Il futuro sostenibile delle pavimentazioni industriali in calcestruzzo e della prefabbricazione

Cementi green: differenze operative rispetto ai cementi tradizionali

Quali sono le principali differenze operative che hai riscontrato tra l’utilizzo di calcestruzzi realizzati con cementi a basso tenore di clinker rispetto a quelli tradizionali, sia durante il getto che nella fase di maturazione?

I cementi di nuova generazione, chiamati per comodità "green", sono caratterizzati da un valore di GWP premiante il quale tiene conto di tutti i parametri ambientali che, in produzione, concorrono a ridurre l'immissione di CO₂ in atmosfera. Considerato che il cemento è un sistema composto da più di tre-quattro componenti eventualmente dichiarati e conosciuti non è, tuttavia, dato a sapere il contenuto reale e la natura di altri componenti apparentemente secondari come, ad esempio, il gesso (e la sua natura) e i coadiuvanti di macinazione che possono presentare situazioni comportamentali e prestazionali non convenzionali quando abbinati con gli additivi di nuova generazione.

Fra gli ingredienti del cemento il clinker è l'elemento di gran lunga più impattante.

Per ottenere i cementi green si miscelano gli ingredienti nel mulino a sfere e si macina fino all'ottenimento di un certo grado di finezza poi valutato in base alla determinazione della superficie specifica Blaine. Tuttavia, nel processo di macinazione accade che la mineralogia degli elementi varia e la temperatura all'interno del mulino, che può superare i 100°C, provochi fenomeni di evaporazione che ad esempio, nel caso del gesso, concorrono a modificarne l'efficacia.

Gli elementi che compongono il cemento possiedono diverse attitudini alla macinazione direttamente proporzionali alla loro durezza e, quindi, alla loro massa volumica ed al loro grado di assorbimento: il clinker è l'elemento più pesante e più duro poi si scende, in ordine di peso e durezza, alla loppa d'altoforno, al calcare, alle pozzolane naturali, alla cenere volante e al gesso che è l'elemento più leggero. Il prodotto macinato apparirà come una polvere omogenea tuttavia composta anche da altri materiali laddove, inevitabilmente, i più morbidi si saranno macinati di più e i più duri di meno.

Fatta questa premessa utile anche per la domanda successiva, le differenze operative sono legate essenzialmente all'abitudine del tecnologo e dell'attività produttiva: nel primo caso l'approccio alla progettazione di miscela deve essere modificato e nel secondo caso radicalmente rivisto.

È chiaro che il "nuovo che avanza" imponga variazioni alle abitudini operative. L'Imprenditore che, per primo, leggerà nel cambiamento un'opportunità sarà avvantaggiato rispetto a quelli che, nel cambiamento vedono solo problemi senza soluzioni.

Fra i cementi Portland esistono oramai più di 200 tipi di cementi. Fra i cementi strutturali esistono anche i meravigliosi cementi CSA assolutamente compatibili con i cementi Portland.

Fra le aggiunte disponibili sul mercato esistono filler composti per il 40% da Silicato Bi-Calcico C₂S al 100% sottoprodotto e dotati di EPD.

Poi esistono filler industriali dalle proprietà eccellenti. Inoltre, oggi, la manfrina del concetto di valore K non è nemmeno più così spendibile con i cementi di nuova generazione e, soprattutto, NON è premiante: le aggiunte di tipo II, che ritengo meravigliose, purtroppo funzionano solo in abbinamento al clinker.....non ai tagli del cemento! Se diminuisce il contenuto di clinker diminuiscono le funzionalità delle aggiunte fino ad essere prossime allo 0,1: e cosa te ne fai di un K=0,1?. Il paradosso, ma mica tanto, è che alcuni carbonati macinati (NON aspirati) possano risultare migliori rispetto alle aggiunte classiche. Non a caso in Francia tutti i filler posseggono un K. E poi chi nel 2025 è ancora disposto a pagare la microsilice allo stesso prezzo del cemento CSA?

Tuttavia se, con i cementi green, si pensa di realizzare pavimentazioni industriali con l'uso dell'elicottero e l'applicazione dello spolvero (cementizio...) dobbiamo cambiare direzione, come pure se si insiste a voler tagliare i trefoli a 18 ore siamo sul sentiero sbagliato.

