Cemento Armato: Quali i Vantaggi delle Armature Polimeriche anziché in AcciaioCemento Armato: Quali i Vantaggi delle Armature Polimeriche anziché in Acciaiodi Marco ArezioDa che conosciamo la storia del cemento armato, le cui origini, verso la fine del XIX° secolo, non sono facilmente attribuibili, possiamo dire che il matrimonio tra calcestruzzo e acciaio sia stato inossidabile.La nascita di questa unione si può far risalire ad una serie di personaggi che sperimentarono la combinazione tra la malta cementizia e il ferro in diverse occasioni. Possiamo citare William Wilkinson, Inglese, che nel 1854 depositò un brevetto per la costruzione di tetti e pareti antifuoco realizzate in cemento armato, mentre nel 1855, durante l’esposizione universale di Parigi l’avvocato Francese J.L. Lambot presentò un modello di imbarcazione in metallo ricoperta da uno strato di cemento. Per citare poi l’Italiano C. Gabellini che nel 1890 iniziò la costruzione di scafi navali in cemento armato ma, se guardiamo al mondo delle costruzioni al quale si associa normalmente il cemento armato, risulta che la prima soletta per un edificio sia stata progettata e costruita nel 1879 ad opera dell’Ingegnere Francese Francois Hennebique. Molti altri ne sono seguiti, portando al centro dei lavori e delle applicazioni il connubio tra cemento (calcestruzzo) e armature in acciaio, fino ad una larghissima diffusione in tutte le opere strutturali dei giorni nostri. Con l’avanzare della ricerca e delle conoscenze su materiali strutturali alternativi, si è scoperto che l’utilizzo di alcuni polimeri compositi potessero migliorare le prestazioni e la durabilità delle strutture portanti in cemento armato, proprio alla luce dei fatti recenti in cui si sono viste strutture collassare per l’usura dei materiali che le compongono. In questa esplorazione ci accompagna l’Ing. Casadei Paolo, che ci illustra le recenti scoperte circa l’impiego di armature in materiali compositi rinforzati (GFRP) in sostituzione delle comuni barre d’armatura in acciaio.Sono drammaticamente sotto gli occhi di tutti i problemi delle infrastrutture Italiane, figlie di una progettazione e realizzazione che risale al primo dopoguerra e di una scarsa conoscenza circa i fenomeni di degrado e di durabilità. Oggi, grazie all’innovazione tecnologica e alla ricerca, possono finalmente aprirsi scenari alternativi. Sireg Geotech sta lavorando da tempo e con lungimiranza, a un’importante novità che avrà impatto strategico sul settore dell’edilizia e delle infrastrutture garantendo la durabilità necessaria alle infrastrutture italiane e permettendo finalmente al calcestruzzo di essere applicato con successo anche in ambienti particolarmente aggressivi e soggetti a costante degrado. Lo stato dell’arte delle infrastrutture italiane Il crollo di diverse infrastrutture, fra cui quello del ponte in Lunigiana fino all’eclatante e catastrofico collasso del ponte Morandi a Genova, hanno dimostrato come non si possa più trascurare un’analisi attenta delle nostre infrastrutture datate sia dal punto di vista del degrado dei materiali con i quali sono state realizzate, sia anche dal semplice punto di vista dei carichi iniziali per i quali erano state progettate, per finire con il tema delle pessime condizioni di manutenzione. Il piano di ispezioni massiccio attualmente in corso è sicuramente un primo passo che ci permetterà di valutare attentamente la sicurezza del nostro patrimonio infrastrutturale, intervenendo poi sulle strutture esistenti in modo preciso e mirato, ma lascia ancora aperto un punto di domanda circa il nostro futuro: Continueremo a costruire come abbiamo sempre fatto oppure, nell’ottica della sostenibilità, durabilità e riduzione dei costi associati alla manutenzione, valuteremo nuovi materiali più durevoli e con minore impatto ambientale? Rispondere a questa domanda diventa oggi cruciale per un investimento efficace nelle nostre infrastrutture, siano esse grandi opere o opere di minore entità, ma comunque strategiche per lo sviluppo economico del nostro Paese. Scenari futuri di rinnovamento infrastrutturale sostenibile con barre in GFRP In questa direzione si colloca l’impiego di barre in materiale composito fibrorinforzato FRP (Fiber Reinforced Polymer) in sostituzione del tondino in acciaio per la realizzazione di elementi strutturali in calcestruzzo armato. Questa tipologia di barre è realizzata con fibre di varia natura, fra le quali il vetro e il carbonio sono sicuramente i materiali più impiegati, con il vetro che svolge senza ombra di dubbio il ruolo dominante grazie a una serie di caratteristiche chimico-meccaniche che, in relazione ai costi, lo rendono ad oggi la soluzione più adottata per questo tipo di applicazioni. La diffusione delle barre in GFRP è favorita in primis dalla proprietà fondamentale di questi materiali, ovvero la loro indiscussa maggiore durabilità dovuta al fatto di non essere in alcun modo suscettibili ai fenomeni di corrosione. Questo fa sì che risultino particolarmente indicati in tutte le applicazioni dove l’opera o l’elemento strutturale risulta particolarmente soggetto a fenomeni di corrosione. Basti pensare ad esempio agli impalcati da ponte che durante il periodo invernale sono particolarmente esposti ai cloruri adottati per prevenire il formarsi di gelo sul manto stradale, ai canali per lo scolo delle acque oppure alle banchine e ai pontili in riva al mare o, ancora, a qualsiasi manufatto in cemento armato in ambito industriale esposto ad ambienti particolarmente aggressivi. Recenti studi hanno evidenziato che la vita utile di una struttura armata con questa nuova tecnologia può arrivare fino a 100 anni senza alcun accorgimento particolare rispetto alla natura del calcestruzzo o di altri particolari costruttivi, necessari invece nel caso delle strutture in cemento armato tradizionalmente rinforzate con tondini in acciaio. Esistono però diverse altre proprietà di questi materiali che vanno certamente menzionate nel raffronto con l’acciaio per poter realizzare opportune scelte progettuali. I tondini in GFRP sono amagnetici e non sono conduttori di calore, pertanto trovano una congeniale applicazione in tutti i manufatti esposti a correnti vaganti, risolvendo il problema della corrosione tipica delle armature in acciaio di fatto incompatibili con questo tipo di applicazioni. Basti pensare, ad esempio, a tutte le infrastrutture legate al settore ferroviario o dei varchi autostradali con sistemi di riconoscimento elettronico. Un altro non trascurabile vantaggio nell’impiego di armature in GFRP è la facilità e rapidità nella posa in opera grazie al loro peso ridotto, circa un quarto rispetto a quello dell’acciaio. Tale indiscussa leggerezza rende il prodotto particolarmente agevole nella sua movimentazione a terra, tanto che diversi studi hanno dimostrato risparmi di tempo fino al 40-50% rispetto alla posa di un’equivalente armatura in acciaio. Quali parametri da tenere sott’occhio nella progettazione e cantierizzazione di questi materiali A fianco di tutti questi aspetti che hanno reso la tecnologia particolarmente attraente a seconda dei diversi impieghi, vanno sicuramente messi in evidenza una serie di altri aspetti che richiedono attenzione per coloro che si vogliono affacciare alla progettazione. Innanzitutto è bene sottolineare che le barre in GFRP per impieghi strutturali sono prodotte secondo la tecnica della pultrusione impiegando fibra di vetro E-CR - nota per le sue caratteristiche meccaniche e di durabilità migliorate rispetto al tradizionale E-glass - e una matrice resinosa di natura vinilestere ovvero termoindurente. Questo significa che una volta indurita non può più essere modellata ossia che il processo con il quale le barre vengono lavorate per realizzare staffe e/o parti piegate deve essere eseguito in fase di produzione della barra stessa e non in tempi successivi, come invece accade abitualmente con l’acciaio da costruzione. Ancora, i raggi di curvatura delle barre non sono gli stessi comunemente noti per i tondini in acciaio, ma hanno dimensioni leggermente più grandi per cercare di ridurre al massimo l’impatto negativo della piegatura sulle caratteristiche meccaniche della parte piegata rispetto alla parte rettilinea della barra stessa, nonché per motivi produttivi industriali che vedono in tale processo uno dei principali ostacoli. Nella tabella sotto sono indicate le caratteristiche meccaniche delle barre Glasspree® di Sireg Geotech in fibra di vetro e resina vinilestere. Osservando la tabella si può notare come le caratteristiche meccaniche delle barre varino al variare del diametro, con i diametri più piccoli aventi caratteristiche meccaniche superiori rispetto ai diametri più grandi e, in generale, con prestazioni meccaniche a trazione decisamente superiori a quelle di un tradizionale tondino ad aderenza migliorata in acciaio. Se da un lato la resistenza a trazione può indurre in prestazioni meccaniche superiori, dall’altro il modulo elastico risulta circa un quarto rispetto a quello dell’acciaio, pari a 46Gpa in questo specifico caso. Questo significa quindi che se, da un lato, in una verifica allo stato limite ultimo ci si potrebbe aspettare di poter realizzare una sezione equivalente con diametri inferiori o minor quantità di materiale, dall’altro nelle verifiche agli stati limite di esercizio ci si ritroverà spesso a dover adottare più materiale a seguito del minore modulo elastico. Nel merito poi delle verifiche a taglio, per le ragioni sopra esposte, la parte piegata di una barra non resiste come la parte rettilinea, al punto che in tabella si evince come una barra piegata di 90° perda circa il 60% della resistenza dichiarata della parte rettilinea. Quest’ultimo aspetto è assolutamente fondamentale e da tenere presente quando si affronta la progettazione di armature a taglio o che richiedono la presenza di ferri piegati. Risulta quindi fondamentale, nel momento in cui si approccia una progettazione con questi materiali, fare riferimento a schede tecniche nelle quali tali parametri siano messi chiaramente in evidenza, insieme allo standard rispetto al quale tali valori sono stati ottenuti. In ambito europeo, lo standard di riferimento è la norma ISO 10406-1 e altri standard internazionali comunemente riconosciuti. In USA e Canada impiego e normative un passo avanti Negli Stati Uniti e in Canada l’impiego di questi materiali vede oggi un incremento sempre crescente sicuramente grazie al grande impulso favorito da uno sviluppo del quadro normativo e degli standard di qualifica che ne ha permesso una rapida implementazione. Fino a vent’anni fa, nei laboratori universitari si studiava l’impiego di questi materiali solo per applicazioni pilota, mentre oggi siamo spettatori di un graduale, ma sempre più diffuso impiego, prevalentemente in ambito infrastrutturale con opere permanenti come ponti, canali e altre in diversi settori. Il successo di questa tecnologia sui mercati americano e canadese è sicuramente stato favorito dal rapido ma pur sempre attento e graduale sviluppo dei documenti quali l’ACI 440.1R-15 “Guide for the Design and Construction of Structural Concrete Reinforced with Fiber-Reinforced Polymer (FRP) Bars” dell’American Concrete Institute e l’”AASHTO LRFD Bridge Design Guide Specifications for GFRP-Reinforced Concrete” dell’American Association of State Highway and Transportation Officials che rappresentano oggi gli standard più aggiornati per la progettazione di elementi in cemento armato rinforzati con barre in fibra di vetro. Situazione normativa in Italia e in Europa Nel vecchio continente e in particolar modo in Italia il quadro normativo presenta una situazione che richiede un rapido ammodernamento e allineamento agli standard progettuali vigenti ovvero le Norme Tecniche per le Costruzioni (NTC) 2018. Il documento di riferimento è il CNR-DT 203-2006 pubblicato oramai più di 15 anni fa e quindi figlio del Decreto Ministeriale 9 gennaio 1996 e di studi oramai estremamente conservativi e datati. Tuttavia uno degli aspetti che ha maggiormente frenato e tutt’ora frena lo sviluppo di questa tecnologia tanto promettente è certamente l’assenza di un quadro normativo per rispondere ai requisiti del capitolo 11 delle NTC 2018, per il quale tutti i materiali da costruzione per uso strutturale devono essere marcati CE o dotati di certificazione nazionale che ne permetta di definirne le caratteristiche essenziali e possa garantirne nel tempo la costanza delle prestazioni.Categoria: notizie - tecnica - plastica - armature polimeriche - calcestruzzo - edilizia
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Membrane bugnate prodotte con hdpe riciclatoCome scegliere e produrre una membrana bugnata performante con un granulo in HDPE riciclatodi Marco ArezioLa funzione delle membrane bugnate protettive, in HDPE riciclato nel campo dell’impermeabilizzazione edilizia è conosciuta da molti anni anche se probabilmente non tutti conoscono le molteplici opportunità di utilizzo di questo utile elemento separatore-protettore-impermeabilizzante. Le membrane si dividono: Per conformazione geometrica delle bugne Per altezza delle stesse rispetto alla suolaPer spessore della suola Per grammatura al metro quadratoPer resistenza meccanica a compressione e a trazionePer gli eventuali accoppiati che si possono installare in fase di produzioneTessuti non tessuti in poliestereTessuti non tessuti in polipropileneTessuti in polietilene reticolatoReti porta intonacoFogli lisci in PE di scorrimento Per utilizzo in edilizia Non ci soffermeremo in questa sede sui vari utilizzi ai quali la membrana si presta per migliorare tecnicamente il lavoro, ma su aspetti legati alle materie prime che vengono utilizzate per la produzione del manufatto e al risvolto qualitativo dello stesso, producendo il prodotto con macchine da estrusione a testa piana. In passato si producevano membrane bugnate standard, di comune utilizzo, da 600 grammi al mq. utilizzando resina in HDPE vergine che dava prestazioni tecniche costanti e qualità fisica del prodotto eccellente. Verso la fine degli anni 90 e gli inizi degli anni 2000, la forte crescita della domanda del prodotto ha spinto l’incremento dell’offerta sul mercato con conseguente tensione sui prezzi, spingendo i produttori ad un uso massiccio e quasi esclusivo di granuli in HDPE rigenerati per la produzione. Parallelamente, sempre nell’ottica di una accresciuta conflittualità dei prezzi, si sono offerte membrane bugnate con grammature al mq. da 500-450 e 400. La riduzione di grammatura e l’utilizzo di granuli rigenerati può portare ad una performance meccanica decisamente sotto le attese relativamente agli impieghi per cui i progettisti li hanno prescritte. Per ovviare a questo duplice problema, in relazione alle materie prime da impiegare nella produzione, si deve fare attenzione ad alcuni punti basilari: • L’input normalmente usato è composto da bottiglie e flaconi in HDPE proveniente dalla raccolta differenziata nei quali si trovano tappi in PP che ha un comportamento peggiorativo nella qualità della membrana. Una % di