Al2O₃, MgO e SiO₂ sono gli ossidi più abbondantemente presenti nei fanghi di cartiera inceneriti. I fumi di combustione trasportano le particelle leggere di cenere volante che in tal modo possono essere intercettate e raccolte per impiegarle come sottoprodotto riciclabile. Se non riciclate tali ceneri andrebbero conferite in discarica a costi elevati in quanto catalogate come rifiuto speciale (pur se non pericoloso). Il loro reimpiego avrebbe quindi una duplice valenza ambientale ed economica.
I C-SCCs sono stati esaminati sia allo stato fresco mediante prove di “slump flow” e di tempo di svuotamento al V-funnel, sia allo stato indurito mediante prove di resistenza meccanica a compressione e misure di ritiro igrometrico. Infine, sono stati studiati C-SCCs a ritiro nullo impiegando espansivo a base di CaO in combinazione con un additivo SRA (Shrinkage Reducing Admixture).

  

Figura 1. Pigmenti in polvere impiegati per la colorazione delle miscele SCC.

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