Materiali innovativi e sostenibilità: la ricerca ReLUIS entra nelle regole del costruire

La transizione verso un’edilizia più sostenibile passa anche dall’innovazione dei materiali strutturali e dalla capacità di trasformare la ricerca in regole operative per progettisti e imprese. In questo quadro si inserisce il lavoro svolto nell’ambito del progetto RELUIS sui materiali innovativi per le costruzioni, presentato al Convegno RELUIS da Maria Antonietta Aiello. Le attività del Vice Programma dedicato hanno contribuito in modo diretto all’aggiornamento di linee guida e documenti tecnici nazionali. Il valore dell’esperienza sta proprio nel legame stretto tra sperimentazione, valutazione delle prestazioni e recepimento nei riferimenti normativi. L’articolo racconta i principali risultati di questo percorso e le prospettive aperte per il settore delle costruzioni.

La ricerca ReLUIS che diventa norma tecnica

Nel panorama della ricerca italiana sulla sicurezza e la sostenibilità delle costruzioni, il contributo del progetto ReLUIS sui materiali strutturali innovativi rappresenta oggi uno degli esempi più concreti di dialogo tra mondo scientifico e normazione tecnica. Il Vice Programma dedicato ai materiali innovativi per la sostenibilità delle costruzioni, coordinato da Maria Antonietta Aiello insieme a Luciano Feo, con il coinvolgimento del Dipartimento della Protezione Civile e dell’ingegnere Maria De Bonis, ha operato con un obiettivo chiaro: trasferire i risultati della ricerca nelle linee guida e nei documenti tecnici di riferimento per la progettazione strutturale.

L’attività del gruppo, che coinvolge 23 unità di ricerca distribuite su tutto il territorio nazionale, ha contribuito in modo diretto all’aggiornamento dei capitoli delle Norme Tecniche per le Costruzioni dedicati ai nuovi materiali e ai documenti tecnici del Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici e del CNR. In particolare, i risultati più recenti sono confluiti nella revisione delle linee guida sull’impiego dei compositi a matrice organica per il consolidamento delle strutture esistenti e nel documento sull’uso delle barre non metalliche nel calcestruzzo armato, entrambi aggiornati nel 2025. Si tratta di un passaggio cruciale, perché segna il superamento della distanza tra sperimentazione di laboratorio e prassi progettuale, rendendo più solido il percorso di qualificazione e impiego dei materiali innovativi.

Materiali compositi, murature rinforzate e nuove sfide di durabilità

Uno dei filoni principali di ricerca ha riguardato i materiali compositi a matrice inorganica e le soluzioni di rinforzo per le murature, con particolare attenzione ai sistemi FRCM e agli intonaci armati con reti non metalliche. Le indagini più recenti si sono concentrate sul comportamento a trazione in configurazioni non ancora adeguatamente considerate dalle linee guida esistenti, come l’uso di matrici fibro-rinforzate e l’impiego di più strati sovrapposti, nei quali lo scorrimento tra strati può influenzare in modo significativo la risposta meccanica del sistema.

Accanto agli aspetti resistenziali, il tema della durabilità ha assunto un ruolo centrale. Le prove sperimentali hanno analizzato l’influenza della temperatura e dell’ambiente alcalino sulle prestazioni di aderenza e sulla risposta meccanica dei compositi, mettendo in evidenza differenze sostanziali tra il comportamento a temperatura ambiente e quello dopo cicli termici. Lo studio di diversi ambienti alcalini e di protocolli di prova accelerata, condotti a temperature differenziate, non ha solo una valenza conoscitiva, ma apre anche alla possibilità di rivedere e migliorare le procedure di qualificazione dei materiali, rendendole più rappresentative delle condizioni di esercizio reali.

Nel campo delle murature rinforzate, la ricerca ha approfondito il comportamento dei pannelli sia nel piano sia fuori dal piano, con l’obiettivo di supportare un aggiornamento delle indicazioni progettuali. Particolarmente rilevante è il lavoro in corso sugli intonaci armati con reti non metalliche, per i quali manca ancora una linea guida di progettazione strutturata. L’elaborazione di un documento condiviso, basato su risultati sperimentali consolidati, rappresenta un passaggio strategico per colmare un vuoto normativo su una tecnica sempre più utilizzata negli interventi di rinforzo e miglioramento sismico del costruito esistente.

Calcestruzzi fibrorinforzati e armature non metalliche tra prestazioni e progetto

Un secondo asse di lavoro riguarda l’impiego di calcestruzzi e malte fibrorinforzate, sia nel rinforzo di strutture in calcestruzzo armato sia negli interventi su edifici in muratura. Le ricerche hanno permesso di integrare e aggiornare una prima linea guida già sviluppata nel precedente biennio, estendendo l’analisi all’uso di fibre da riciclo e alla presenza di armature soggette a corrosione. L’approccio seguito non si limita alla valutazione dei materiali in condizioni ideali, ma considera scenari realistici di degrado e intervento sul patrimonio esistente.