PP elevata porta ad una marcata fragilità del manufatto, specialmente in fase di resistenza all’ancoraggio nella fase di re-interro del piano di fondazione. La riduzione delle % di PP si risolvono attraverso l’uso di macchine separatrici a lettura ottica. • La fase di lavaggio del macinato proveniente dai flaconi di HDPE è importante in quanto il permanere di piccoli residui rigidi nello stesso, in quantità elevate, potrebbero non essere fermati completamente dai filtri in fase di estrusione e quindi essere inglobati nei granuli che, impiegati per la produzione di membrane con spessori di 0,4-0,5 mm., potrebbero facilitare la formazione di buchi sulla superficie del prodotto con la conseguenza di una perdita di impermeabilità e resistenza alla trazione. Quindi un buon lavaggio per decantazione e a rotazione, unito alla scelta di filtri e cambia-filtri in continuo, aiuta ad avere un granulo pulito. • L’utilizzo di cariche minerali per aumentare la resistenza meccanica delle bugne, riducendo l’impiego, in peso, del polimero in HDPE, al fine di ridurre il costo della materia prima, può essere virtuoso fino ad una soglia, conosciuta, oltre la quale il prodotto aumenta in modo importante la fragilità e la vetrosità riducendo le caratteristiche meccaniche richieste.In relazione all’impiego nelle opere edili della membrane bugnate si elencano alcuni fattori fondamentali: • Per la posa verticale come la protezione della guaina impermeabile e per la funzione di drenaggio verticale in fondazione, si richiede principalmente una resistenza a trazione rispetto a compressione • Per la posa orizzontale come gli stati separatori nei pavimenti è preminente la resistenza meccanica verticale • Per la posa di membrane con rete porta intonaco per la deumidificazione dei muri è preminente la qualità di resistenza a trazione della membrana rispetto ai tasselli di chiodatura • Per gli strati separatori e drenanti nelle gallerie e tunnel sono necessarie sia una buona resistenza meccanica che di trazione • Per la posa di membrane per l’isolamento acustico la sollecitazione meccanica è molto contenuta nelle abitazioni civili. Con questi punti non si vuole esaurire l informativa, sia gli impieghi, che sono innumerevoli ma che per questione di spazio non si possono trattare in questa sede, sia per i risvolti produttivi nei quali si devono anche considerare l’impatto della qualità delle membrane in relazione ai parametri macchina relativi all’estrusione.Categoria: notizie - tecnica - plastica - riciclo - membrane bugnate - edilizia
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Composti Termoplastici per WPC con Fibre o Riempimenti VegetaliQuali differenze e caratteristiche hanno le cariche vegetali nei prodotti legno-plastica di Marco ArezioI polimeri termoplastici riciclati hanno una lunga storia di combinazioni con cariche e fibre, che permettono di migliorare le prestazioni fisico-meccaniche dei manufatti che sono realizzati attraverso questi compound. Le modificazioni che maggiormente possiamo notare dall’unione di un polimero termoplastico riciclato con le cariche, possono riguardare la resistenza alla flessione, alla compressione, all’urto, al taglio, all’abrasione, alla temperatura, all’invecchiamento, all’azione dei raggi U.V. e, certamente, alla riciclabilità dell’elemento. Cosa è un polimero termoplastico? Per polimero termoplastico riciclato, molto brevemente, si intende un elemento, di derivazione petrolifera, che rammollisce in presenza di una fonte di calore (estrusione, stampaggio, soffiaggio o altri metodi di lavorazione) e si solidifica raffreddandosi, avente una disposizione delle catene polimeriche lineari o ramificate. Il comportamento delle molecole e la loro forza ne determinano le caratteristiche che, a loro volta, sono influenzate dalle temperature di lavorazione od ambientali a cui il polimero viene sottoposto. Cosa è una fibra o un riempimento vegetale? Le fibre sono dei filamenti dotati di un rapporto preciso tra lunghezza e diametro, che permettono il miglioramento delle caratteristiche di un composto in cui sono inglobate, sostituendo il volume del materiale primario, così da aumentarne la tenacità e la flessibilità. Le fibre, in generale, possono essere di tre categorie: inorganiche, organiche o naturali. Le prime, tra le più comuni utilizzate nei composti polimerici, sono a base di vetro, carbonio, grafite, alluminio. Tra le fibre organiche possiamo citare le poliammidi e le poliolefiniche. Per quanto riguarda le fibre naturali possiamo dividerle in tre categorie: vegetali, animali e minerali. Lo scopo dell’utilizzo delle fibre è quello di migliorare le seguenti caratteristiche: - la resistenza meccanica - il modulo elastico - il comportamento elastico a rottura - la riduzione del peso specifico Le fibre sono poi classificate in base ad elementi fisici, come la lunghezza, lo spessore, la forma, la finitura e la distribuzione volumetrica. Per raggiungere un miglioramento delle prestazioni tecniche del composto, le superfici delle fibre dovranno aderire in modo completo con la matrice polimerica, così da creare una continuità di materiale. Tale è l’importanza di questa unione fibro-polimerica, che si sono studiati degli additivi che possano aumentare e facilitare il contatto superficiale di ogni singola fibra con la matrice polimerica. Anche la disposizione delle fibre risulta critica per le caratteristiche del composito. Le proprietà meccaniche di un composito con fibre continue ed allineate sono fortemente anisotrope. Il rinforzo e la conseguente resistenza, raggiungono il massimo valore nella direzione di allineamento ed il minimo nella direzione trasversale. Infatti, lungo questa direzione l'effetto di rinforzo delle fibre è praticamente nullo e, normalmente, si presentano delle fratture per valori di carichi di trazione relativamente bassi. Per altre orientazioni del carico, la resistenza globale del composito assume valori intermedi. Nella produzione del WPC (wood plastic composit), quindi, si utilizzano due elementi che sono rappresentati da un polimero plastico riciclato, come l’HDPE o l’LDPE o il PVC e la fibra vegetale composta dagli scarti delle lavorazioni del legno o fa fibre vegetali naturali. In base alla qualità, resistenza, colorazione e dimensioni dei manufatti da realizzare, è possibile utilizzare un semplice riempimento composto da segatura, piuttosto che farina di legno, fibra di legno o cellulosa. La scelta del polimero riciclato, invece, è influenzata anche dalle temperature di esercizio degli estrusori, che non dovranno rovinare termicamente le cariche vegetali e, nello stesso tempo, degradare il polimero che resterà il collante e la struttura portante del manufatto. La produzione del WPC avviene per estrusione o stampaggio, attraverso l’uso di un granulo plastico, che contiene la carica stabilita per la realizzazione di un determinato prodotto e nelle quantità programmate. Oltre alla fibra di legno costituita da segatura o farina di legno, è possibile realizzare compound più performanti utilizzando la fibra vegetale di canapa, normalmente disposta lungo la linea di direzione degli sforzi maggiori.Foto Gla pavimenti
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Certificazioni sui Masselli in PVC Riciclati per PavimentazioniCertificazioni sui Masselli in PVC Riciclati per Pavimentazionidi Marco ArezioIl massello in PVC riciclato è un prodotto che sposa pienamente il concetto di economia circolare in quanto la materia prima che lo costituisce viene dal recupero delle guaine dei cavi elettrici. Questo materiale viene selezionato, macinato e avviato all’impianto di produzione dei masselli.Un elemento costruttivo dalla forma ad incastro che permette di creare pavimentazioni portanti per il traffico veicolare senza pesare sulla bilancia della sostenibilità ambientale attraverso l’uso di risorse naturali come gli inerti o i materiali estrattivi che costituiscono il cemento. Inoltre contribuisce alla riduzione dei rifiuti plastici nell’ambiente in quanto il PVC morbido recuperato viene utilizzato al 100% nel prodotto finito. Quando si parla di prodotto riciclato bisogna ricordare che oltre ad assicurare la circolarità delle materie prime di scarto, il massello autobloccante a fine vita, rimane una materia prima importante e quindi sarà nuovamente riciclato senza creare rifiuti. Inoltre le caratteristiche tecniche del prodotto realizzato sono di notevole valenza in quanto hanno delle caratteristiche costruttive estremamente importanti nell’ottica di una pavimentazione carrabile o pedonale che altri materiali tradizionali non hanno. Per le caratteristiche tecniche e i sistemi di impiego e posa vi rimando all’articolo specifico. In questa sede trattiamo le certificazioni che il prodotto ha raggiunto attraverso tests ufficiali presso il Politecnico di Torino, l’Istituto Galileo Ferraris di Torino e il Ministero dell’Interno: Resistenza all’abrasione (norma UNI 8298/9) mediante abrasimetro Taber: • Valore medio di perdita di massa 370 mg. Mola abrasiva tipo CS10 caricata con 10N • Valore medio di perdita di massa 442 mg. Mola abrasiva tipo CS17 caricata con 10N • Valore medio di perdita di massa 472 mg. Mola abrasiva tipo H.22 caricata con 10N • Valore medio di perdita di massa 576 mg. Mola abrasiva tipo H.18 caricata con 10N Resistenza alla flessione (punti 3.1 e 3.2 del DM 3/6/68) • Valore medio di resistenza a flessione 2,17 N/mm2 Resistenza a compressione, rilevando il carico applicato in corrispondenza delle deformazioni verticali del 10% e del 20% dello spessore iniziale dei provini, nonché al verificarsi delle prime fessurazioni e del collasso: • Riduzione di spessore del 10% = (104,58KN -9 6,6KN – 80,10 KN) • Riduzione di spessore del 20% = (173,40 KN – 170,10 KN – 155,37 KN) • Carico di fessurazione = (236,40 KN – 228,12 KN – 228,12 KN) • Carico di Collasso = (303,54 KN – 295, 80 KN – 256,26 KN) Penetrazione dopo 1 minuto a 25 °C (UNI 5574/3.5) • Valore medio della penetrazione 1,08 mm.Penetrazione dopo 10 minuti a 25 °C (UNI 5574/3.5) • Valore medio della penetrazione 1,355 mm.Penetrazione dopo 30 secondi a 45 °C (UNI 5574/3.5) • Valore medio della penetrazione 1,075 mm. Scivolosità con metodo BCRA, riferimento legge n°13 D:M: 14/6/89 n° 236 per la misurazione del coefficiente di attrito dinamico, valore prescritto > 0,4: • Elemento scivolante di cuoio asciutto: 0,585 • Elemento scivolante in gomma su pavimento bagnato: 0,78 Stabilità dimensionale UNI 5574 (variazioni dimensionali %) misurate su due direzioni ortogonali dopo 6 ore a 80 °C: • Prima direzione +0,178 / -0,666 / -0,079 • Seconda Direzione -0,477 / -1,113 / -0,154 • Prima direzione +0,596 / -1,067 / 0,436 • Seconda direzione +584 / -0,499 / -0,651 Impronta residua UNI 5574- 3.7 alla temperatura di 25 °C: • Valore medio impronta residua 0,52 mm. Conduttività termica apparente UNI 7745: • Lamda 0,141 W (mK) Resistenza elettrica – Isolamento superficiale CEI 64,4 (1973) Temperatura 21 °C e umidità 30%: • Misura 1 < 2x10 (12°) Ohm • Misura 2 > 2x10 (12°) Ohm • Misura 3 < 3x10(12°) OhmResistenza elettrica – Isolamento attraverso lo spessore del materiale CEI 64.4 (1973) Temperatura 21 °C e umidità 30%: • Misura 1 < 5x11 (11°) Ohm • Misura 2 > 3x10 (11°) Ohm • Misura 3 < 3x10 (11°) Ohm Resistenza alla bruciatura di sigaretta UNI 8298/7 con effetti indotti: • Sigaretta 1: carbonizzazione e rigonfiamento 0,30 mm. medio = Tempo T0 autospegnimento / 671 / autospegnimento • Sigaretta 2: carbonizzazione e rigonfiamento 0,35 mm. medio = Tempo T0 675 / 665 / 660 • Sigaretta 3: carbonizzazione e rigonfiamento 0,37 mm. medio = Tempo T0 690 / 748 / 705 Reazione al fuoco e omologazione per la prevenzione agli incendi rilasciata dal Ministero dell’Interno: • Metodo CSE RF 2/75/A: Categoria 1 (uno) • Metodo CSE RF 2/77: Categoria 1 (uno) Sulla base dei risultati delle prove il prodotto è assegnabile alla classe di reazione al fuoco 1 (uno) Analisi sull’Eluato Allegato 3 del D.M. 22/1/1998: • Rame Cu mg/l: media prove 0,05 • Zinco Zn mg/l: media prove 3 • Piombo Pb mg/l: media prove 50Categoria: notizie - tecnica - plastica - riciclo - PVC - masselli autobloccanti - certificazioni
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Produzione e Caratteristiche Termo-Acustiche degli Isolanti in Fibra di Poliestere RiciclataImpiego di Isolanti in Fibra di Poliestere Riciclata: Rivoluzionare l'Isolamento Termo-Acustico nell'Edilizia Sostenibiledi Marco ArezioNell'ambito dell'economia circolare, gli isolanti termo-acustici prodotti con fibre di poliestere riciclate rappresentano una soluzione innovativa e sostenibile per l'edilizia moderna. Questi materiali non solo contribuiscono alla riduzione dell'impatto ambientale, ma offrono anche prestazioni competitive rispetto agli isolanti tradizionali. In questo articolo, esploreremo la produzione, le caratteristiche, l'utilizzo, il confronto con altri isolanti termo-acustici riciclati, la riciclabilità e l'installazione di questi materiali. Produzione della Fibra di Poliestere RiciclataLa produzione di isolanti termo-acustici in fibre di poliestere riciclate inizia con la raccolta di PET (tereftalato di polietilene), normalmente proveniente dalle bottiglie di plastica e imballaggi. Questi rifiuti vengono puliti, triturati e trasformati in fiocchi e successivamente fusi e filati in fibre. Le fibre di poliestere riciclate sono poi cardate e agugliate per formare dei pannelli o rotoli isolanti. Questo processo da fibra riciclata, non solo riduce la quantità di rifiuti in discarica, ma riduce anche il consumo energetico e le emissioni di CO2 rispetto alla produzione di poliestere vergine. Caratteristiche Termo-Acustiche Gli isolanti in fibra di poliestere riciclata offrono eccellenti proprietà termo-acustiche. Grazie alla loro struttura fibrosa, questi materiali hanno una bassa conducibilità termica, che li rende efficaci nel limitare il trasferimento di calore. Ciò contribuisce a migliorare l'efficienza energetica degli edifici, riducendo la necessità di riscaldamento in inverno e di raffrescamento in estate. Dal punto di vista acustico, le fibre di poliestere assorbono e disperdono le onde sonore, migliorando così il comfort acustico all'interno degli spazi abitativi. Utilizzo in EdiliziaGli isolanti termo-acustici in fibra di poliestere riciclata trovano impiego in una vasta gamma di applicazioni nell'edilizia, dalla coibentazione di pareti, tetti e solai, all'isolamento di pavimenti e condotte HVAC. La loro versatilità e facilità di installazione li rendono adatti sia a nuove costruzioni che a progetti di ristrutturazione. Confronto con Altri Isolanti Termo-Acustici Riciclati Rispetto ad altri isolanti termo-acustici riciclati, come quelli in lana di roccia o fibra di vetro, gli isolanti in fibre di poliestere riciclate offrono vantaggi significativi in termini di sostenibilità e salute. Sono privi di leganti chimici nocivi, non irritano la pelle o le vie respiratorie durante l'installazione e sono completamente riciclabili a fine vita. Tuttavia, è importante considerare che ogni materiale ha le