Penso, quindi, che nel breve periodo, sia facile puntare il dito al problema tecnologico e al cemento, ma nel medio periodo occorrerà fare sistema e cavalcare l'onda del cambiamento soprattutto nel modo di costruire.

Quindi, per rispondere alla domanda elenco i principali problemi operativi riscontrati con il caldo:

• mantenimento della lavorabilità;
• ritiro plastico repentino: occorre intervenire con processi di maturazione interna ed esterna a volte non compatibili con le abitudini realizzative;
• sviluppo delle resistenze a 24h non in linea con le abitudini, generalmente più nervoso e diversamente generoso nella crescita alle medie e lunghe scadenze;
• resistenze a 28gg molto diverse fra loro. La media aritmetica funziona, ma lo scarto risulta difficile da monitorare;
• frequente ingiallimento, anche intenso, del colore della pelle dei manufatti.

Problematiche in cantiere: lavorabilità e sviluppo delle resistenze in primo piano

Quali problematiche specifiche hai riscontrato nei cantieri nell’utilizzo di questi calcestruzzi? Riguardano più la lavorabilità, la durabilità o altri aspetti tecnici?

Innanzitutto, oggi siamo a inizio dicembre e, quindi, si possono condividere problematiche emerse durante il corso dell'estate. Poi ci rivedremo a giugno 2025 per parlare dell'inverno che, adesso, non è ancora iniziato.

Quindi, direttamente dall'estate passata: mantenimento di lavorabilità, lo sviluppo delle resistenze, lo sviluppo del ritiro nel tempo, l'incompatibilità con gli additivi (aria....), la costanza di prestazione di alcuni cementi un po' troppo spinti, la diminuzione del pH del composito e, soprattutto, la prestazione adesiva della matrice cementizia indurita (tenacità FRC......). Infine, l'estetica.

Tuttavia, i problemi occulti e non ancora evidenziati saranno da ascrivere a :

• maggiore porosità alla zona di transizione matrice-aggregato e matrice-fibra;
• riduzione del pH del calcestruzzo;
• maggiore ritiro standard a 6 mesi;
• aumento della capillarità;
• riduzione della resistività.

In anteprima, per l'inverno che sta arrivando:

• lento sviluppo delle resistenze iniziali;
• difficoltà all'innesco dell'indurimento;
• sensibilità alle temperature prossime allo 0°C;
• qualità della "pelle" dei manufatti: polverosità, assorbimento;
• differenze cromatiche.

Un buon consiglio è diffondere maggiormente l'uso delle aggiunte cristallizzanti in abbinamento con polimeri super-assorbenti per la maturazione interna ovviamente pre-saturati nel caso di quelli più potenti. Fra gli acidi carbossilici utili alla cristallizzazione, l'acido ossalico risulta utile per l'innesco della presa e dell'indurimento a differenza degli altri abitualmente impiegati che risultano ritardanti (tartarico, fumarico).
E poi: maturare a dovere gli elementi!

Criticità dei cementi green: limiti tecnologici o carenze nella formazione e nella normativa?

Secondo la tua esperienza, quali potrebbero essere le cause principali di queste problematiche? Si tratta di limiti tecnologici, carenze nella formazione del personale o di inadeguate normative di riferimento?

I tempi cambiano alla svelta. Se trovi un compromesso oggi, fra tre mesi non va più bene. Ad esempio le temperature di esercizio ideali, che prima erano fra 5°C e 35°C definivano, appunto, soglie di attenzione: T° inferiore a 5°C; T° maggiore di 35°C.

Oggi i problemi iniziano per T° inferiori a 10°C e superiori a 25°C.

Quindi su tutte: preparazione tecnologica e velocità di reazione. Il tecnologo non si annoierà di certo!

Il tecnologo deve abituarsi a generare dei leganti compositi partendo dalle verifiche sui cementi, di seguito consigliate:

• Verifica del PSD (particle size distribution) a margine del Blaine: gli ingredienti leggeri sono macinati di più e viceversa.
• Verifica della massa volumica: i materiali di taglio rendono il cemento più leggero...attenti alla resa!
• Assorbimento di acqua.
• Perdita al fuoco.
• pH.
• Contenuto di cloruri.
• Sviluppo del calore di idratazione.
• Il tenore di alcali? No. In questo caso è meglio controllare fonti reattive degli aggregati ed abituarsi a convivere con la tendenza ad aumentare l'alcalinità per promuovere lo sviluppo delle resistenze.

