Le barriere stradali prefabbricate in calcestruzzo: sicurezza e sostenibilità con la tecnologia DMAT

Le barriere stradali prefabbricate in calcestruzzo armato sono elementi chiave per la sicurezza di utenti e infrastrutture, ma la loro vita utile è messa a dura prova dalla carbonatazione, cicli termo-igrometrici, sali disgelanti, fessurazioni da ritiro e sollecitazioni a fatica.

DMAT S.r.l. - realtà deep-tech specializzata nel settore del calcestruzzo e delle malte - in collaborazione con Crezza S.r.l., leader italiano nella prefabbricazione di barriere stradali, ha sviluppato una nuova tipologia di barriere dedicate a questa applicazione.

La miscela, proprietaria e sviluppata ad hoc da DMAT, riduce in modo significativo il coefficiente di carbonatazione, abilita l’autoriparazione delle fessure e diminuisce l’impatto ambientale, consentendo di realizzare le barriere del futuro che, a parità di prestazioni meccaniche, mostrano una vita utile doppia rispetto alle soluzioni tradizionali.

Figura 1: Barriere stradali prefabbricate. Credit Crezza S.r.l.

La richiesta

La richiesta del Ministero delle Infrastrutture e dei Trasporti (MIT) di riqualificare le barriere di sicurezza in calcestruzzo realizzate prima del DM 223/92 ha portato le Concessionarie autostradali ad attuare piani di sostituzione delle barriere esistenti con dispositivi di ultima generazione. In particolare, Autostrade per l’Italia S.p.A. (ASPI) ha proposto un piano che interessa circa 2.000 km della rete autostradale di propria competenza e prevede la riqualifica di circa 1.300 Km di spartitraffico, 1.400 Km di bordo laterale e 380 Km di bordo ponte, mediante la sostituzione delle barriere esistenti con dispositivi di ultima generazione[1].

Da questo contesto discendono quattro obiettivi tecnici per le barriere prefabbricate di nuova generazione prodotte da Crezza con tecnologia DMAT:

1. Pari classe di resistenza meccanica rispetto alla miscela di partenza (C40/50 a 28 giorni secondo UNI 11104:2025[2]);
2. Maggiore durabilità contro carbonatazione e ingresso di agenti aggressivi;
3. Minore impatto ambientale della ricetta, grazie ad un minore contenuto di clinker;
4. Compatibilità con linee di prefabbricazione esistenti e cicli di cura rapidi (resistenza alle brevi stagionature elevata;

La soluzione DMAT–Crezza

Per rispondere in modo concreto a questi requisiti, DMAT e Crezza hanno avviato un percorso integrato di sviluppo di una barriera di nuova generazione:

• Traduzione dei requisiti del MIT e delle Concessionarie in prestazioni misurabili (coefficiente di carbonatazione, auto-riparazione delle fessure, Global Warming Potential della miscela, vita di servizio).
• Campagna di prove su varianti di mix DMAT a ridotto contenuto di clinker e aggiunta di filler DMAT, mantenendo la classe C40/50. Le prove, eseguite da IMM SA[3], sono state le seguenti:
• Resistenza a compressione alle brevi stagionature secondo EN 12390-3[4];
• Resistenza a compressione a 28 giorni secondo EN 12390-3;
• Carbonatazione accelerata secondo SIA 262/1-I[5];
• Autoriparazione delle fessure fino a 0,5 mm[6];
• Calcolo della vita utile di servizio della miscela selezionata mediante modelli probabilistici basati sui requisiti dell’Eurocodice e del FIB Bullettin 34.
• Pilot industriale sulle linee Crezza senza modifiche impiantistiche sostanziali, con curing ottimizzato e controllo qualità in produzione.

Risultati della campagna di prove

Nelle seguenti tabelle sono riportati i risultati della campagna sperimentale condotta da IMM SA sulla miscela con tecnologia DMAT. La miscela sottoposta a prova risponde alla seguente classificazione secondo UNI 11104:2025:

C40/50 XC4, XF1, S5, Φ24mm, Cl 0.1

La miscela di controllo sviluppata come riferimento per la campagna di prove supera i contenuti minimi di cemento previsti dalla nuova norma UNI11104:2025, per ottenere alte resistenze a brevi stagionature.

La miscela DMAT è stata sviluppata per essere conforme al principio di prestazione equivalente previsto dalla UNI11104:2025, avendo un contenuto minimo di cemento inferiore per la relativa classe di esposizione.

Tabella 1: Risultati delle prove di resistenza a compressione secondo EN 12390-3.

Tabella 2: Risultati delle prove di carbonatazione accelerata secondo SIA 262/1-I.

Tabella 3: Risultati delle prove di autoriparazione.

I risultati sopra presentati mostrano come la miscela proprietaria sviluppata da DMAT soddisfi sia i requisiti di resistenza meccanica per la classe C40/50 secondo UNI 11104:2025 che i requisiti di durabilità – rispetto ai quali esibisce una performance migliorativa - per la relativa classe di esposizione XC4. In altre parole, la durabilità della miscela è garantita pur con dosaggi di cemento inferiori al limite minimo.

In aggiunta, si nota come il coefficiente di carbonatazione della miscela DMAT sia del 36% inferiore rispetto alla miscela di controllo che, allo stesso tempo, eccede i contenuti minimi di cemento previsti dalla nuova UNI11104:2025 per la classe XC4 e che, di conseguenza, deve avere una resistenza alla carbonatazione pari o superiore alla miscela minima prevista per la classe XC4. Ciò ha un impatto benefico sulla vita utile di servizio delle barriere, come verrà mostrato nel seguito.

Modelli probabilistici di vita di servizio

Nel seguito, riportiamo le ipotesi del modello di durabilità probabilistico eseguito secondo i requisiti del FIB 34[7]. In questo contesto si considera esclusivamente la carbonatazione. Il modello è basato sul modello di diffusione della carbonatazione, la cui equazione di stato limite è data da:

Dove:

a = copriferro [mm]

x_c(t) = profondità di carbonatazione al tempo t [mm]

t= tempo [anni]

k_e = funzione ambientale [-]

k_c = parametro di trasferimento [-]

k_t = parametro di regressione [-]

R_acc,0^-1= resistenza alla carbonatazione effettiva inversa del calcestruzzo [(mm²/anno)/(kg/m³)]

ε_t = termine di errore [-]

C_{s, atm} = concentrazione di CO₂ nell’atmosfera [kg/m³]

W(t) = funzione ambientale

L’equazione di stato limite afferma che la corrosione si verifica quando il fronte di carbonatazione eguaglia il copriferro. Nel modello pienamente probabilistico, ad ogni variabile di input è associata una distribuzione statistica secondo la definizione del FIB 34. Ad ogni intervallo di tempo (tipicamente, un anno), per ogni variabile vengono assunti N valori casuali all’interno della distribuzione data e, di conseguenza, si può calcolare il numero di eventi (quindi, la probabilità) in cui la profondità di carbonatazione eguaglia o supera il copriferro.

Lo stato limite è raggiunto nell’istante in cui la probabilità di corrosione raggiunge il 10%. I calcoli sono stati effettuati mediante il software @Risk™ per il mix DMAT e per la miscela di controllo. L’analisi ha previsto 50.000 simulazioni: in particolare, per ciascuna variabile stocastica (come definita dal FIB 34) sono stati campionati 50.000 valori casuali e utilizzati per risolvere l’equazione di stato limite. Le simulazioni sono state eseguite fino a 130 anni. I valori di input impiegati e i risultati del modello sono esposti nel seguito.

 ..Continua la lettura nel PDF.