sue specifiche proprietà e applicazioni ottimali, e la scelta dovrebbe essere basata su una valutazione complessiva delle esigenze di isolamento, del contesto di utilizzo e degli obiettivi di sostenibilità. Riciclabilità Uno degli aspetti più rilevanti degli isolanti in fibra di poliestere riciclata è la loro riciclabilità. A fine vita, possono essere facilmente raccolti e reintrodotti nel ciclo produttivo per creare nuovi prodotti, contribuendo a ridurre ulteriormente l'impronta ecologica dell'edilizia. Questo ciclo chiuso è fondamentale per promuovere un'economia circolare nel settore delle costruzioni. Installazione L'installazione degli isolanti termo-acustici in fibre di poliestere riciclate è relativamente semplice e non richiede attrezzature speciali. I materiali possono essere tagliati a misura e adattati agli spazi da isolare. È importante seguire le migliori pratiche per garantire l'efficacia dell'isolamento, come la corretta sigillatura dei giunti e l'evitamento di ponti termici. Gli isolanti termo-acustici in fibre di poliestere riciclate sono disponibili in vari formati in commercio, adattandosi così a diverse esigenze di applicazione nell'edilizia. Questi materiali combinano sostenibilità con elevate prestazioni di isolamento, rendendoli una scelta popolare per progetti di costruzione e ristrutturazione orientati all'efficienza energetica e al comfort abitativo. Di seguito, esploriamo i formati disponibili e i valori di isolamento tipici associati a questi prodotti. Formati Disponibili Pannelli Rigidi o Semi-rigidi: Questi sono tra i formati più comuni e sono utilizzati per l'isolamento di pareti, tetti, solai e pavimenti. Offrono una buona resistenza alla compressione e sono facili da installare, tagliare e adattare alle diverse strutture edilizie. Rotoli: Flessibili e facili da dispiegare, i rotoli sono ideali per l'isolamento di grandi superfici, come tetti a falda e sottotetti. Possono essere facilmente tagliati per adattarsi a spazi irregolari, offrendo un'installazione rapida e efficiente. Battiscopa: Specificamente progettati per l'isolamento acustico di pareti divisorie interne e solai, questi formati offrono un'eccellente riduzione del trasferimento di suono tra le unità abitative o le stanze. Fiocchi: Usati per l'isolamento soffiato, i fiocchi sono particolarmente adatti per riempire cavità irregolari o difficili da raggiungere, come gli spazi tra le travi dei tetti. Materassini Acustici: Specializzati per l'isolamento acustico, questi prodotti sono spesso utilizzati in studi di registrazione, cinema in casa e altre applicazioni dove il controllo del suono è critico. Valori di Isolamento Termo-AcusticoI valori di isolamento degli isolanti termo-acustici in fibre di poliestere riciclate variano a seconda dello spessore e della densità del materiale. Ecco alcuni valori tipici: Conducibilità Termica (λ): La conducibilità termica di questi materiali si aggira comunemente intorno a 0,038 - 0,040 W/(m·K), che indica una buona capacità di limitare il flusso di calore attraverso l'isolante. Resistenza Termica (R): La resistenza termica, espressa in m²K/W, dipende dallo spessore del materiale isolante. Per esempio, un pannello di 100 mm di spessore con una conducibilità termica di 0,038 W/(m·K) avrà una resistenza termica di circa 2,63 m²K/W, offrendo un buon livello di isolamento termico. Coefficiente di Assorbimento Acustico (α): Questo valore varia a seconda della frequenza del suono, ma gli isolanti in poliestere riciclati possono raggiungere coefficienti di assorbimento acustico superiori a 0,8 (su una scala da 0 a 1) in specifiche bande di frequenza, indicando un'elevata capacità di assorbire il suono. Indice di Riduzione del Suono (Rw): Gli isolanti in fibre di poliestere possono avere indici Rw che variano significativamente, con valori che possono superare i 50 dB per configurazioni ottimali, indicando un'eccellente capacità di riduzione del trasferimento di suono attraverso le strutture isolate. Conclusione Gli isolanti termo-acustici in fibre di poliestere riciclate offrono una combinazione di versatilità, prestazioni e sostenibilità, rendendoli adatti a un'ampia gamma di applicazioni nell'edilizia moderna. La disponibilità in diversi formati assicura che possano essere impiegati in vari contesti di costruzione, mentre i loro valori di isolamento li rendono una scelta efficace per migliorare l'efficienza energetica e il comfort abitativo. La scelta del formato e dello spessore appropriati dipenderà dalle specifiche esigenze del progetto e dagli obiettivi di isolamento desiderati.
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Lo strato Interno del Tubo CorrugatoCome ottenere una corretta parete interna di un tubo corrugato con un granulo rigenerato in LDPE di Marco ArezioProducendo tubi corrugati in HDPE rigenerato flessibili in rotoli o rigidi di piccolo diametro a doppia parete, la problematica di realizzare lo strato interno di buona qualità ha spinto i produttori ad utilizzare, frequentemente, polimeri vergini a causa della difficoltà di generare una parete corretta e duratura con il materiale rigenerato. In realtà lo strato interno del tubo, per le sue caratteristiche, ha bisogno di un’attenzione particolare a causa dell’esiguo spessore della parete, delle tensioni che si creano in fase di co-estrusione e dei movimenti termici differenti con la parete esterna. La scelta della materia prima normalmente ricade sull’LDPE la cui caratteristica principale richiesta è l’elasticità e la buona adesione allo strato esterno in HDPE. Se si vuole utilizzare un granulo LDPE rigenerato bisogna tenere presente e analizzare alcuni fattori produttivi importanti per poter scegliere un granulo di LDPE di qualità adatta allo scopo. Quando si parla di granulo rigenerato non è sufficiente verificare se il prodotto che ci viene proposto ha un grado “da tubo” come erroneamente a volte viene venduto in quanto la parete interna di un tubo corrugato necessità un granulo dalle caratteristiche ben definite. Come prima cosa dobbiamo accertarci della provenienza dell’input del materiale che costituisce il granulo, iniziando a capire se proviene da una filiera post industriale e dal post consumo. Queste due famiglie, vedremo più avanti, hanno caratteristiche molto diverse tra loro che andranno ad influenzare in modo differente la produzione del tubo. Come seconda cosa dobbiamo verificare da che prodotto è costituito l’input per capire la storia del materiale che viene riciclato e i possibili problemi che ha incontrato nella sua vita di riciclo. Come terza cosa è verificarne i valori tecnici, quindi il melt index, il DSC e la densità del materiale che ci farà capire esattamente come è fatto il granulo che useremo per la parete interna del tubo corrugato. Come quarta cosa è sapere il processo produttivo del granulo proposto in particolare come viene fatta la selezione del rifiuto, il lavaggio e l’estrusione per avere dati in più che ci aiutino a scegliere il prodotto più adatto. L’ultima cosa, molto importante per il granulo che proviene dal post consumo è capire il grado di umidità presente nel prodotto al momento dell’acquisto in quanto un valore alto andrà ad inficiare la qualità della parete se non si prendono opportuni provvedimenti. È ovvio che i punti sopra elencati non siano totalmente esaustivi in fase di analisi tecnica di un granulo, ma posso dire che per l’applicazione di cui parliamo oggi, sono una buona base di partenza considerando che sono dei dati di non difficile reperibilità. Se vogliamo approfondire i punti sopra esposti inizieremo a parlare delle famiglie di input che si possono usare per la produzione della parete interna del tubo corrugato. Abbiamo visto che si può produrre un granulo con materiale proveniente dalla raccolta differenziata o dagli scarti industriali. La filiera del post consumo permette di avere una fonte quantitativa di gran lunga maggiore rispetto a quella proveniente dagli scarti industriali e quindi sembrerebbe la via maestra per soddisfare le esigenze produttive, ma le caratteristiche tecniche che richiede la produzione della parete interna in LDPE di un tubo corrugato mette dei paletti al suo utilizzo. Per sua natura l’LDPE che proviene dalla raccolta differenziata, nonostante una buona selezione e lavaggio, presenta una percentuale di materiali estranei (pvc, poli-accoppiati, pp, ecc..) che hanno comportamenti in contrasto rispetto a quanto ci aspettiamo dal punto di vista qualitativo. Gli scarti che provengono invece dalla produzione di articoli in LDPE sono, normalmente, materiali vergini o Off grade, che per loro natura sono composti da mono-plastiche e quindi non contengono impurità. Di solito non c’è bisogno di lavarli e hanno caratteristiche tecniche ben precise. Esistono in commercio anche Compounds in LDPE realizzati utilizzando porzioni di post consumo e di post industriale, combinando tra loro una selezione di materiali adatti alla produzione della parete interna. Se la verifica della provenienza dell’input post industriale non comporta grande impegno, per le altre due categorie bisogna prestare più attenzione. Per il post consumo si consiglia di privilegiare materiale come il film ma che non sia venuto a contatto con la raccolta differenziata domestica, per esempio i sacchi della pattumiera o gli imballi alimentari, che si portano con se inquinanti difficili da eliminare completamente. Un’altra fonte consigliabile sono i tubi da irrigazione che però hanno bisogno di cicli di lavaggio molto accurati in quanto contengono una frazione di sabbia che ne pregiudica le qualità se non tolta integralmente. Per la realizzazione di compound misti post consumo/post industriali si utilizzano normalmente film provenienti da imballi industriali che hanno una filiera di raccolta separata dai rifiuti domestici, mantenendo caratteristiche qualitative più alte. Per quanto riguarda il controllo qualitativo del granulo prodotto ci sono alcuni tests direi irrinunciabili. Il calcolo dell’MFI ci dice se il materiale è adatto all’operazione di estrusione della nostra parete, questo valore dovrebbe stare tra lo 0,5 e l’1 a 190’/ 2,16 Kg. Il secondo test è il DSC che ci da’ la radiografia del nostro granulo, test indispensabile soprattutto se si vuole utilizzare una fonte da post consumo. Questa prova ci dice quanto LDPE in % è contenuto nella ricetta e quanti e quali altri componenti sono presenti. Il DSC, in particolar modo ci dice se un granulo può essere idoneo a creare pareti sottili, omogenee e lisce. Fatto il test del DSC è più facile intuire il risultato del valore della densità che è influenzata, rispetto al valore standard dell’LDPE, da materiali inclusi diversi da quello primario. Una buona regola per la valutazione della qualità del granulo da scegliere sarebbe conoscere la storia del riciclo che ha portato alla nascita dello stesso. Dopo avere parlato della scelta dell’input è buona regola conoscere il metodo di riciclo che il fornitore adotta. In particolare il tipo di lavaggio influenza in maniera importante la presenza di inquinanti con densità alta nello scarto, quindi, se l’operazione viene svolta in vasche corte o/e con una velocità di transito dello stesso alta, o con una concentrazione elevata di inquinanti nell’acqua di lavaggio a causa del suo basso ricambio, la probabilità di avere un elevato accumulo di gas o parti rigide all’interno del granulo è molto probabile. La seconda cosa da verificare è la qualità di filtrazione che è molto influenzata dalla qualità del lavaggio. Potremmo dire che ad un incremento dell’attenzione durante il lavaggio può corrispondere una minor esigenza di performance degli impianti di filtraggio. In realtà un corretto lavaggio in termini di dimensioni di vasche, velocità di transito dell’input e qualità dell’acqua non sono argomenti che destano una grande popolarità tra i riciclatori in quanto tutto si traduce in maggiori costi produttivi e a volte i prezzi dei granuli da post consumo sono decisamente compressi a causa anche della presenza sul mercato di un’offerta qualitativamente bassa a prezzi bassi. In ogni caso se si vuole realizzare un buon granulo per la parete interna del tubo corrugato flessibile queste attenzioni bisognerebbe rispettarle compresa l’operazione di filtraggio corretta che prevederebbe l’impiego di impianti in continuo o raschianti con filtri progressivi fino a 50 micron. Come ultima segnalazione in termini di materia prima suggerisco un’attenzione al grado di umidità presente nel big bag di LDPE che si acquista in quanto la presenza di questa comporta una micro deformazione della pellicola superficiale che compone la parete del nostro tubo e una difficoltà maggiore in termini di velocità dell’estrusore. L’umidità eccessiva crea quell’effetto buccia d’arancio sulle pareti che è una sorta di rugosità antiestetica e non funzionale. Tuttavia le conseguenze dell’umidità, per altro normalmente risolvibili durante l’estrusione del tubo, non è da confondere con il risultato negativo prodotto da un accumulo di gas all’interno del granulo, per il quale si hanno poche armi a disposizione.Categoria: notizie - tecnica - plastica - riciclo - tubi corrugati - LDPE - HDPE - strato internoVedi prodotto finito
