Calcestruzzo a Polvere Reattiva (RPC): studio applicato per impieghi nelle infrastrutture

Calcestruzzo a Polvere Reattiva con Polvere d’Acciaio e Fibre di Carbonio sottoposto a diverse condizioni di stagionatura

Su ScienceDirect è disponibile un interessante articolo scientifico a firma di S. Geetha, M. Selvakumar della Department of Civil Engineering, Rajalakshmi Engineering College, Chennai 602105, India dal titolo " Reactive powder concrete with steel powder and carbon fibres subjected to different curing conditions " e dedicato al Calcestruzzo a Polvere Reattiva (RPC).

Ne riportiamo una breve sintesi suggerendo ai nostri lettori di approfondire direttamente sulla fonte l'argomento.

Calcestruzzo a Polvere Reattiva (RPC): premessa tecnologica

Le infrastrutture moderne, come aeroporti, stazioni ferroviarie, ponti e edifici industriali, sono spesso soggette a carichi da impatto imprevisti, che possono compromettere la sicurezza strutturale se non adeguatamente considerati nella fase progettuale. Tradizionalmente, per migliorare la resistenza all’impatto e alle esplosioni, si è fatto ricorso a materiali avanzati come i compositi polimerici rinforzati con fibre e al calcestruzzo fibrorinforzato ad alte prestazioni.

Il Calcestruzzo a Polvere Reattiva (RPC) rappresenta una delle evoluzioni più promettenti in questo campo. Grazie alla sua elevata resistenza e durabilità, l’RPC è ideale per applicazioni speciali, come la costruzione di ponti e fondazioni di macchinari pesanti. Tuttavia, l’uso di sabbia silicea come aggregato fine, componente costoso, limita la diffusione di questo materiale.

Descrizione della Ricerca

Gli autori, S. Geetha e M. Selvakumar, hanno condotto uno studio volto a ottimizzare l’RPC utilizzando sabbia di fiume e polvere d’acciaio, quest’ultima proveniente come scarto dall’industria CNC.

L’obiettivo era sviluppare un mix di calcestruzzo più economico ma con prestazioni meccaniche e di durabilità elevate, adatto per strutture soggette a carichi da impatto.

La ricerca ha previsto la preparazione di campioni di RPC con diverse percentuali di polvere d’acciaio e fibre di carbonio.

Sono state adottate due differenti condizioni di stagionatura:

1. Stagionatura a Vapore: tradizionalmente utilizzata per accelerare il processo di indurimento del calcestruzzo.
2. Autoclave: tecnica che prevede l’applicazione di pressione e temperatura elevate per migliorare le proprietà meccaniche del materiale.

I campioni sono stati sottoposti a test di compressione e flessione per valutare la resistenza meccanica. Inoltre, sono stati eseguiti test di durabilità, come il “Rapid Chloride Penetration Test” (RCPT), per analizzare la resistenza alla penetrazione di cloruri e l’assorbimento capillare.

I risultati ottenuti hanno evidenziato che l’RPC con polvere d’acciaio e fibre di carbonio, sottoposto a stagionatura in autoclave, raggiungeva una resistenza alla compressione compresa tra 90 MPa e 98 MPa. Questo rappresenta un incremento significativo rispetto ai campioni stagionati a vapore, che hanno mostrato resistenze comprese tra 65 MPa e 80 MPa.

Per quanto riguarda la resistenza alla flessione, i campioni in autoclave hanno registrato valori tra 6 MPa e 9 MPa, superiori ai 5 MPa - 8 MPa ottenuti con la stagionatura a vapore.

I test di durabilità hanno confermato che il calcestruzzo trattato in autoclave presentava una minore permeabilità e una maggiore resistenza alla penetrazione dei cloruri, indicando una vita utile più lunga in ambienti aggressivi.

Conclusioni

Lo studio dimostra che è possibile ottenere un Calcestruzzo a Polvere Reattiva ad alte prestazioni utilizzando materiali più economici come la sabbia di fiume e la polvere d’acciaio di scarto.

La stagionatura in autoclave si è rivelata particolarmente efficace nel migliorare le proprietà meccaniche e di durabilità dell’RPC. Queste scoperte aprono nuove prospettive per l’applicazione dell’RPC in contesti dove la resistenza all’impatto e la durabilità sono requisiti fondamentali, come nelle fondazioni di macchinari pesanti e nelle infrastrutture portuali.