Un elemento di particolare interesse è il confronto delle prestazioni di diverse tecniche di rinforzo applicate a un edificio reale, simulando gli effetti delle variabili geometriche e meccaniche sulle risposte globali della struttura. Questo tipo di analisi, orientato al comportamento dell’edificio nel suo insieme, consente di tradurre i risultati di laboratorio in indicazioni utili per la scelta delle soluzioni di intervento in fase progettuale. Parallelamente, sono stati affrontati anche aspetti di durabilità legati alle fibre polimeriche, valutando l’influenza della temperatura e l’impiego di nanotubi di carbonio per migliorare la resistenza nel tempo dei materiali compositi a matrice cementizia.

Nel campo delle armature non metalliche, le attività di ricerca hanno fornito un contributo determinante alla revisione del documento CNR sull’uso di barre in materiali compositi nelle strutture in calcestruzzo armato. Le indagini hanno riguardato il comportamento in esercizio, con particolare attenzione allo stato deformativo e fessurativo, all’aderenza e alla determinazione della lunghezza di ancoraggio, anche in condizioni di temperatura elevata. Si tratta di aspetti cruciali per l’affidabilità strutturale e per la diffusione di soluzioni che, oltre ai benefici in termini di durabilità, pongono nuove sfide progettuali rispetto alle armature tradizionali in acciaio.

Calcestruzzi green, geopolimeri e materiali “intelligenti” per il futuro delle costruzioni

Il terzo grande ambito di ricerca ha riguardato i cosiddetti calcestruzzi green e ad elevata durabilità, con l’obiettivo di delineare uno stato dell’arte critico più che di proporre, nell’immediato, nuove linee guida progettuali. L’attenzione si è concentrata sui calcestruzzi geopolimerici, studiati sia in presenza di armature metalliche sia non metalliche, con particolare riferimento ai meccanismi di aderenza tra barra e matrice. Ulteriori approfondimenti hanno riguardato l’uso di leganti alternativi, come i cementi solfoalluminosi per il rivestimento delle gallerie, e l’impiego di materiali di recupero come le scorie d’altoforno, con valutazioni sulle prestazioni a lungo termine in termini di viscosità e ritiro.

Un risultato di grande valore per la comunità scientifica e tecnica è la creazione di un database dedicato ai calcestruzzi con materiali da riciclo, che raccoglie un ampio numero di parametri meccanici e di durabilità. Questo strumento, pur non esaurendo la complessità del tema, rappresenta una base conoscitiva fondamentale per orientare le future attività di ricerca e per supportare lo sviluppo di materiali realmente sostenibili dal punto di vista ambientale e prestazionale.

Tra i temi più innovativi emerge infine quello dei calcestruzzi “intelligenti”, ottenuti con l’aggiunta di nanotubi di carbonio e fibre metalliche, capaci non solo di migliorare la durabilità del materiale, ma anche di fornire informazioni sullo stato di salute della struttura attraverso la variazione delle proprietà elettriche. Si tratta di un filone ancora in fase esplorativa, ma che apre scenari interessanti per l’integrazione tra materiali strutturali e sistemi di monitoraggio, in una prospettiva di manutenzione predittiva e gestione evoluta delle infrastrutture.

Dalla sperimentazione alla pratica: un percorso ormai tracciato

Il lavoro sviluppato nell’ambito del Vice Programma ReLUIS sui materiali strutturali innovativi dimostra come la ricerca applicata possa incidere in modo diretto sulla qualità delle regole del costruire. L’inclusione dei risultati nelle linee guida del CNR e del Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici rappresenta un riconoscimento del valore scientifico delle attività svolte e, al tempo stesso, un passo avanti verso una progettazione più consapevole, sicura e sostenibile. In un contesto in cui la transizione ecologica del settore delle costruzioni è una priorità non più rinviabile, l’integrazione tra innovazione dei materiali, durabilità delle strutture e aggiornamento normativo appare come la strada maestra per rendere effettivo il cambiamento.

DI SEGUITO LA RELAZIONE INTEGRALE DI MARIA ANTONIETTA AIELLO.

Il testo è stato elaborato mediante la videoregistrazione dell'intervento, con l'aiuto dell'IA.

IN SINTESI
-Contributo decisivo del progetto RELUIS all’aggiornamento delle linee guida CNR e CSLP su compositi e armature non metalliche.
-Avanzamenti sul comportamento meccanico e sulla durabilità dei materiali compositi per il rinforzo di murature e strutture in calcestruzzo armato.
-Sviluppo e confronto di tecniche di rinforzo con calcestruzzi e malte fibrorinforzate, anche con fibre da riciclo.
-Ricerca sui calcestruzzi green e geopolimerici, con attenzione a prestazioni a lungo termine e sostenibilità ambientale.
-Prime applicazioni di materiali “intelligenti” per il monitoraggio dello stato di salute delle strutture.