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Cosa è e come si costruisce una camera anecoica: tecnologia, materiali e innovazioni sostenibiliUn viaggio nella progettazione di camere anecoiche, dallo scopo alle tecniche di isolamento acustico ed elettromagnetico, con un focus sull’uso di materiali riciclati per un futuro più sostenibiledi Marco ArezioUna camera anecoica è uno spazio progettato per eliminare il più possibile i riflessi delle onde sonore o elettromagnetiche, garantendo un ambiente controllato e "senza eco". Queste camere vengono ampiamente utilizzate nel campo della ricerca acustica, nella progettazione di apparecchiature elettroniche, e per testare il comportamento dei materiali e dei prodotti in condizioni di isolamento acustico. Vediamo insieme come si costruisce una camera anecoica, qual è il suo scopo, quali materiali vengono utilizzati e se è possibile integrare materiali riciclati nel processo di costruzione. Scopo di una camera anecoica Lo scopo principale di una camera anecoica è quello di creare un ambiente che minimizzi o elimini la riflessione di onde sonore o elettromagnetiche. Ciò consente di effettuare misurazioni precise, non influenzate dall'interferenza esterna o dalle riflessioni ambientali. In particolare, nel campo dell'acustica, queste camere consentono di valutare il comportamento di apparecchiature audio, altoparlanti e microfoni in condizioni estremamente controllate, permettendo ai tecnici di rilevare anche i suoni più deboli e di monitorare l'interazione tra suono e oggetti senza l'influenza dell'eco. Nel campo dell'elettromagnetismo, queste stanze vengono utilizzate per testare le emissioni elettromagnetiche e l'interferenza di dispositivi elettronici, permettendo di capire come un dispositivo si comporta in ambienti reali e come evitare la contaminazione da segnali indesiderati. Le camere anecoiche possono essere totali o parziali. Una camera anecoica totale è in grado di assorbire tutte le onde sonore o elettromagnetiche, creando un ambiente praticamente privo di rumore. Invece, una camera semi-anecoica consente la riflessione delle onde da una o più superfici (spesso il pavimento), il che è utile in alcune applicazioni di test specifici. Struttura e design di una camera anecoica Costruire una camera anecoica richiede un design molto specifico. Le camere sono generalmente stanze completamente isolate dall’ambiente esterno e rivestite con materiali che assorbono le onde sonore o elettromagnetiche. Isolamento dal mondo esterno: La prima fase nella costruzione di una camera anecoica è quella di isolare acusticamente ed elettromagneticamente lo spazio dal mondo esterno. Questo significa progettare pareti, soffitti e pavimenti che impediscano a rumori esterni o interferenze elettromagnetiche di entrare nella stanza. Le pareti sono spesso realizzate con diversi strati di materiali ad alta densità, come il cemento o l’acciaio, combinati con materiali isolanti come schiume e fibre minerali. Assorbimento delle onde sonore o elettromagnetiche: L'aspetto più distintivo delle camere anecoiche è la loro capacità di assorbire onde sonore o elettromagnetiche. Questo viene realizzato attraverso l'uso di particolari rivestimenti. Per le camere acustiche, le pareti sono rivestite con cunei di schiuma ad alta densità, disposti a forma di piramide. Questi cunei riducono progressivamente l'energia delle onde sonore, impedendone il rimbalzo e assorbendo il suono. Per le camere elettromagnetiche, vengono utilizzati materiali speciali, come i tessuti schermanti e i rivestimenti conduttivi, che possono assorbire le onde elettromagnetiche e impedirne la riflessione. Pavimenti sospesi e grigliati: Una caratteristica peculiare delle camere anecoiche è la costruzione di pavimenti "sospesi" o grigliati, che permettono il passaggio delle onde sonore o elettromagnetiche. In questo modo si evita che il pavimento rifletta tali onde, permettendo una maggiore precisione nei test. Questo tipo di pavimento può essere realizzato con reti metalliche o materiali rigidi perforati. I materiali utilizzati per una camera anecoica La scelta dei materiali è un aspetto cruciale nella costruzione di una camera anecoica. Nel caso di una camera acustica, il materiale più comune utilizzato per l'assorbimento del suono è la schiuma poliuretanica. Questa schiuma viene modellata in cunei o piramidi che interrompono e assorbono il suono in modo progressivo. Altri materiali utilizzati includono fibre minerali, materiali fonoassorbenti a base di polimeri e rivestimenti in tessuto. Questi materiali sono altamente efficaci per garantire un assorbimento quasi totale delle onde sonore. Per le camere elettromagnetiche, i materiali principali includono schermi metallici (come fogli di rame o alluminio) e rivestimenti conduttivi che impediscono la riflessione delle onde. Inoltre, vengono impiegati materiali compositi con proprietà elettromagnetiche specifiche per assorbire le onde elettromagnetiche a frequenze specifiche. Uso di materiali riciclati Negli ultimi anni, si sta esplorando sempre più la possibilità di utilizzare materiali riciclati nella costruzione di camere anecoiche, specialmente in quelle acustiche. Alcuni dei materiali riciclati più promettenti includono: Schiume riciclate: In alcune camere acustiche, si stanno utilizzando schiume riciclate da materassi o altri prodotti in poliuretano. Queste schiume, opportunamente trattate e modellate, possono offrire prestazioni comparabili alle schiume vergini, riducendo però l’impatto ambientale della costruzione. Fibre riciclate: Le fibre riciclate, come quelle provenienti dal riciclo di abiti o materiali tessili, possono essere utilizzate come riempimento per pannelli fonoassorbenti. Questi pannelli possono essere impiegati sia per l'isolamento acustico che per la schermatura elettromagnetica, se combinati con materiali conduttivi. Materiali compositi: Nel campo della schermatura elettromagnetica, è in corso la sperimentazione di materiali compositi a base di plastica riciclata e polveri metalliche. Questi materiali, oltre a essere più sostenibili, possono offrire buone prestazioni in termini di assorbimento e schermatura delle onde elettromagnetiche. Legno riciclato: Anche se meno comune nelle camere anecoiche moderne, alcune strutture potrebbero utilizzare legno riciclato o materiali di recupero per la costruzione di alcune componenti, specialmente nelle prime fasi di isolamento. Tuttavia, è necessario garantire che il legno o i materiali derivati non compromettano l’assorbimento delle onde sonore o elettromagnetiche. Problematiche nell'uso di materiali riciclati L'integrazione di materiali riciclati nella costruzione di camere anecoiche presenta alcune problematiche. In primo luogo, i materiali riciclati devono garantire le stesse prestazioni dei materiali vergini in termini di assorbimento e isolamento, e questo non è sempre facile da ottenere. Inoltre, c’è la necessità di mantenere standard elevati di pulizia e controllo, poiché anche piccole irregolarità possono influenzare i risultati dei test eseguiti nella camera. Inoltre, non tutti i materiali riciclati sono adatti a resistere nel tempo in ambienti soggetti a un uso continuo e prolungato. La durabilità e la resistenza all’usura sono aspetti fondamentali, specialmente nelle camere anecoiche utilizzate per test industriali di lunga durata. Conclusioni Le camere anecoiche rappresentano una delle tecnologie più avanzate per la misurazione di fenomeni acustici ed elettromagnetici. La loro costruzione richiede l’uso di materiali specifici per l’assorbimento delle onde sonore o elettromagnetiche, e la possibilità di utilizzare materiali riciclati è una strada promettente, anche se con alcune limitazioni tecniche. L'integrazione di materiali riciclati, pur offrendo vantaggi dal punto di vista della sostenibilità ambientale, richiede un'attenta valutazione delle prestazioni e della durabilità. Tuttavia, con l’avanzamento delle tecnologie di riciclo e con una crescente attenzione alla sostenibilità, è probabile che nei prossimi anni vedremo sempre più camere anecoiche costruite con materiali eco-compatibili, senza sacrificare le prestazioni richieste per i test avanzati.© Riproduzione Vietata
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Progettazione e Costruzione di una Linea Fognaria con Tubi in Plastica RiciclataI tubi in plastica riciclata si sono dimostrati nel tempo affidabili, economici e duraturi di Marco ArezioLa costruzione di linee fognarie moderne deve tener conto di alcuni elementi imprescindibili, sia tecnici, come vedremo, ma anche ambientali, in modo da minimizzare l’impatto dei prodotti utilizzati per l’opera idraulica. In passato le canalizzazioni erano realizzate con tubi in metallo o in cemento, ma da quando l’industria delle materie plastiche è stata in grado di realizzare prodotti alternativi, la diffusione dei tubi corrugati in HDPE a doppia parete si è largamente diffusa. Il primo passo da compiere nella realizzazione di una linea fognaria è la sua progettazione, la quale deve tenere presente vari aspetti che influiscono sull’area di costruzione. Come si dimensiona una linea di fognatura che utilizza i tubi in plastica Come ogni buon progetto che si deve realizzare, la raccolta di informazioni, precise, dettagliate ed attendibili, sono la base del lavoro successivo. Possiamo elencare alcuni punti che entreranno nella valutazione progettuale: La stima la portata massima giornaliera che la fognatura dovrà gestire. Per far questo, sarà necessario considerare l'area di raccolta delle acque reflue, la densità abitativa, gli utilizzi industriali e altri fattori che potrebbero influenzare la quantità dei liquidi da raccogliere. Inoltre è importante determinare la pendenza disponibile o desiderata per la linea di fognatura e il suo diametro. Per queste informazioni potranno essere utili le formule idrauliche (ad es. formula di Manning) per calcolare la velocità di flusso in base al diametro del tubo in plastica riciclata, alla pendenza e alla rugosità del materiale. Sarà importante scegliere un diametro dei tubi in plastica che garantisca una velocità di flusso adeguata (ad es., tra 0,6 m/s e 3 m/s) in condizioni di flusso pieno o quasi pieno. Inoltre, sarà necessario assicurarsi che la profondità della fognatura sia sufficiente per prevenire il congelamento (in climi freddi) e per mantenere una copertura adeguata sopra il tubo in plastica riciclata. Dal punto di vista strutturale si dovrà verificare che il tubo in HDPE scelto possa sopportare i carichi esterni, come il peso del terreno sopra di esso e il traffico sovrastante (se applicabile). Si dovrà pensare agli elementi di raccordo dei tubi in plastica riciclata, verificando la corretta distanza tra i pozzetti di ispezione e che le connessioni tra i tubi e i pozzetti siano stagne. Nella progettazione della linea fognaria rientrano anche gli aspetti ambientali per cui sono da considerare e prevenire la possibilità di infiltrazioni o perdita di acque reflue della linea. Tuttavia, l’uso di tubi in HDPE, in quanto stagni, danno una buona sicurezza, considerando le giunzioni tra i vari tubi fatte a regola d’arte, anche in considerazione se nelle vicinanze si possa trovare una falda acquifera. Infine sarà necessario assicurarsi che la progettazione rispetti tutte le normative e le linee guida locali in materia di fognature. Quali caratteristiche tecniche deve avere un tubo corrugato in HDPE per fognatura I tubi corrugati in HDPE per fognatura devono soddisfare specifiche caratteristiche tecniche per garantire la loro idoneità all'uso e la loro durata nel tempo. - Il polimero riciclato con cui si costruisce il tubo corrugato deve essere di buona qualità e resistente ai raggi U.V. - Il tubo corrugato deve presentare una buona resistenza meccanica allo schiacciamento e alle deformazioni laterali sollecitate dal terreno senza che si possa rompere - Le giunzioni tra i tubi o tra tubo e raccordi devono garantire la tenuta stagna, evitando dispersioni delle acque reflue nel terreno - La parte interna dovrà essere sufficientemente liscia da permettere lo scorrimento dei liquidi così da facilitarne il deflusso - Il tubo in HDPE dovrà resistere alla corrosione da parte delle acque reflue e di altre sostanze chimiche presenti nella fognatura - Sotto l’effetto delle variazioni di temperature del terreno il tubo deve essere in grado di sopportarle senza perdere integrità strutturale Quali son i vantaggi nell’uso dei tubi corrugati in HDPE per fognatura rispetto al pvc, al cemento e al metallo I tubi corrugati in HDPE offrono diversi vantaggi, specialmente quando utilizzati in applicazioni fognarie: Durabilità e Resistenza alla Corrosione L'HDPE è intrinsecamente resistente alla corrosione, a differenza dei tubi metallici che possono arrugginirsi o corrodersi in presenza di acque reflue o terreni aggressivi, garantendone una maggiore durata. Flessibilità I tubi in HDPE sono flessibili, il che significa che possono adattarsi a movimenti del terreno, come assestamenti o sismi, senza rompersi. Un vantaggio particolarmente importante rispetto ai tubi in cemento, che sono rigidi e possono rompersi con movimenti del terreno. Leggerezza I tubi in plastica sono significativamente più leggeri rispetto a quelli in cemento o metallo. Ciò semplifica il trasporto, la movimentazione e la posa, riducendo i costi di manodopera e le esigenze di attrezzature pesanti. Saldature Stagne I tubi in HDPE possono essere saldati per creare giunzioni stagne, riducendo il rischio di perdite o infiltrazioni. Questo può essere un vantaggio rispetto ai tubi in PVC o cemento, dove le giunzioni potrebbero essere meno affidabili in termini di tenuta. Resistenza Chimica Il polimero in HDPE che costituisce i tubi, è resiste a molti agenti chimici, rendendolo ideale per applicazioni fognarie dove possono essere presenti sostanze chimiche aggressive. Costi Ridotti In molti casi, i costi complessivi di installazione dei tubi in HDPE possono essere inferiori rispetto ad altre opzioni. Ecocompatibilità L'HDPE è un materiale riciclato e riciclabile, il che può rendere i tubi in HDPE una scelta più sostenibile rispetto ad alcune alternative. Vita Utile Prolungata Con una corretta installazione e manutenzione, i tubi in HDPE possono avere una vita utile molto lunga, spesso superiore a 50 anni. Bassa Rugosità Interna La superficie interna liscia realizzata con l’impiego dell’HDPE, permette un flusso efficiente, riducendo il rischio di ostruzioni. Come si posa un tubo corrugato in HDPE per fognatura Entrando nella fase realizzativa la posa di un tubo corrugato in HDPE per fognatura segue una serie di passaggi chiave, al fine di garantire un'installazione sicura e duratura. Prima di tutto, sarà necessario scavare una trincea della profondità e larghezza adatte al tubo che si è deciso di installare, creando un fondo della trincea piatto e solido. Sul fondo di essa, si dovrebbe posizionare uno strato di sabbia o di ghiaia fine compattata per creare una base stabile per il tubo, il cui spessore dovrebbe avere uno spessore di almeno 10-15 cm. Creata la trincea e il fondo idoneo si passa alla posa del tubo corrugato HDPE, facendo attenzione a non danneggiarlo con le macchine per la posa. Assicurarsi, inoltre, che il tubo sia dritto e privo di piegature o tensioni. Una volta posato la linea di tubi, si inizierà a riempire la trincea con materiale come sabbia o ghiaia fine. Sarà necessario posizionare accuratamente il materiale di riempimento attorno al tubo per garantire una base solida e per evitare che il tubo si sposti. Dopo aver verificato che non ci siano perdite nella linea fognaria si potrà completare la trincea con il terreno scavato in precedenza, compattando il tutto dall’esterno. Come si saldano due tubi corrugati in HDPE per fognatura Molte materie plastiche, compreso l’HDPE, si prestano all’esecuzione di saldature durature ed efficaci tra tubi, pozzetti e raccordi. Ma per la saldatura due tubi corrugati in HDPE sono necessarie attrezzature speciali e una certa esperienza. Sarà necessario che le estremità dei tubi da saldare siano pulite e prive di sporco, grasso o altre impurità, per garantire una saldatura di alta qualità. Si posizioneranno poi i tubi in modo che le loro estremità siano perfettamente allineate e a contatto l'una con l'altra. A questo punto si impiegherà una macchina di saldatura per HDPE, assicurandosi che sia correttamente impostata secondo le specifiche del produttore dei tubi. La maggior parte delle saldature per l’HDPE vengono eseguite utilizzando un piatto riscaldante per portare le estremità dei tubi alla temperatura di fusione. Si inserirà il piatto riscaldante tra le estremità dei tubi e attendendo che raggiungano la temperatura adeguata. Una volta che le estremità dei tubi saranno adeguatamente riscaldate, si rimuoverà il piatto riscaldante e si avvicineranno le estremità dei tubi, permettendo loro di fondersi insieme. Si dovrà, nel contempo, mantenere una pressione uniforme durante questo processo per garantire una buona saldatura. Una volta saldati, i tubi devono essere lasciati raffreddare per un certo periodo di tempo, infatti, durante questo tempo, la saldatura si solidifica e si rinforza. Terminata la saldatura, si dovrà controllare visivamente la giunzione per assicurarti che non ci siano bolle d'aria, crepe o altri difetti. A seconda delle specifiche del progetto, potrebbe essere necessario eseguire test di pressione o altri test per verificare la qualità della saldatura. Traduzione automatica. Ci scusiamo per eventuali inesattezze. Articolo originale in italiano