Ognuno di questi punti pone dei test aggiuntivi nel flowchart della progettazione di miscela che suggeriscono informazioni utili alla disamina dei dati in ingresso aggiuntivi a quelli semplici classici per i quali esistono letterature e riferimenti sulla previsione, ma non sulla effettiva prestazione.

Le curve di correlazione dei cementi, ad esempio, sarebbe interessante che fossero riferite a differenti temperature e non solo a 20°C. Se non son ancora disponibili, che se le faccia il tecnologo con i suoi mix reali senza lamentarsi troppo!

Malta standard? Per carità.....ne avranno già fatte un milione in laboratorio, ma senza additivo!!!! Ma scusate: chi produce un calcestruzzo o una malta senza additivi??? Il test in malta standard appartiene al vecchio modo di ragionare.
Oramai, di questi tempi, fa fatica a reggere anche il concetto di rapporto a/c.......
Piuttosto, consiglio di fare delle malte "reali" cioè con gli additivi e poi fare dei confronti sulle masse volumiche sature, essiccate e per pesata idrostatica.

Bisogna abituarsi ad impiegare il porosimetro......e la bilancia!

Rivedere l'impiego di naftalensolfonati e lignina.....

Le Normative? Ho appena sostenuto che i tempi "tecnologici" variano ogni tre mesi. La norma ITALIANA del nostro settore più fresca è di qualche anno fa. In Europa sono un pò più svegli di noi.

Poi...........gli impianti.......
Con due silos, tre tramogge e senza mescolatore oggi non si può più fare niente: la Fiat 1100 e la 124 non le usa più nessuno!

Soluzioni per vincere le sfide

Puoi condividere alcune delle soluzioni o delle strategie che hai adottato per superare tali problematiche? Ci sono state innovazioni che hanno dimostrato di essere particolarmente efficaci?

Sì, ma il cemento dovrebbe mantenere sempre gli stesi pregi e difetti e, qui, casca l'asino! Purtroppo, bisogna abituarsi alla variabilità delle prestazioni degli aggregati ed anche del cemento. Per quest'ultimo, penso che i cementieri saranno di aiuto nel breve con qualche informazione in più e, soprattutto, con qualche esperienza aggiuntiva.

In generale:

• aumentare i finissimi con massa volumica superiore a 2,65 per poter gestire meglio l'efficacia dei riduttori d'acqua e ridurre il rischio di segregazione;
• ridurre la superficie specifica della frazione di aggregato sopra i 0,125mm;
• diminuire la capacità di bleeding a favore di una certa ritenzione dell'acqua d'impasto con additivi preposti;
• regolare il pH della sospensione in relazione ad un impasto reference tradizionale: è più facile farlo che dirlo.
• L'acqua di riciclo potrebbe diventare una risorsa ...
• utilizzare additivi disareanti;
• utilizzare cristallizzanti acidi.

Cultura e innovazione per un futuro sostenibile

Guardando al futuro, quali passi ritieni necessari per garantire una transizione più agevole verso cementi più sostenibili, mantenendo prestazioni elevate?

Per le prestazioni basta diffondere la cultura del calcestruzzo di prestazione equivalente in maniera trasparente e onesta. Così come indicato dalle norme:

• stesso R_ck
• stessa penetrazione dell'acqua sotto pressione
• stessa resistività

Per la produzione di cementi servirebbe che la produzione di clinker fosse ad impatto ridotto magari, ad esempio, sfruttando l'energia termica che le acciaierie buttano nel cielo a margine della produzione delle loppe.

Infine, ti dico che il limite vero attuale nella transizione è la disponibilità di elevati dosi di umiltà nello scambio culturale, soprattutto nella disponibilità a diffondere esperienze e dati sensibili.

In questo momento giocare a nascondino è sinonimo di debolezza, di mancanza di cultura: se non si condividono immediatamente le difficoltà, le soluzioni e gli eventuali successi, il rischio è che il mercato si chiuda a riccio e si trovino soluzioni alternative: all'estero si fanno una marea di pavimentazioni industriali in asfalto anche all'interno di capannoni e le strutture prefabbricate sono, per la stragrande maggioranza, in acciaio.

Buon cemento a tutti!