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Jun 07, 2023

Gli intenditori di calcestruzzo modificano miscele e metodi per autostrade e ponti

Sulla Jane Addams Memorial Tollway nell'Illinois, i camion versano miscele di calcestruzzo ottimizzate con un contenuto ridotto di cemento Portland. FOTO PER GENTILE CONCESSIONE DELL'AUTORITÀ AUTOSTRADA A PEDAGGIO DELLO STATO DELL'ILLINOIS Alte prestazioni

Sulla Jane Addams Memorial Tollway nell'Illinois, i camion versano miscele di calcestruzzo ottimizzate con un contenuto ridotto di cemento Portland.

FOTO PER GENTILE CONCESSIONE DELL'AUTORITÀ AUTOSTRADA A PEDAGGIO DELLO STATO DELL'ILLINOIS

Su un nuovo ponte autostradale vengono utilizzati cemento ad alte prestazioni e acciaio inossidabile.

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La pavimentazione senza fili è una tendenza continua.

FOTO PER GENTILE CONCESSIONE DI ACPA

Un lavoratore (a sinistra) prepara una miscela che acquista forza attraverso la carbonizzazione, piuttosto che l'idratazione, ma è simile al cemento Portland.

FOTO PER GENTILE CONCESSIONE DI SOLIDIA

I nuovi ponti presentano nuovi rapporti di miscelazione del calcestruzzo.

FOTO PER GENTILE CONCESSIONE DEL GRUPPO FIGG BRIDGE

Le squadre pavimentano un tratto di strada a St. Louis, Missouri, utilizzando un prodotto italiano in calcestruzzo “smogeating”.

PHOTO COURTESY ITALCEMENTI

I ricercatori stanno utilizzando tendini di plastica a memoria di forma nei test sul calcestruzzo autoriparante.

FOTO PER GENTILE CONCESSIONE DELL'UNIVERSITÀ DI CARDIFF

Come i moderni chef che modificano le tecniche classiche, gli addetti ai lavori dell’industria del calcestruzzo stanno sperimentando in modo nuovo gli ingredienti – additivi e aggregati come ceneri volanti, scorie e rifiuti di cava – e la “placcatura”, che include metodi come la pavimentazione a due sollevamenti e il monitoraggio della levigatezza in tempo reale. E come molti chef che enfatizzano gli aspetti salutistici del cibo, i professionisti concreti stanno riorientando i loro obiettivi dalla resistenza del materiale alla sua longevità e durevolezza.

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"In sostanza, stiamo cercando di cambiare le basi fondamentali su cui progettiamo la pavimentazione in calcestruzzo", afferma Gerald Voigt, presidente e amministratore delegato dell'American Concrete Pavement Association. "Stiamo cercando di progettare nuove miscele ed eseguire test di qualificazione basati sulla durabilità chimica, sulla resistenza al congelamento, ecc., piuttosto che sulla forza."

La spinta a creare standard affinché il calcestruzzo possa solidificarsi più rapidamente e resistere a condizioni meteorologiche estreme e sostanze chimiche deriva in parte da considerazioni di resilienza, afferma Michelle Wilson, direttrice delle conoscenze concrete per la Portland Cement Association. "Gli standard attuali forniscono codici specifici, ma non esiste una soluzione valida per tutti", osserva.

Gli sforzi di ricerca a livello nazionale, anche presso la Federal Highway Administration (FHWA) e il National Concrete Technology Center (CP Tech Center) della Iowa State University, stanno lavorando su nuovi standard per “identificare ciò che è critico, come misurarlo e come specificarlo”. Voigt aggiunge. "Sta davvero guadagnando slancio e negli ultimi due anni abbiamo messo a punto la strategia su come procedere."

Peter Taylor, direttore del CP Tech Center, afferma che sono stati sviluppati parametri critici. "La fase successiva è quella di trovare metodi di prova per misurare queste proprietà, e gran parte di questo lavoro è completo, inclusa la valutazione sul campo in sette stati la scorsa estate", afferma. “Segue la selezione dei limiti pass-fail per regioni e climi”. Il team spera di sviluppare entro l'autunno una specifica da sottoporre alla revisione da parte dei funzionari dei trasporti statali, aggiunge.

L'industria ora si rende conto che i buoni mix non hanno bisogno di tanto materiale cementizio quanto si pensava in precedenza, afferma Tom Van Dam, responsabile del consulente di ingegneria NCE. “Le ceneri volanti e le scorie, che hanno proprietà pozzolaniche, possono rendere il calcestruzzo più durevole se usato correttamente e ridurre drasticamente l’impronta di carbonio”.

A sua volta, grazie alla minore necessità di materiale cementizio, il processo riduce i costi, afferma Steve Gillen, responsabile dei materiali per l'Illinois State Toll Highway Authority. “Stiamo aumentando l’uso di ceneri volanti e scorie nelle nostre miscele. Il 35% è il nostro minimo per la sostituzione del cemento Portland, ma può arrivare fino al 50%”.

Il programma di capitale quindicennale e da 12 miliardi di dollari dell'autorità autostradale funge da vetrina di sperimentazione continua sul campo per una serie di ricerche concrete in collaborazione con il mondo accademico e l'industria, afferma Gillen. L'agenzia ha testato la pavimentazione a due sollevamenti; aggregati di scarto di cava, come sabbie superfini in impasti; e lastre di avvicinamento in calcestruzzo e prefabbricato resistenti alle crepe, che riducono i giunti nei ponti. Altri sforzi includono la riprogettazione della pavimentazione in cemento armato continuo (CRCP), come l’ottimizzazione delle sue quantità e applicazioni. L'autorità sta inoltre utilizzando un sistema automatizzato di prova del carico che è in grado di misurare, in tempo reale, le proprietà geotecniche del sottofondo della pavimentazione (vedi pag. 27).