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Come nascono e si risolvono le varie forme di umidità nella casaAnalisi tecnica e sostenibile delle cause dell’umidità domestica, dalle risalite capillari alla condensa interstizialedi Marco Arezio In una casa concepita secondo principi di sostenibilità, il comfort non si esaurisce nella gestione della temperatura o nel risparmio energetico. A fare davvero la differenza è il microclima interno, un equilibrio delicato tra calore, ventilazione e umidità. Quest’ultima, spesso invisibile, è una delle variabili più complesse da controllare: incide sulla salute, sulla durata dei materiali e sulla sensazione di benessere che si percepisce in un ambiente. L’umidità è una forma d’acqua sospesa nell’aria sotto forma di vapore. La sua presenza non è di per sé negativa: un livello corretto di umidità è necessario per la respirazione, per la conservazione dei materiali naturali e per il comfort termico. Il problema sorge quando l’umidità supera o scende sotto determinati valori di equilibrio, trasformandosi in un agente di degrado, di fastidio o di inefficienza energetica. Comprendere come si origina, come si muove e in che modo interagisce con le strutture edilizie è la chiave per progettare case sane e durature. Umidità assoluta e umidità relativa: differenze e implicazioni Il primo passo per capire come gestire l’umidità in casa consiste nel distinguere due concetti fondamentali: umidità assoluta e umidità relativa. L’umidità assoluta rappresenta la quantità reale di vapore acqueo contenuta in un metro cubo d’aria, indipendentemente dalla temperatura. L’umidità relativa, invece, indica quanto l’aria è satura di vapore rispetto alla quantità massima che potrebbe contenere alla stessa temperatura. Questa distinzione è tutt’altro che teorica: spiega perché, ad esempio, in inverno si avverta spesso la sensazione di aria secca anche in presenza di riscaldamento. L’aria fredda proveniente dall’esterno, una volta riscaldata, non aumenta la propria quantità di vapore acqueo (cioè l’umidità assoluta), ma può contenerne di più. Di conseguenza, la percentuale di saturazione diminuisce, e l’aria diventa “relativamente” più secca. Lo stesso principio vale in senso opposto durante l’estate, quando l’aria calda e umida può raggiungere livelli di saturazione prossimi al 100%, rendendo gli ambienti opprimenti e favorendo la formazione di condense. Capire questa dinamica significa comprendere la fisica del comfort: l’umidità non è un semplice fastidio, ma una variabile termodinamica che dialoga con temperatura, ventilazione e materiali. Le principali tipologie di umidità negli edifici Le case non soffrono tutte dello stesso tipo di umidità. I fenomeni possono avere origini molto diverse, che vanno dalle infiltrazioni esterne fino alla semplice condensazione del vapore generato dalle attività quotidiane. In ogni caso, si tratta di manifestazioni di uno stesso principio fisico: la migrazione dell’acqua nei suoi diversi stati, attratta da differenze di temperatura e pressione. L’umidità di risalita capillare, ad esempio, è tipica delle abitazioni storiche o delle murature a diretto contatto con il terreno. I materiali da costruzione, se privi di barriere impermeabili, agiscono come spugne: l’acqua del sottosuolo penetra nei pori e risale per capillarità, lasciando macchie, sali e intonaci scrostati. È un fenomeno lento ma costante, che si combatte con tagli chimici, intonaci traspiranti e drenaggi perimetrali. Diverso è il caso della condensa superficiale, visibile sotto forma di goccioline su pareti o vetri. Essa si forma quando l’aria umida incontra una superficie più fredda e raggiunge il punto di rugiada. È frequente nei bagni, nelle cucine o nelle pareti perimetrali male isolate, e rappresenta la principale causa della formazione di muffe. Ancora più insidiosa è la condensa interstiziale, che si sviluppa all’interno dei pacchetti murari o nei pannelli isolanti, dove il vapore migra e si condensa in zone non visibili. Questo tipo di umidità, se non individuata in tempo, può compromettere la funzione isolante dei materiali e danneggiare la struttura stessa. Infine, esistono le infiltrazioni, dovute a difetti di impermeabilizzazione o a guarnizioni deteriorate, e l’umidità accidentale, legata a eventi occasionali come perdite d’impianto o allagamenti. In ogni caso, ciò che accomuna tutte queste manifestazioni è la necessità di una diagnosi tecnica: senza comprendere il percorso dell’acqua, non è possibile definire un intervento efficace. Effetti dell’umidità su salute, materiali e consumi energetici Gli effetti dell’umidità non si limitano a un disagio visivo o tattile: toccano il corpo, i materiali e i consumi energetici. Un ambiente con un’umidità relativa troppo elevata favorisce la crescita di muffe e acari, che rilasciano spore e allergeni nell’aria, generando disturbi respiratori e irritazioni cutanee. Al contrario, un’aria troppo secca secca le mucose, provoca mal di testa, stanchezza e disidratazione. Anche i materiali risentono profondamente dell’umidità. Il legno si deforma, il ferro arrugginisce, il calcestruzzo perde coesione. Un muro umido è un muro più freddo, poiché l’acqua riduce la resistenza termica del materiale. In termini energetici, questo significa che per ottenere la stessa temperatura di comfort, occorre più energia. L’umidità, quindi, non è solo una questione di salute o estetica, ma un fattore diretto di inefficienza energetica. In una casa moderna, dove sostenibilità ed efficienza sono obiettivi primari, monitorare e controllare l’umidità diventa parte integrante del progetto costruttivo, al pari dell’isolamento termico o dell’illuminazione naturale. Tecniche di prevenzione e controllo sostenibile Prevenire l’umidità significa lavorare su più livelli: quello strutturale, quello impiantistico e quello gestionale. Nei casi di risalita capillare, la soluzione più duratura è creare una barriera fisica o chimica alla base delle murature, impedendo all’acqua di salire. Gli intonaci deumidificanti, composti da malte macroporose o calci naturali, aiutano il muro a respirare, favorendo l’evaporazione. La condensa, invece, richiede una strategia differente. È necessario migliorare la coibentazione delle pareti, eliminare i ponti termici e garantire una corretta ventilazione. I sistemi di ventilazione meccanica controllata (VMC) rappresentano oggi la soluzione più sostenibile: consentono un ricambio d’aria costante, recuperano calore e mantengono l’umidità relativa entro valori ideali. L’uso di materiali traspiranti è altrettanto importante. Calci idrauliche naturali, pitture ai silicati, fibre di legno e isolanti a base vegetale permettono una naturale regolazione del vapore, evitando accumuli. In edifici a basso consumo energetico, la gestione dell’umidità è inoltre automatizzata: sensori e centraline digitali misurano in tempo reale la temperatura e il tasso igrometrico, adattando la ventilazione o l’apertura delle finestre. I valori ideali di umidità e la scienza del comfort abitativo Ogni ambiente della casa ha un suo equilibrio ideale, che dipende dalla temperatura, dalla funzione del locale e dalla quantità di vapore generata. Secondo le norme UNI EN ISO 7730 e le raccomandazioni dell’Organizzazione Mondiale della Sanità, i valori ottimali di umidità relativa si collocano tra il 40% e il 60%. Nei soggiorni e nelle camere da letto, questa soglia assicura comfort termico e benessere respiratorio; nelle cucine e nei bagni, dove la produzione di vapore è elevata, si può arrivare fino al 65%, purché l’ambiente sia ben ventilato. I locali seminterrati e le cantine, invece, dovrebbero mantenersi sotto il 70%, evitando così la proliferazione di muffe e batteri. Una casa sostenibile è quella che riesce a mantenere questi equilibri in modo naturale, con materiali traspiranti e sistemi di ventilazione efficaci. La tecnologia, in questo senso, diventa alleata della biologia: igrometri digitali, datalogger e sensori di umidità integrati nei sistemi domotici consentono un controllo costante, garantendo ambienti salubri e consumi ridotti. Gestire l’umidità non è un atto correttivo, ma una scienza invisibile del comfort abitativo. Significa riconoscere che l’acqua, in tutte le sue forme, è parte del ciclo vitale della casa. Quando la si comprende e la si guida, anziché combatterla, l’abitazione diventa un organismo equilibrato: sano per chi lo vive, efficiente per l’ambiente, duraturo per chi lo costruisce.© Riproduzione Vietata
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Calcestruzzo “intelligente”: una rivoluzione sostenibile nell’edilizia modernaScopri come sei innovazioni nel calcestruzzo stanno trasformando l'edilizia, migliorando le prestazioni e riducendo l'impatto ambientaledi Marco ArezioL'edilizia, uno dei settori più antichi e fondamentali della nostra società, sta attraversando una trasformazione epocale. La crescente consapevolezza ambientale, unita alle pressanti necessità di affrontare il cambiamento climatico e migliorare la qualità della vita urbana, spinge il settore verso soluzioni più innovative e sostenibili. In questo scenario, il calcestruzzo, materiale cardine delle costruzioni, sta evolvendo per diventare "smart". Ma cosa significa veramente "calcestruzzo smart"? Si tratta di un materiale che integra tecnologie avanzate per migliorare le sue prestazioni, durabilità e impatto ambientale, rispondendo alle esigenze del nostro tempo con intelligenza e versatilità. L'adozione di calcestruzzi intelligenti rappresenta una risposta concreta a molte delle sfide che le nostre città affrontano oggi: dall'inquinamento atmosferico alla gestione delle risorse idriche, dalla necessità di infrastrutture resilienti a quella di edifici più sani e sicuri. Di seguito, esploreremo sette tipi di calcestruzzo smart che stanno rivoluzionando il settore delle costruzioni, ognuno con caratteristiche specifiche che ne esaltano l'utilizzo e ne massimizzano l'efficacia. Fotoluminescente Immaginate una strada che di giorno assorbe la luce solare e di notte si illumina senza bisogno di energia elettrica. Questo è il calcestruzzo fotoluminescente. Negli anni '90, i pigmenti fotoluminescenti sono stati inizialmente sviluppati per scopi militari e di sicurezza. Ora, vengono utilizzati per illuminare percorsi pedonali, ciclabili e strade. La composizione del calcestruzzo fotoluminescente prevede l'incorporazione di pigmenti speciali, come gli alluminati di stronzio, che assorbono la luce solare durante il giorno e la rilasciano lentamente durante la notte. Questa caratteristica non solo migliora la sicurezza ma contribuisce anche alla riduzione del consumo energetico. Mangiasmog (Fotocatalitico) Passiamo ora al calcestruzzo mangiasmog, una vera innovazione per la qualità dell'aria. Negli anni '70, gli scienziati scoprirono il potenziale del biossido di titanio (TiO2) come agente fotocatalitico. Questo materiale, quando esposto alla luce solare, attiva una reazione chimica che degrada gli inquinanti atmosferici come gli ossidi di azoto (NOx) e i composti organici volatili (COV). Pensate a una città dove i marciapiedi e le facciate degli edifici contribuiscono a purificare l'aria che respiriamo. Il calcestruzzo fotocatalitico contiene biossido di titanio che, attivato dalla luce solare, decompone gli inquinanti in sostanze meno nocive come nitrati e anidride carbonica. Autoriparante Pensate ora a un calcestruzzo che si ripara da solo. Negli anni '90 è nato il concetto di materiali autoriparanti, applicato poi al calcestruzzo negli anni 2000. Questo tipo di calcestruzzo contiene agenti chimici come batteri o microcapsule di materiale cementizio che si attivano al contatto con l'acqua. Quando l'acqua penetra nelle crepe, questi agenti rilasciano calce che sigilla le fessure, prevenendo danni maggiori e riducendo i costi di manutenzione. Questa innovazione non solo prolunga la vita delle strutture, ma offre anche una soluzione sostenibile per la manutenzione delle infrastrutture. Drenante Il calcestruzzo drenante è un'altra affascinante innovazione. Sviluppato negli anni '60 per affrontare i problemi di allagamento urbano, questo materiale è altamente permeabile, permettendo all'acqua di pioggia di attraversarlo e raggiungere il terreno sottostante. Composto principalmente da aggregati grossolani e una quantità minima di cemento, il calcestruzzo drenante evita l'accumulo di acqua superficiale, migliorando la gestione delle acque pluviali. È ideale per parcheggi, marciapiedi e strade in aree urbane, dove la gestione dell'acqua è una sfida cruciale. Vivente Un'idea rivoluzionaria nel mondo del calcestruzzo è quella del calcestruzzo vivente, emersa negli anni 2000. Immaginate un materiale che può interagire con l'ambiente circostante. Mescolando materiali fotosintetici con sabbia o idrogel, il calcestruzzo vivente può autoregolarsi in risposta alle condizioni ambientali, aiutando a mantenere una temperatura interna ottimale e migliorando l'efficienza energetica degli edifici. Inoltre, i materiali fotosintetici possono produrre ossigeno e assorbire anidride carbonica, contribuendo a migliorare la qualità dell'aria. Spaziale Infine, pensiamo al calcestruzzo spaziale, sviluppato negli anni 2000 per resistere alle condizioni estreme dello spazio. Questo materiale è formulato con pietrisco lunare o marziano, combinato con leganti ad alta resistenza, ed è studiato per sopportare temperature estreme e radiazioni spaziali. È perfetto per costruire infrastrutture sulla Luna o su Marte. La ricerca su questi materiali ha ricadute significative anche sulla Terra, portando allo sviluppo di calcestruzzi più resistenti e duraturi, capaci di sopportare condizioni ambientali severe. ConclusioneI calcestruzzi smart rappresentano il futuro dell'edilizia sostenibile. Integrando tecnologie innovative, questi materiali non solo migliorano le prestazioni strutturali, ma contribuiscono anche alla protezione dell'ambiente e al miglioramento della qualità della vita. Continuare a investire in ricerca e sviluppo in questo campo è cruciale per affrontare le sfide globali, fornendo soluzioni edilizie efficienti, durature e sostenibili. Queste innovazioni non solo segnano un passo avanti nella scienza dei materiali, ma rispondono anche alla crescente domanda di soluzioni edilizie che siano efficienti, durature e rispettose dell'ambiente.
