Malta autoriparante DMAT per infrastrutture: in Svizzera i primi muri risanati senza demolizione

In Svizzera, è stata applicata per la prima volta una malta autoriparante innovativa per il risanamento di un muro di contenimento lungo la carreggiata Sud-Nord dell’autostrada N13 per San Bernardino, nel Canton Grigioni.

Questa soluzione, che si discosta dal tradizionale approccio di demolizione e ricostruzione, è stata promossa dall’Ufficio Federale delle Strade Svizzero (“USTRA”) e sviluppata da DMAT Srl, realtà italo-americana, in collaborazione con l’Istituto Meccanica dei Materiali (“IMM SA”) di Lugano.

Il progetto si posiziona come alternativa sostenibile ed economica per la ristrutturazione di importanti opere infrastrutturali, aprendo a nuove possibilità nel settore edile.

La richiesta

Costruito negli anni ’70 e lungo circa 40 metri, il muro a gravità (non strutturale) svolge un'importante funzione di protezione della carreggiata. Esso, fino al 2024, si trovava in stato di forte degrado a causa della nota Reazione Alcali-Aggregato (“RAA”). Questa, causata dalla reazione tra gli alcali presenti nella miscela (in particolare, portati dal cemento) e la silice amorfa presente negli aggregati impiegati all’epoca, ha dato luogo – grazie alla presenza di acqua e umidità - ad un importante e diffuso fenomeno di fessurazione (vedasi Figura 1). L’opera, quindi, necessitava di essere risanata ed impermeabilizzata dall’esterno.

Davanti a queste criticità, USTRA aveva tre specifiche esigenze: evitare la demolizione del muro, limitare i disagi del traffico per via del cantiere e, soprattutto, ridurre in modo significativo l’impatto ambientale associato all’intervento di risanamento. Grazie al coinvolgimento di DMAT è stato possibile applicare tecniche più sostenibili, capaci di rispondere a questi tre requisiti fondamentali, attraverso un intervento non invasivo, realizzato in fasi compatibili con il traffico veicolare e con una riduzione delle emissioni di CO₂ associate ai materiali impiegati ed un’estensione della vita utile di servizio grazie alle proprietà di auto cicatrizzazione.

Il progetto

Il progetto sviluppato da DMAT ha previsto tre fasi essenziali:

La fase iniziale di ricerca e sviluppo nella quale è stata studiata e qualificata una malta cementizia ad hoc, ottenuta a seguito di uno screening di oltre 20 ricette diverse. In termini di prestazioni, il criterio seguito è stato il raggiungimento di tutte le proprietà (sia meccaniche che di durabilità) richieste ad una malta di tipo R3 secondo norma EN 1504-3. Inoltre, la malta è stata progettata per esibire proprietà di auto cicatrizzazione. In Tabella 1, sono riassunte tutte le prove di qualifica eseguite.

La ricetta finale, denominata DMAT A-16-S, è caratterizzata da:

• L’impiego di un ridotto quantitativo di cemento a basso contenuto di clinker. In particolare, è stato usato un CEM II/B-M (S-T) 42,5R HS-CH secondo norma SN EN 197-1. Questo è un cemento composito solfato resistente dove loppa d’altoforno e scisto calcinato sostituiscono il 21-35% del clinker. Al dosaggio impiegato corrisponde un contenuto totale di clinker nella ricetta pari a soli 252 kg/m³;
• l’impiego di materiali locali (cemento, sabbia, filler calcareo) a più ridotto impatto ambientale. Si veda la Tabella 2 per la lista dei materiali impiegati;
• l’integrazione del filler DMAT, che riduce la necessità di clinker a parità di prestazioni e contribuisce alla durabilità della miscela, conferendo anche le proprietà di auto cicatrizzazione;

Tabella 1: Prove di qualifica eseguite sulla malta DMAT A-16-S.

Tabella 2: Ingredienti della ricetta DMAT A-16-S.

In Tabella 3 si riassumono i risultati principali ottenuti.

Tabella 3: Risultati principali ottenuti per la ricetta DMAT A-16-S.

Un altro elemento distintivo di questo progetto è il risultato della valutazione ambientale del materiale. Il GWP (Global Warming Potential) della miscela A-16-S è stato calcolato sulla base delle dichiarazioni ambientali di prodotto (EPD) e dei database europei di settore. Il valore risultante, pari a 216 kg CO₂ eq/m³, rappresenta una riduzione media del 60% rispetto alle malte strutturali convenzionali, i cui valori tipici si attestano tra 400 e oltre 1000 kg CO₂ eq/m³ (Tabella 4).

Tabella 4: Impatto ambientale della malta DMAT rispetto a miscele convenzionali.

La seconda fase ha visto l’affiancamento operativo all’impresa durante la posa in opera della malta. I lavori sono stati eseguiti nel periodo tra luglio e agosto 2024, in condizioni ambientali favorevoli. Inizialmente si è proceduto con la idro-demolizione del supporto, al fine di asportare lo strato superficiale ammalorato e garantire una superficie di aggrappo ruvida e pulita per la malta da ripristino. Per ulteriormente favorire l’aggrappo della malta, è stata installata una rete in acciaio inossidabile fissata con tasselli sul muro esistente.

La produzione della malta è avvenuta sul cantiere (Figura 2), con una prima miscelazione umida in un miscelatore a vite senza fine e successiva aggiunta di filler e fibre in autobetoniera, tramite sacchi idrosolubili. Sebbene il mixer a vite continua offra impareggiabili vantaggi logistici per la rapida installazione in zone montuose/impervie, tuttavia esso non rappresenta l’optimum in termini di efficacia di miscelazione. Ciò nonostante, è stato comunque possibile consegnare un materiale fluido ma allo stesso tempo stabile e coeso, ideale per l’applicazione (colato dall’alto mediante benna, si vedano la Figura 2 e la Figura 3).

Il risultato finale è stato una superficie compatta e omogenea, esente da macro-difetti (Figura 4).

La fase finale, tuttora in corso, è caratterizzata dal monitoraggio periodico del muro, per studiarne le proprietà meccaniche e di durabilità nel tempo e per monitorare l’eventuale comparsa di fessure. Da questa attività è stato possibile appurare che alcune fessure comparse nei mesi successivi alla messa in opera, probabilmente a causa di fenomeni di ritiro idraulico vincolato, si sono ad oggi già completamente cicatrizzate (Figura 5).

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