Calcestruzzo e innovazione: che cosa è il Kiacrete?

Un terreno impermeabile amplifica gli effetti dei fenomeni meteorici violenti

L’aumento della resilienza dell’ambiente costruito è uno degli obiettivi ormai non più derogabili, soprattutto per i problemi causati dal cambiamento climatico. Una delle azioni più importanti che è possibile mettere in atto è quello di ridurre l’impermeabilizzazione del suolo, in particolare nelle aree urbane.
Un terreno impermeabile, infatti, finisce per amplificare gli effetti dei fenomeni meteorici violenti, distrugge il bioequilibrio del sottosuolo, favorisce i fenomeni di risalita d’acqua artificiali che poi portano allo spostarsi, verso l’alto, delle radici delle piante (con distruzione delle pavimentazioni, e alla creazione delle pericolose voragini).

I vantaggi di una pavimentazione permeabile?

A differenza della pavimentazione tradizionale, una pavimentazione permeabile consente all'acqua piovana di attraversare la pavimentazione fino al sottofondo sottostante e nel terreno del sottofondo o in una rete di drenaggio.
La realizzazione di pavimentazioni drenanti consente quindi una migliore gestione delle acque piovane, riducendo il deflusso in caso di pioggia, migliorando la qualità dell'acqua che arriva al terreno grazia all’azione di filtraggio degli inquinanti nell'acqua piovana e facilitano la ricarica delle acque sotterranee, aumentando al contempo la resistenza allo scivolamento e riducendo al minimo l'effetto isola di calore.

Il problema dell’intasamento

Le pavimentazioni permeabili dell'attuale generazione richiedono una manutenzione regolare a causa dell'intasamento dei sedimenti. Hanno anche una bassa resistenza, limitando il loro uso ad applicazioni a basso carico.

Perchè kiacrete
Si prevede che le inondazioni costeranno 500 miliardi di sterline a livello globale entro il 2030. La scarsità d'acqua avrà un impatto sul 40% della popolazione mondiale, con 700 milioni di persone a rischio di essere sfollate a causa della siccità entro il 2030. I marciapiedi permeabili offrono una soluzione praticabile alla crescente urbanizzazione e al cambiamento climatico, attraverso la gestione delle acque piovane e la ricarica delle acque sotterranee. Le tradizionali pavimentazioni permeabili sono tuttavia soggette a intasamento, hanno bassa resistenza, scarsa durabilità e richiedono una manutenzione frequente. Kiacrete è una pavimentazione permeabile di nuova generazione con resistenza, durata, permeabilità e resistenza all'intasamento superiori rispetto alle alternative convenzionali.

E sulla base di queste priorità che la dott.ssa Alalea Kia ha dedicato la sua tesi di dottorato di ricerca presso l'Imperial College di Londra alle pavimentazioni in calcestruzzo permeabile
La dott.ssa Kia ha progettato un nuovo tipo di infrastruttura - realizzata con calcestruzzo permeabile - che potesse essere utilizzata in una più ampia varietà di applicazioni e richiedesse una manutenzione minima.
Per ottenere il calcestruzzo che oggi in Italia spesso identifichiamo con il termine “drenante” è stata messa a punto una miscela senza parti fini, al fine di ottenere una struttura aperta.
Il suo sistema, soprannominato Kiacrete, è costituito da un materiale cementizio autocompattante e drenante (ed è quindi una delle difficoltà principali, ottenere queste due caratteristiche insieme), colato in opera attorno a una cassaforma permanente di tubi di plastica verticali.

La sperimentazione del Kiacrete partita nel 2020

Nell'estate 2020 è stata installata una prova presso la sede dell'Imperial White City il sistema sta ancora funzionando come inizialmente previsto.
Come sia realizzato il sistema lo descrive la stessa dott.ssa Kia: "La leggera cassaforma permanente, realizzata con plastica riciclata, si incastra come i Lego per coprire l'area richiesta", afferma. "Versiamo quindi il materiale autocompattante alla profondità richiesta e, una volta che si è indurito, la superficie viene leggermente levigata per aprire i pori, creando un percorso diretto per il flusso dell'acqua piovana verso il sottofondo".
La scelta di creare un sistema composito, e non solo un materiale drenante, ha consentito l'uso di un calcestruzzo più denso, con una resistenza quindi maggiore di 50-60 MPa, ampliando la gamma di posizioni in cui è possibile utilizzare la pavimentazione permeabile.
La dimensione dei tubi, 6 mm di diametro, gli ha permesso di funzionare bene anche in condizioni difficili: "Anche se la prova è vicino a un cantiere polveroso, il sistema funziona ancora molto bene dopo due anni di servizio senza manutenzione".

Il diametro e la spaziatura dei tubi, così come il materiale cementizio, possono essere regolati per adattarsi a diverse applicazioni, aggiunge, e non solo per variare la capacità di drenaggio: “Spaziando ulteriormente i tubi, ad esempio, potremmo introdurre aggregati più grossolani nel mix per renderlo più forte o aggiungere resistenza allo scivolamento. Possiamo anche usare il tondo per cemento armato tra i tubi per renderlo ancora più forte, cosa che non può essere fatta con il calcestruzzo permeabile a struttura aperta poiché l'ingresso dell'acqua lo causerebbe la corrosione".
Con queste scelte la permeabilità di Kiacrete è dieci volte superiore (>2 cm/s) rispetto ai sistemi convenzionali di uguale porosità.
La permeabilità del Kiacrete a bassa porosità (<5%) è superiore al sistema convenzionale più poroso (>30%). Queste prestazioni elevate sono dovute all'esclusiva struttura dei pori ingegnerizzata di Kiacrete.
E come già sottolineato, per come è realizzato, Kiacrete non si intasa nonostante l'ampia esposizione a numerosi cicli di intasamento, con sedimenti di varie dimensioni. I sistemi convenzionali si intasano completamente dopo un numero limitato di cicli di esposizione dei sedimenti. Kiacrete mantiene la sua elevata permeabilità iniziale grazie alla sua nuova struttura dei pori.

Kiacrete: dalla ricerca all’applicazione nel reale

Nel 2021, Kia ha vinto una borsa di studio della Royal Academy of Engineering per applicare la sua tecnologia agli aeroporti, progettando un nuovo sistema in grado di tenerli lontani da acque superficiali, ghiaccio e neve tutto l'anno. Ha anche ricevuto una sovvenzione di 2 milioni di sterline dalla ricerca e innovazione del Regno Unito per sviluppare la prima pavimentazione permeabile con forza e resilienza sufficienti per infrastrutture come autostrade e ferrovie. "Voglio condurre ricerche all'avanguardia che andranno a beneficio dell'ambiente e della società", afferma, "in particolare i luoghi colpiti da eventi meteorologici estremi come inondazioni urbane e siccità".

Fonti: Concrete Centre, Permiapave.com