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L’uso dei Polimeri Rigenerati nelle Miscele BituminoseCosa è la miscela ad inversione di fase e come si usano i polimeri rigenerati nelle miscele bituminose?di Marco ArezioAgli inizi degli anni 60 del secolo scorso, il manto bituminoso impermeabilizzante era costituito principalmente da carta bitumata e bitume, inoltre era stato da poco introdotto sul mercato il feltro di vetro bitumato le cui caratteristiche di stabilità dimensionale e resistenza erano particolarmente apprezzate. Nello stesso periodo, come abbiamo visto nell’articolo su Giulio Natta, si stavano sviluppando tutta una serie di catalizzatori stereospecifici che servivano per creare nuove miscele chimiche da cui sarebbero, a breve, stati polimerizzati nuovi polimeri tra cui il polipropilene. Queste nuove scoperte portarono alla manipolazione delle catene di molecole creando un ordine delle stesse dal punto di vista chimico. Il fatto di poter posizionare tutte le molecole dalla stessa parte, conferisce alla catena polimerica alcuni vantaggi, tra cui una maggiore resistenza meccanica e una maggiore resistenza al calore, definendo così il polimero ottenuto isotattico. Il suo contrario, dal punto di vista della posizione delle molecole, quindi in modo disordinato, viene definito atattico. Se vogliamo entrare un po’ in alcuni valori tecnici che caratterizzano il polipropilene isotattico possiamo sottolineare che la resistenza meccanica arriva fino a 400 Kg./mq. e la resistenza al calore fino a 150°C. Il polipropilene atattico ha invece la caratteristica di essere più malleabile ed elastico con allungamenti fino al 600%. Tra i polimeri rigenerati e gli additivi che vengono usati nelle miscele di bitume non esiste solo il polipropilene ma anche: – l’LDPE – l’HDPE – EVA – TPO – le Cariche Minerali (talco o carbonato di calcio) – le Gomme Termoplastiche – gli oli – le cere. Miscelando i polimeri rigenerati, in percentuali diverse con il bitume, a secondo della caratteristica tecnica della membrana che si vuole ottenere, avremo la modifica di diversi parametri generali: – La viscosità (aumenta) – La temperatura di rammollimento (aumenta da 60° a 150°) – La penetrazione (diminuisce, quindi aumenta la calpestabilità) – La temperatura di frattura per piegamento a freddo (diminuisce da +10° a – 20° es.) – La stabilità agli agenti atmosferici (durata) Ma cosa succede esattamente durante la miscelazione tra il bitume e i polimeri rigenerati? In gergo tecnico la reazione, tra bitume e polimeri, durante miscelazione viene chiamata Inversione di Fase. Quando si prepara una mescola la quantità di polimeri è nettamente più bassa rispetto alla quantità di bitume ma, attraverso il mescolamento a caldo degli ingredienti, ad una temperatura superiore a quella di fusione del polimero, avviene la cosiddetta inversione di fase, dove l’ingrediente minoritario, in questo caso il polimero, costituisce la fase portante della miscela, mentre l’ingrediente quantitativamente maggioritario, la fase dispersa. Per far si che avvenga l’inversione di fase è importante usare bitume distillato perché è ricco di oli della frazione maltenica compatibili con i polimeri. Durante la creazione delle ricette i produttori di membrane bitume-polimero utilizzano i polimeri rigenerati sotto forma di: – Granuli – Macinati – Densificati (solo se facilmente disperdibili) Per quanto riguarda la filtrazione dei granuli normalmente è richiesta inferiore ai 800-1000 micron, mentre per i macinati e i densificati è richiesta un grado di pulizia (lavaggio) buono e un tenore di umidità basso per non avere reazioni pericolose durante il mescolamento con il bitume caldo.Categoria: notizie - tecnica - plastica - riciclo - bitume - edilizia - polimeriVedi il prodotto finito
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REACH, RoHS, TSCA, SDWTA: la Legislazione sui Prodotti ChimiciREACH, RoHS, TSCA, SDWTA: la Legislazione sui Prodotti Chimicidi Marco ArezioOgni oggetto che compriamo, utilizziamo e poi, a fine vita gettiamo, è un composto di sostanze chimiche che, legate tra loro, offrono le caratteristiche estetiche, fisiche e di utilizzo che gli richiediamo.Il contenuto chimico del prodotto è la somma di una lunga catena di attività, che arriva a monte attraverso la catena di produzione. La fabbricazione di un oggetto può coinvolgere molti elementi, da poche sostanze chimiche comuni, fino a centinaia di sostanze chimiche sintetiche. Prendiamo per esempio un tipico prodotto per la pulizia della casa che può contenere una dozzina di sostanze chimiche diverse, oppure un gadget elettronico che potrebbe essere il risultato di diverse centinaia di sostanze utilizzate durante la sua fabbricazione. Alcuni composti chimici finiscono nel prodotto finale mentre altri servono come intermedi nella catena di produzione. Molto probabilmente alcune sostanze chimiche tossiche potrebbero far parte della miscela che serve per la sua produzione, infatti, le sostanze chimiche con attributi speciali vengono utilizzate per ottenere alcune proprietà del prodotto come durata, consistenza, colore o fragranze, ecc. Non è un caso che le sostanze chimiche con proprietà tossiche possano essere abbondanti tra queste sostanze chimiche speciali, ad esempio, lo sforzo di creare proprietà "durevoli" (come i tessuti idrorepellenti) tende a favorire le sostanze chimiche che sono più difficili da riconoscere e da abbattere per i sistemi biologici e viventi, infatti, possono resistere alla dissoluzione e possono raggiungere alti livelli nocivi in natura. Quindi si può presumere che anche le sostanze tossiche possano far parte di alcuni prodotti che potremmo utilizzare. Vediamo alcune famiglie di prodotti chimici: Plastica Le materie plastiche sono un ampio gruppo di materiali a base di polimeri. I polimeri comunemente usati sono polietilene (PE), polipropilene (PP), polivinilcloruro (PVC), polistirene (PS) e poliuretano (PU o PUR). Tuttavia, l'elenco dei polimeri è molto più lungo e vengono associate costantemente nuove ricette ed additivi.Anche la miscelazione di polimeri diversi (come i materiali multistrato) è un processo normale che serve per migliorare il funzionamento delle materie plastiche. La scelta del polimero da utilizzare nella produzione dipende dalla funzione desiderata. Quasi tutti i polimeri sono prodotti dalla materia prima fossile di derivazione petrolifera. I polimeri a base biologica, come il PLA ottenuto da materie prime agricole, vengono sempre più utilizzati sebbene abbiano ancora una quota di mercato molto marginale. Alcune limitazione del loro sviluppo dipendono da un non trascurabile impatto ecologico nella loro produzione. La maggior parte dei materiali plastici contiene numerosi additivi (sostanze chimiche funzionali) per migliorare le prestazioni. La quantità di additivi applicati può variare dallo 0 al 95% a seconda del polimero e del tipo di prodotto. Molte delle proprietà negative delle plastiche derivano spesso dagli additivi piuttosto che dai polimeri stessi. Plastificanti Questi sono usati normalmente per ammorbidire la plastica, Infatti, mentre alcuni polimeri sono intrinsecamente "morbidi", altri polimeri richiedono notevoli quantità di plastificanti per diventare flessibili. Il PVC è il tipico polimero dove si fa un uso importante dei plastificanti. Gli ftalati sono un gruppo comune di plastificanti che vengono utilizzati in grandi quantità, spesso circa il 30-60% della composizione totale della plastica. Diversi ftalati hanno proprietà pericolose, come abbiamo visto in un articolo recente. Poiché gli ftalati non sono legati chimicamente al materiale plastico e possono fuoriuscire dal prodotto, è probabile che gli utilizzatori finali ne siano esposti durante il suo uso o addirittura attraverso la catena alimentare, in quanto gli ftalati possono essere assorbiti nell’ambiente. Ritardanti di fiamma I ritardanti di fiamma vengono utilizzati per rendere un prodotto meno infiammabile e, in base alle caratteristiche tecniche del prodotto da realizzare, può essere richiesto l’impegno di questi additivi. Esempi di tali utilizzi li possiamo trovare, per esempio, negli indumenti protettivi, nelle tende e nei tessuti utilizzati nei mobili, per citarne solo alcuni. Alcuni ritardanti di fiamma attualmente utilizzati, in particolare i composti alogenati, hanno dimostrato di avere proprietà pericolose, e, alcuni, sono soggetti a normative internazionali e / o nazionali. Storicamente, i ritardanti di fiamma bromurati (BFR) sono stati ampiamente utilizzati, dimostrandosi tossici in quanto avviene un bio accumulo e persistono nell'ambiente. La regolamentazione delle sostanze chimiche nei prodotti è una conquista relativamente recente, infatti non è stato sempre così. Per decenni, le sostanze chimiche sono state poco o per nulla normate, con alcune esenzioni specifiche, mentre la stragrande maggioranza delle sostanze chimiche poteva essere utilizzata senza la necessità di fornire prove della loro sicurezza. Se una sostanza era stata identificata come un inquinante tossico grave, lo si era scoperto più in seguito ad una coincidenza piuttosto che sulla base di un esame sistematico. Non era stato richiesto normalmente alcun test generale delle sostanze chimiche per le proprietà nocive. Questo è leggermente cambiato negli ultimi anni. L'UE ha applicato il REACH (registrazione, valutazione, autorizzazione e restrizione delle sostanze chimiche), un quadro giuridico completo che si occupa di tutte le sostanze chimiche in uso, richiedendo alle aziende che commercializzano sostanze chimiche di presentare una serie di dati di prova. L'equivalente statunitense, TSCA (Toxic Substances Control Act), stabilisce alcuni requisiti di base ma ha una portata molto più limitata. Cosa è il REACH Nel 2007 l'Unione Europea ha introdotto una legislazione quadro completa per le sostanze chimiche, chiamata Reach. Questo richiede che le aziende, che producono o importano sostanze chimiche, le registrino presso un'agenzia centrale (ECHA , con sede in Finlandia). Con la registrazione, le aziende devono anche riportare le proprietà di base della sostanza chimica e, se prodotta / importata in volumi maggiori, anche le informazioni che indicano se la sostanza è pericolosa. Lo scopo è rendere i produttori e gli importatori responsabili dei prodotti che mettono sul mercato e migliorare la conoscenza delle sostanze chimiche utilizzate. Il regolamento Reach contiene anche un sistema per il "solo uso autorizzato" di sostanze chimiche altamente pericolose per la salute e l'ambiente. Cosa è il TSCA Il Toxic Substances Control Act (TSCA) è un regolamento statunitense che riguarda la produzione, la lavorazione, la distribuzione, l'uso e lo smaltimento di prodotti chimici commerciali e industriali. Introdotto nel 1976, si concentra principalmente sulle nuove sostanze introdotte dopo il riconoscimento del TSCA. Cosa è il RoHS RoHS è una direttiva dell'Unione europea introdotta nel 2006 per limitare l'uso di alcune sostanze chimiche pericolose nella produzione di apparecchiature elettroniche ed elettriche. Attualmente vieta o limita dieci sostanze / gruppi di sostanze; 4 metalli pesanti, 4 ftalati e 2 gruppi di ritardanti di fiamma bromurati. Cosa è il California “Proposition 65”. Nel 1986, lo Stato della California ha introdotto il "Safe Drinking Water and Toxic Enforcement Act", ma più spesso indicato come "Proposition 65". Richiede allo Stato di pubblicare un elenco di sostanze chimiche note che possono causare il cancro o difetti alla nascita o altri danni riproduttivi. L'elenco viene aggiornato frequentemente e attualmente comprende circa 800 sostanze chimiche. La legge impone alle aziende di notificare ai californiani, quantità significative di sostanze chimiche nei prodotti che acquistano, nelle loro case o nei luoghi di lavoro o che vengono rilasciate nell'ambiente. La Proposition 65 vieta inoltre alle aziende californiane di scaricare consapevolmente quantità significative di sostanze chimiche elencate in presenza di falde d’acqua potabile.Categoria: notizie - tecnica - REACH - ROHS - SDWTA Vedi maggiori informazioni sulla chimica applicataFonti chemsec
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Acido Fluoroantimonico: Cos’è, Come si Produce e il Suo Ruolo nella Sintesi dei Polimeri PlasticiScopri le caratteristiche chimiche dell’acido fluoroantimonico, i rischi legati al suo impiego e perché viene utilizzato nella produzione di polimeri avanzatidi Marco ArezioNel vasto panorama della chimica industriale, pochi composti suscitano tanta soggezione quanto l’acido fluoroantimonico. Reputato uno degli acidi più forti al mondo, è un reagente che si trova spesso citato nei testi specialistici per le sue proprietà estreme, la pericolosità intrinseca e l’impiego strategico in alcuni settori avanzati dell’industria chimica, in particolare nella produzione di alcuni tipi di polimeri. Ma cosa rende così unico questo composto? E perché proprio lui è scelto per alcune delle sintesi più sofisticate della chimica dei materiali? Che cos’è l’acido fluoroantimonico? L’acido fluoroantimonico è una soluzione superacida ottenuta mescolando fluoruro di idrogeno (HF) e pentafluoruro di antimonio (SbF₅), secondo la reazione: HF + SbF₅ → [H₂F]+ [SbF₆]− Il risultato è un acido la cui forza supera di gran lunga quella dell’acido solforico puro o dell’acido cloridrico concentrato. Si tratta di una sostanza capace di protonare anche composti generalmente considerati inerti agli acidi tradizionali, come gli idrocarburi saturi (alcani). La chiave della sua forza risiede nella formazione dello ione complesso [H₂F]+, fortemente instabile e propenso a donare protoni, rendendo la soluzione capace di catalizzare reazioni quasi impossibili in altre condizioni. Come si produce l’acido fluoroantimonico La produzione dell’acido fluoroantimonico non è una procedura banale. Richiede infatti una rigorosa manipolazione in ambienti controllati, con materiali resistenti alla corrosione estrema (come recipienti in Teflon, poiché anche il vetro viene dissolto). La sintesi più comune prevede l’aggiunta graduale di pentafluoruro di antimonio a fluoruro di idrogeno liquido anidro, spesso raffreddando il sistema per controllare la reazione esotermica. La reazione è altamente pericolosa, e la minima esposizione ai reagenti o al prodotto finito comporta rischi gravissimi per l’operatore. I rischi chimici e sanitari dell’acido fluoroantimonico L’acido fluoroantimonico è una delle sostanze più pericolose che un chimico possa maneggiare, e la letteratura riporta numerosi incidenti, spesso gravi, dovuti a errori di manipolazione. I rischi principali sono: - Corrosività estrema: scioglie rapidamente pelle, tessuti biologici, vetro, metalli e la maggior parte delle plastiche comuni. - Tossicità: sia HF che SbF₅ sono tossici di per sé. L’HF, in particolare, penetra la pelle e può causare danni sistemici ai tessuti e al metabolismo del calcio. - Vapori letali: i vapori sono altamente tossici e possono causare ustioni alle vie respiratorie anche a basse concentrazioni. - Rischi ambientali: eventuali fuoriuscite richiedono procedure di neutralizzazione estremamente complesse e sono devastanti per l’ambiente circostante. - Reattività: in presenza di acqua o umidità può sviluppare reazioni violentissime, con liberazione di gas tossici. Per queste ragioni, la manipolazione avviene solo in laboratori specializzati, con strumentazione dedicata e sotto rigorosi protocolli di sicurezza. L’acido fluoroantimonico nella produzione di polimeri: perché si usa A prima vista, potrebbe sembrare assurdo impiegare un acido così pericoloso nella produzione di materie plastiche, ma in realtà la sua superacidità apre porte a reazioni di polimerizzazione impensabili con altri catalizzatori. Il suo ruolo chiave si manifesta nella catalisi della polimerizzazione cationica, un meccanismo fondamentale per la sintesi di polimeri dalle strutture complesse o dalla resistenza chimica elevata. Catalisi cationica: come funziona La polimerizzazione cationica è un processo in cui un monomero insaturo (tipicamente un idrocarburo con un doppio legame, come un olefina) viene attivato da un acido fortissimo che genera una specie cationica (un carbocatione) come centro attivo di reazione. L’acido fluoroantimonico, grazie alla sua eccezionale forza, è in grado di protonare e quindi attivare anche monomeri scarsamente reattivi, portando alla formazione di catene polimeriche molto lunghe e regolari. Quali polimeri si possono produrre L’uso dell’acido fluoroantimonico è stato studiato soprattutto nella sintesi di: - Poliisobutene e polibutene ad alto peso molecolare Questi polimeri, fondamentali nella produzione di elastomeri e gomme sintetiche, possono essere prodotti con pesi molecolari e proprietà fisico-meccaniche difficili da ottenere con catalizzatori meno potenti. - Polistirene a struttura isotattica Le strutture regolari (isotattiche) conferiscono al polimero proprietà superiori in termini di resistenza meccanica e trasparenza. L’acido fluoroantimonico consente di dirigere la polimerizzazione verso questa configurazione. - Polimeri fluorurati speciali Alcuni polimeri fluorurati utilizzati in applicazioni altamente tecnologiche (chimica fine, dispositivi elettronici) vengono sintetizzati tramite polimerizzazioni cationiche in ambiente superacido. - Resine epossidiche ad alte prestazioni Per la produzione di resine speciali resistenti a solventi aggressivi, la catalisi superacida consente di ottenere reticolazioni più fitte e stabili. Perché l’acido fluoroantimonico è preferito nella produzione delle plastiche La risposta risiede nell’efficienza e nella specificità: la superacidità dell’acido fluoroantimonico permette di avviare e controllare reazioni su substrati poco reattivi o di ottenere polimeri con una struttura molecolare molto ordinata e regolare. Nelle applicazioni più avanzate, la possibilità di sintetizzare polimeri con proprietà uniche (come l’alta resistenza chimica, la trasparenza o l’elasticità estrema) è essenziale per lo sviluppo di materiali innovativi utilizzati nell’industria automobilistica, nell’elettronica, nell’aerospaziale e nella produzione di dispositivi medicali di nuova generazione. È importante sottolineare che, a causa dell’estrema pericolosità, questi processi non sono utilizzati nella produzione di massa delle plastiche comuni (come polietilene, polipropilene o PVC), ma trovano applicazione in nicchie tecnologiche di alto valore aggiunto, dove le prestazioni dei materiali giustificano l’uso di un catalizzatore così speciale e costoso. Conclusioni L’acido fluoroantimonico è uno degli esempi più eclatanti di come la chimica avanzata sia in grado di sfruttare composti estremi per superare limiti apparentemente invalicabili nella sintesi dei materiali. La sua forza, però, si accompagna a rischi enormi, richiedendo competenza, precauzione e strutture adeguate. L’impiego nella produzione di polimeri speciali mostra come la ricerca di materiali sempre più performanti passi anche attraverso la manipolazione controllata di sostanze pericolose, aprendo la strada a plastiche innovative e a tecnologie che fino a pochi anni fa erano considerate pura fantascienza.© Riproduzione Vietata
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Il Cartone Riciclato a Nido d'Ape: Un Materiale Innovativo per l'Isolamento AcusticoSostenibilità e Prestazioni Acustiche: Esplorazione delle Potenzialità del Cartone Ondulato a Struttura Alveolare nelle Applicazioni Domestiche e Industrialidi Marco ArezioL'interesse per i materiali fibrosi naturali è in costante crescita grazie alla loro sostenibilità, biodegradabilità e potenziale di riciclo. Tra questi materiali, i derivati della cellulosa, come il cartone riciclato, rappresentano un'alternativa promettente ai materiali sintetici comunemente utilizzati, grazie alla loro capacità di combinare proprietà acustiche con un basso impatto ambientale. In particolare, il cartone riciclato a nido d'ape sta guadagnando attenzione per le sue potenzialità nel campo dell'isolamento acustico. Questo articolo esplora le caratteristiche e le applicazioni di questo materiale innovativo. Struttura del Cartone a Nido d'Ape Il cartone a nido d'ape è caratterizzato da una struttura interna simile a quella di un alveare, con celle esagonali che forniscono una combinazione unica di resistenza meccanica e leggerezza. Questa configurazione permette al materiale di avere una serie di vantaggi significativi: - Resistenza Meccanica e Leggerezza: Il design a nido d'ape offre una notevole resistenza meccanica pur mantenendo una leggerezza significativa. Questa caratteristica rende il materiale facile da maneggiare, trasportare e installare, riducendo i costi logistici e migliorando l'efficienza nei processi costruttivi. - Proprietà Isolanti: La struttura alveolare intrappola l'aria all'interno delle celle, contribuendo a un efficace isolamento sia termico che acustico. L'aria intrappolata funge da barriera contro la trasmissione del calore e del suono, migliorando le prestazioni complessive del materiale. - Assorbimento Acustico: Diversi studi hanno dimostrato che il cartone ondulato, specialmente nelle configurazioni a nido d'ape, può avere buone proprietà di assorbimento acustico, specialmente alle medie-alte frequenze. Questa caratteristica è particolarmente utile in ambienti dove il controllo del rumore è essenziale, come uffici, sale conferenze e spazi residenziali. Studi e Risultati Comportamento Acustico del Cartone Ondulato Uno studio del 2015 (Asdrubali et al., 2015) ha evidenziato che i campioni di cartone ondulato testati presentano un comportamento di assorbimento acustico piuttosto scarso a causa della struttura interna e della sua eccessiva resistenza al flusso. La resistenza al flusso è un parametro chiave che influisce sulla capacità di un materiale di assorbire il suono: una resistenza troppo elevata impedisce al suono di penetrare nel materiale e di essere assorbito efficacemente. Tuttavia, l'orientamento degli elementi di cartone può modificare queste prestazioni. Ad esempio, i pannelli disposti parallelamente alla direzione dell'onda sonora mostrano migliori valori di isolamento acustico rispetto a quelli con configurazione ortogonale. Questa configurazione riduce le oscillazioni interne e crea un sistema più rigido e meno performante dal punto di vista acustico. Ottimizzazione della Configurazione Campioni di cartone ondulato testati tramite tubo a impedenza hanno mostrato che un foglio ondulato disposto in modo da formare canali di foratura lungo la direzione del flusso d'aria presenta una bassa resistenza al flusso (250 – 50 Rayl/m), migliorando le capacità di fonoassorbenza alle medie-alte frequenze, ma con scarso contributo sotto i 400 Hz (Berardi e Iannace, 2015). Analisi Comparativa Secchi et al. (2015) hanno condotto un'analisi comparativa e una verifica in camera riverberante, evidenziando che i prodotti a base cellulosa, come il cartone a nido d'ape, mostrano un assorbimento acustico superiore rispetto ad altri materiali fonoassorbenti tradizionali. Un prototipo specifico ha evidenziato che l'orientamento dei canali di foratura incide significativamente sulle proprietà fonoassorbenti. L'orientamento parallelo ai canali sonori consente una maggiore dissipazione dell'energia sonora, mentre l'orientamento ortogonale porta a una maggiore rigidità strutturale, riducendo l'efficacia dell'assorbimento. Sostenibilità e Innovazione Dal punto di vista della sostenibilità, il cartone riciclato a nido d'ape rappresenta una soluzione interessante non solo per le sue proprietà acustiche, ma anche per la sua origine ecologica. La produzione di questo materiale utilizza carta riciclata, riducendo così il consumo di nuove risorse e minimizzando l'impatto ambientale. Questo processo non solo contribuisce alla riduzione dei rifiuti, ma favorisce anche l'economia circolare, dove i materiali vengono continuamente riutilizzati e riciclati. Le innovazioni nel design e nella configurazione dei pannelli di cartone possono ulteriormente migliorare le prestazioni acustiche. Ad esempio, la combinazione di cartone a nido d'ape con altri materiali fonoassorbenti o l'implementazione di tecniche di fabbricazione avanzate possono portare a soluzioni ancora più efficaci. L'uso di tecniche di fabbricazione additiva, come la stampa 3D, potrebbe permettere la creazione di strutture a nido d'ape ottimizzate per specifiche applicazioni acustiche, aumentando l'efficienza del materiale. Applicazioni Pratiche Il cartone riciclato a nido d'ape può essere utilizzato in una vasta gamma di applicazioni pratiche, grazie alla sua versatilità e alle sue proprietà uniche: - Costruzioni Edili: In ambito edilizio, il cartone a nido d'ape può essere utilizzato come materiale isolante in pareti, soffitti e pavimenti. La sua leggerezza facilita l'installazione, mentre le sue proprietà fonoassorbenti migliorano il comfort acustico degli ambienti interni. - Arredamento e Design: Il cartone a nido d'ape è ideale per la realizzazione di mobili e complementi d'arredo, come pannelli divisori, librerie e sedute. La combinazione di estetica, funzionalità e sostenibilità rende questo materiale una scelta innovativa per designer e architetti. - Industria Automobilistica: Nel settore automobilistico, il cartone a nido d'ape può essere impiegato per ridurre il rumore all'interno dei veicoli, migliorando il comfort dei passeggeri. La leggerezza del materiale contribuisce anche a ridurre il peso complessivo del veicolo, migliorando l'efficienza energetica. - Spazi Commerciali e Uffici: In contesti commerciali e lavorativi, i pannelli di cartone a nido d'ape possono essere utilizzati per creare ambienti acusticamente confortevoli, riducendo il rumore di fondo e migliorando la produttività. Conclusione In conclusione, il cartone riciclato a nido d'ape rappresenta una valida alternativa ai materiali tradizionali per l'isolamento acustico, grazie alle sue proprietà di assorbimento del suono, leggerezza e sostenibilità. La continua ricerca e sviluppo in questo campo promette di migliorare ulteriormente le prestazioni di questo materiale, rendendolo una scelta sempre più attraente per applicazioni sia domestiche che industriali. La combinazione di innovazione e rispetto per l'ambiente rende il cartone a nido d'ape un protagonista chiave nella costruzione di un futuro più sostenibile. La sfida futura sarà quella di perfezionare ulteriormente le tecniche di produzione e ottimizzazione del cartone a nido d'ape, al fine di massimizzare le sue potenzialità acustiche e garantirne l'adozione su larga scala in una varietà di settori. L'adozione di questo materiale può rappresentare un passo significativo verso un mondo più eco-compatibile, dove le soluzioni sostenibili diventano la norma anziché l'eccezione.© Riproduzione VietataFonti- Berardi, U., & Iannace, G. (2015)- Asdrubali, F., D’Alessandro, F., & Schiavoni, S. (2015)- Secchi, S., D'Alessandro, F., & Pispola, G. (2015)- Kishore, V., Khandelwal, H., & Reddy, K. S. (2021)
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Le Strutture Metal-Organiche: le Prigioni Molecolari che Cambieranno l’Industria del FuturoDalle “microprigioni” per atomi ai nuovi materiali per l’ambiente, l’energia e la medicinadi Marco ArezioLe strutture metal-organiche, note in ambito scientifico come MOF (Metal-Organic Frameworks), rappresentano una delle scoperte più affascinanti della chimica dei materiali degli ultimi trent’anni. Si tratta di reti cristalline tridimensionali costituite da ioni metallici o cluster di metalli uniti tra loro da leganti organici, in genere molecole contenenti ossigeno, azoto o zolfo. Questa combinazione genera strutture ordinate e porose, simili a una spugna molecolare o ad una prigione capace di trattenere atomi e molecole. Il punto di forza dei MOF è la loro architettura interna, che può essere progettata con precisione quasi atomica. Ogni “cella” della struttura possiede cavità di dimensioni controllate, tali da ospitare gas, ioni o altre molecole, con un’efficienza senza paragoni rispetto ad altri materiali porosi come il carbone attivo o la zeolite. Come si formano le gabbie molecolari dei MOF La formazione dei MOF avviene attraverso processi di autoassemblaggio chimico. In laboratorio, si combinano ioni metallici (come zinco, rame, ferro o zirconio) con molecole organiche in soluzione. Le forze di coordinazione tra i metalli e i leganti portano spontaneamente alla costruzione di una rete regolare e geometrica, la cui forma finale dipende dal tipo di metallo e dal legante utilizzato. Il risultato è un materiale cristallino formato da miliardi di minuscole celle tridimensionali. Ogni cella, pur essendo “microbica come un atomo”, può intrappolare gas o molecole più grandi. È per questo che si parla di prigioni molecolari: spazi minuscoli che riescono a contenere quantità enormi di sostanze rispetto al loro peso. Alcuni MOF raggiungono superfici specifiche di oltre 7000 m² per grammo: ciò significa che un solo grammo di materiale possiede una superficie interna paragonabile a quella di un campo da calcio. Le straordinarie capacità di assorbimento dei MOF L’enorme superficie interna rende i MOF materiali eccezionali per l’assorbimento e l’immagazzinamento di sostanze gassose o liquide. I loro pori agiscono come trappole selettive, capaci di distinguere tra molecole simili per dimensioni o polarità. Ciò li rende ideali per filtrare, catturare o separare gas, ma anche per rilasciare gradualmente composti immagazzinati al loro interno. Tra gli impieghi più noti rientrano: - la cattura dell’anidride carbonica (CO₂) dai fumi industriali - l’immagazzinamento di idrogeno o metano per applicazioni energetiche - la purificazione dell’aria o dell’acqua da composti tossici o metalli pesanti In ciascun caso, la struttura dei MOF può essere modificata chimicamente per adattarsi allo scopo: cambiare un legante o un metallo significa modificare le dimensioni dei pori e la loro affinità per determinate molecole. MOF e ambiente: cattura della CO₂ e depurazione dell’aria Uno dei campi più promettenti di applicazione è la lotta al cambiamento climatico. I MOF sono in grado di catturare la CO₂ con un’efficienza superiore a quella dei materiali tradizionali. Alcuni studi hanno dimostrato che una piccola quantità di MOF può assorbire fino a 180 volte il proprio volume in CO₂, trattenendola in modo reversibile. Questo apre la strada a sistemi di filtrazione industriale in grado di ridurre le emissioni dei combustibili fossili e a dispositivi di riciclo della CO₂, dove il gas serra viene trasformato in materia prima per nuovi processi chimici. Altri MOF sono stati progettati per adsorbire composti organici volatili (COV) o neutralizzare sostanze tossiche nell’aria, fungendo da filtro intelligente in ambienti chiusi, veicoli o persino maschere protettive. Dalle energie pulite alla catalisi chimica: i nuovi impieghi industriali Le proprietà dei MOF non si limitano alla capacità di assorbimento. Molti ricercatori hanno scoperto che le gabbie metal-organiche possono agire da catalizzatori chimici, accelerando reazioni fondamentali nella produzione di combustibili, fertilizzanti o farmaci. I metalli presenti nelle loro strutture funzionano come centri attivi, mentre i leganti organici creano ambienti controllati che facilitano l’ingresso e la trasformazione delle molecole reagenti. Ciò rende i MOF strumenti ideali per la chimica verde, perché permettono di ridurre l’uso di solventi e temperature elevate, aumentando la resa e diminuendo gli sprechi energetici. Nei sistemi energetici, i MOF stanno trovando impiego anche come materiali per batterie e supercondensatori, grazie alla loro conducibilità ionica e alla possibilità di integrare metalli diversi in una singola matrice porosa. Le applicazioni biomediche delle prigioni molecolari Nel campo della biomedicina, i MOF rappresentano una nuova frontiera per la somministrazione controllata dei farmaci. Le loro cavità possono essere caricate con principi attivi, che vengono poi rilasciati in modo graduale e mirato all’interno dell’organismo. Alcuni tipi di MOF sono biodegradabili e non tossici, il che li rende adatti per applicazioni terapeutiche o diagnostiche, come nel rilascio di anticancro o nel trasporto di enzimi sensibili. Inoltre, grazie alla loro struttura ordinata e modulabile, i MOF possono essere utilizzati per imaging molecolare, biosensori e sistemi di detezione selettiva di biomarcatori. Limiti attuali e sfide per la stabilità dei MOF Nonostante le enormi potenzialità, i MOF devono affrontare alcune sfide tecniche. Il principale problema riguarda la stabilità in presenza di umidità o solventi, che può compromettere la struttura cristallina. Alcuni MOF si degradano facilmente quando esposti all’acqua o a variazioni di temperatura. Per superare questo limite, i ricercatori stanno sviluppando nuove generazioni di MOF idrotermicamente stabili, con leganti più robusti o metalli resistenti all’ossidazione. Un’altra sfida riguarda la produzione su larga scala, ancora costosa e complessa, che richiede il miglioramento dei processi di sintesi e riciclo dei materiali. Il futuro della scienza dei materiali: verso reti molecolari intelligenti I MOF rappresentano oggi uno dei campi più dinamici della scienza dei materiali. Le loro potenzialità abbracciano discipline diverse — dalla chimica alla fisica, dalla biologia all’ingegneria — e aprono prospettive rivoluzionarie per un’economia più sostenibile e intelligente. Immaginare materiali capaci di trattenere gas nocivi, generare energia pulita o curare malattie significa riscrivere i confini tra scienza e tecnologia. Le strutture metal-organiche sono la prova che, anche nel mondo invisibile degli atomi, la materia può essere organizzata in architetture razionali, leggere, flessibili e intelligenti: vere e proprie microprigioni di innovazione, dove la scienza sta imparando a custodire il futuro.© Riproduzione Vietata
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Pavimentazioni Stradali Sostenibili con Masselli in PVC RiciclatoPavimentazioni Stradali Sostenibili con Masselli in PVC Riciclatodi Marco ArezioLe pavimentazioni stradali sono un sistema costruttivo flessibile formato da diversi elementi, portanti, drenanti e di finitura, che costituiscono il sistema veicolare e di stazionamento dei mezzi circolanti.A seconda della posizione geografica delle strade, della meteorologia prevalente e dell’abitudine costruttiva, vengono utilizzati principalmente tre sistemi costruttivi che possono assolvere al compito di ospitare il traffico di mezzi pesanti e leggeri: • Pavimentazioni in asfalto • Pavimentazioni in cemento • Pavimentazioni in masselli Dei tre elementi costitutivi quello con l’asfalto, dal punto di vista dei chilometri di strade realizzate, è sicuramente quello più utilizzato a livello mondiale, probabilmente per la facilità di posa, anche se la manutenzione di un manto con il bitume presenta molte criticità a causa delle temperature, del sale per sciogliere il ghiaccio e dell’abrasione del tappetino finale. La pavimentazione in cemento, anch’essa semplice nella posa, comporta la creazione di giunti di dilatazione regolari, la manutenzione degli stessi, una maggiore rumorosità nel rotolamento della ruota rispetto all’asfalto, le problematiche di durabilità nei cicli di gelo e disgelo imposti dal clima e dalla posa del sale per evitare la formazione del ghiaccio. Inoltre la rigidità del manto di copertura stradale è in antitesi con l’elasticità della struttura portante sottostante. Il massello autobloccante in cemento è un sistema costruttivo che può avere numerosi vantaggi rispetto ai due precedenti, in particolare si può realizzare una pavimentazione elastica, durevole all’abrasione diretta del traffico veicolare, drenante in quanto tra le fughe è possibile la percolazione dell’acqua, di facile manutenzione. Nonostante abbia un certo numero di vantaggi, ci sono poi da considerare alcune caratteristiche negative, quali la maggior rumorosità rispetto alla copertura in asfalto, un costo di posa maggiore e una scarsa resistenza al sale nei periodi invernali. Dal punto di vista della sostenibilità, i due sistemi costruttivi in cui si usa il cemento sono sicuramente non tra le migliori soluzioni di pavimentazione, nell’ottica di un’economia circolare, mentre quella caratterizzata con l’asfalto potrebbe rientrare in quelle strutture sostenibili, se venissero utilizzati compound in cui includano lo scarto dei pneumatici riciclato e lo scarto di manti stradali precedentemente fresati. Esiste anche un’altra soluzione sostenibile di pavimentazione, composta da masselli autobloccanti in PVC riciclato, costituito dallo scarto delle guaine dei cavi elettrici, che permette di rispondere a molte problematiche espresse dalle tre pavimentazioni precedentemente citate. Vediamo i vantaggi: • Mantenimento di una sede stradale o di parcheggio elastico • Permette il drenaggio delle acque • Facile posa in quanto ha una forma ad incastro • Non presenta problemi di durabilità dell’elemento dati dal sale stradale • Durante la manutenzione si interviene solo sui singoli pezzi • Maggiore portata dinamica rispetto ad un autobloccante in cemento e maggiore durata • Ecologico in quanto è fatto al 100% con scarti proveniente dal riciclo dei cavi • Crea una superficie isolata elettricamente in quanto il PVC è un materiale isolante • Resistente a oli e acidi • Si lava e si sgrassa facilmente con getti di acqua e detersivo • Antiscivolo e colorabile con vernici acriliche per materie plastiche• Adatto al traffico pesanteCome abbiamo visto, il massello autobloccante in PVC riciclato è adatto sia ad aree di parcheggio, anche in presenza di mezzi pesanti, che sulle strade dove si può notare come l’elemento costituito in PVC risolve, specialmente in aree con climi freddi, l’annoso problema della durabilità dei manti stradali quanto si deve spargere il sale.Inoltre essendo fatto con materiale riciclato e, potendo essere riciclabile quando si dovesse decidere la sostituzione della struttura, si può considerare l’intervento di edilizia stradale come sostenibile nell’ambito dell’economia circolare. Il massello in PVC riciclato gode di una serie di certificazioni sul prodotto qui elencate:• Resistenza all'abrasione • Resistenza alla flessione • Resistenza alla compressione con riduzione degli spessori • Valore di penetrazione del manufatto in tempi differenti • Scivolosità con metodo BCRA • Stabilità dimensionale • Impronta residua • Conduttività termica apparente • Resistenza elettrica: isolamento superficiale • Resistenza elettrica: isolamento attraverso lo spessore del materiale • Resistenza alla bruciatura di sigaretta • Reazione al fuoco • Analisi eluato Posa dei masselli autobloccanti in PVC riciclatoIl funzionamento delle pavimentazioni ad elementi si basa sul concetto di “ingranamento” che possiamo definirlo come l' impossibilità di movimento di un elemento rispetto a quelli adiacenti, l'obbiettivo da raggiungere con la progettazione del blocco stesso e della posa in opera é quindi l'impedimento del massello posato di effettuare tre movimenti: verticale, orizzontale e rotazionale. L'ingranamento verticale viene raggiunto mediante il trasferimento del carico di taglio ai masselli circostanti attraverso la sabbia nei giunti di collegamento. Il bloccaggio rotazionale é demandato allo spessore mentre il bloccaggio rispetto le forze orizzontali avviene attraverso l'uso corretto dei schemi di montaggio, che disperdono le forze dovute alla frenatura e all’ accelerazione dei veicoli e dagli sforzi tangenziali degli pneumatici in curva. Pe quanto riguarda la posa si comincia con la compattazione del terreno di sottofondo attraverso mezzi adeguati, particolare attenzione dovrà essere posta nelle zone limitrofe ai bordi, pozzetti, caditoie nelle zone di riempimento degli scavi di tubature e impianti. Nel caso non si rispettino i minimi garantiti in fase progettuale si dovrà procedere alla sostituzione del terreno con materiali più idonei. La pendenza del piano di posa va verificata, poiché é da considerare che non é possibile ricavare le pendenze dagli strati di base o da quello di allettamento. Per favorire il deflusso delle acque ed evitare il precoce cedimento della pavimentazione non devono mai essere realizzate con pendenza minore dell' 1,5%. E' opportuno utilizzare opportuni geosintetici durante la posa della pavimentazione, questi svolgono la funzione di separazione fra gli strati e di distribuzione dei carichi. Lo strato di allettamento dovrà mantenere uno spessore costante considerando in fase di assestamento per effetto anche della compattazione una riduzione di spessore tra il 20% e il 30% in funzione della granulometria utilizzata. La staggiatura può essere realizzata in due modi: • Pre-compattazione • Metodo classico La prima si effettua in diversi passaggi: dopo aver steso la sabbia con un idoneo spessore si vibro-compatta con piastra vibrante, si sparge un nuovo spessore di circa 1,5cm e si staggia. Con questo metodo é possibile garantire minori cedimenti in pavimentazioni che devono sopportare carichi elevati, inoltre é possibile in questo modo controllare maggiormente il cedimento finale della pavimentazione. Nel metodo classico La sabbia viene stesa e staggiata, la compattazione avviene nella fase successiva dopo aver installato i massetti attraverso idonee attrezzature. E’ importante non disturbare il piano di posa dopo la staggiatura, nel caso questa venga rovinata anche in piccole porzioni é necessario provvedere alla sua sistemazione prima della finitura con i masselli, é inoltre importante non eseguire mai queste operazioni in caso di temperature minori di 1°C onde evitare la formazione di giaccio. A questo punto si possono posare i masselli in PVC riciclati, facendo collimare il bordo di un elemento con un altro, senza lasciare spazio per le fughe di sabbia. Al termine di questa operazione si effettuerà una rullatura vibrata di putto il pavimento posato e si può predisporre una verniciatura del colore preferito attraverso l'uso di vernici acriliche specifiche per la plastica.Categoria: notizie - tecnica - plastica - riciclo - PVC - edilizia - masselli autobloccanti
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Bio Inerti per la Produzione di Calcestruzzo e Cemento EcocompatibileLa coltivazione di alghe necessarie per la creazione di un calcestruzzo ad emissioni zero, attraverso il calcare biogenicodi Marco ArezioIl mondo del cemento e del calcestruzzo è da tempo in fermento per creare nuovi impasti carbon free, non incidenti sulle risorse naturali normalmente prelevate dalle cave. Si sono sperimentate ricette con una percentuale di rifiuti edili provenienti dal riciclo dei materiali delle ristrutturazioni e demolizioni, impasti con percentuali variabili di rifiuti plastici non riciclabili e impasti con scarti provenienti dagli inceneritori dei rifiuti e delle acciaierie. Tutte le ricette sono finalizzate alla migliore gestione dei rifiuti nell’ambito dell’economia circolare, la quale promuove ogni azione indirizzata al riciclo degli scarti che produciamo, la riduzione del prelevamento di materie prime naturali e la riduzione dei rifiuti non riciclabili. Un altro capitolo di sostenibilità è stato aperto, per ora in maniera sperimentale, dall’Università del Colorado, che sta studiando la possibilità di utilizzare delle alghe per la produzione del calcare biogenetico per la produzione di cemento, malte e calcestruzzi bio. L’Università ha creato una coltivazione di Coccolitofori, alghe monocellulari appartenenti alla famiglia delle Aptofite, che hanno la caratteristica di essere ricoperte di scaglie di carbonato di calcio. La presenza di questo elemento nelle alghe può essere la chiave del suo utilizzo nella sostituzione dell’elemento naturale negli impasti cementizi. Infatti il calcare che, per mezzo della fotosintesi le alghe producono naturalmente, può essere compatibile con quello naturale, dando vita ad un componente dell’impasto non solo ad emissioni zero, ma addirittura negative, in quanto le Coccolitofori assorbono CO2 durante la loro vita. Infatti, si può parlare di calcestruzzo o cemento carbon neutral perché l'anidride carbonica rilasciata nell'atmosfera, quando viene bruciata per produrre cemento, è uguale a quella che le microalghe hanno estratto dall'atmosfera durante la sua crescita. Invece si può parlare di cemento o calcestruzzo carbon negativo, se il calcare naturale utilizzato nelle miscele viene sostituito integralmente da quello proveniente dalle alghe, infatti, durante la loro vita hanno assorbito la CO2 nell’ambiente e non è necessario emetterne altra per la sua produzione. Secondo gli studiosi dell’Università l’adozione su larga scala di questa teoria farebbe risparmiare al pianeta circa due gigatonnelate di CO2 emessa all’anno e il sequestro di 250 milioni di tonnellate. I ricercatori Americani stimano che con 500.000 o 1.000.000 di ettari di stagni aperti negli Stati Uniti, il paese potrebbe realizzare abbastanza carbonato di calcio per produrre tutto il cemento di cui ha bisogno. Categoria: notizie - edilizia - economia circolare - riciclo - bio calcestruzzo - bio cemento
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