Creare un conglomerato cementizio con prestazioni superiori a quelli tradizionali usando i polimeri

di Marco Arezio

Quando si parla di cemento armato, si tende ad immaginare una struttura di grandissima resistenza, dove il cemento fa da collante ad una miscela calibrata, fatta di inerti ed acqua che, con l’aiuto dei ferri di armatura, permette la costruzione di elementi di grande portanza e resistenza.

Nella parola stessa, cemento armato, si esprime l’elemento principe che permette di avvolgere gli altri componenti, creando una monolitica struttura.

Quindi, il cemento è il mezzo con cui si permette all’impasto di consolidarsi, realizzando gli elementi strutturali che vediamo, come muri, ponti, pavimenti, solai e molte altre cose.

Cosa sono i calcestruzzi polimerici

Oggi sappiamo che il cemento non è più l’unico elemento che permette un irrigidimento dell’impasto, e non è più quello che permette di raggiunge performances strutturali migliori in assoluto.

Infatti nascendo, il calcestruzzo polimerico, esprime resistenze a compressione, a trazione e a flessione, rispetto al calcestruzzo ordinario, maggiori.

E’ anche più resistente alla corrosione, agli attacchi chimici e all'usura, il che lo rende adatto per una varietà di applicazioni, tra cui i pavimenti industriali, i ponti, i pannelli da parete, le barriere acustiche, i prefabbricati e molti altri elementi.

I calcestruzzi polimerici, noti anche come RPC (Reactive Powder Concrete), sono composti da un'alta percentuale di polveri reattive, aggregati fini, fibre e una minima quantità di acqua. Questo li rende molto più resistenti e duraturi rispetto ai calcestruzzi tradizionali.

Ci sono diverse tipologie, tra cui calcestruzzi epossidici, poliestere, acrilici e altro ancora, a seconda del tipo di resina utilizzata.

Se prendiamo in esame, per esempio, il calcestruzzo epossidico, possiamo dire che è un tipo di calcestruzzo polimerico in cui una resina epossidica viene utilizzata come legante al posto del tradizionale cemento Portland. Questo legante unisce gli aggregati per formare un materiale molto resistente e duraturo.

La resina epossidica offre diversi vantaggi rispetto al cemento tradizionale. Innanzitutto, è estremamente resistente agli agenti chimici, il che rende il calcestruzzo epossidico un'ottima scelta per applicazioni in ambienti aggressivi, come strutture di trattamento delle acque, depositi di prodotti chimici e strutture industriali dove potrebbe esserci esposizione a sostanze chimiche corrosive.

Inoltre, la resina epossidica può fornire un legante più forte e più flessibile rispetto al cemento tradizionale, in quanto può resistere a carichi di trazione e a prevenire crepe e rotture. Questo rende il calcestruzzo epossidico una scelta popolare per applicazioni come pavimentazioni industriali, riparazioni di strutture in calcestruzzo e rivestimenti di protezione.

Come bilanciare gli inerti con la resina episodica nei calcestruzzi

Il processo di bilanciamento degli inerti con la resina epossidica nei calcestruzzi epossidici è cruciale per ottenere le proprietà desiderate del calcestruzzo.

Questo può variare in base a diversi fattori, come l'applicazione specifica, la tipologia di resina epossidica utilizzata, e le proprietà degli inerti stessi.

Un modo comune per bilanciare la resina epossidica con gli inerti è attraverso un processo di prove, in cui vengono effettuati diversi campioni con diverse proporzioni di resina e inerti, fino a trovare la miscela che fornisce le proprietà desiderate.

Tuttavia, ci sono anche alcune linee guida generali che possono essere seguite. Ad esempio, per un calcestruzzo epossidico standard, la quantità di resina può essere tra il 10% e il 20% in peso della miscela totale. Gli inerti, che possono includere sabbia, ghiaia e altri materiali simili, costituiranno quindi la maggior parte della miscela.

È importante anche considerare le proprietà specifiche degli inerti e della resina epossidica. Ad esempio, alcuni inerti possono avere un'alta assorbenza, il che significherebbe che potrebbero richiedere più resina per assicurarsi che tutti gli elementi siano completamente ricoperti.

Infine, il bilanciamento di resina e inerti può anche essere influenzato dalla tecnica di miscelazione utilizzata, e quindi potrebbe essere necessario ricalibrare le proporzioni per ottenere la consistenza desiderata, assicurandosi che il calcestruzzo possa essere lavorato correttamente.

Come realizzare un impasto corretto per ottenere un calcestruzzo epossidico

La preparazione di un impasto corretto per il calcestruzzo epossidico richiede attenzione e cura.

La scelta della resina epossidica e degli inerti (come sabbia e ghiaia) è cruciale, infatti questi devono essere di alta qualità e adatti all'applicazione specifica.

La proporzione tra la resina epossidica e gli inerti può variare in base all'applicazione specifica e alle proprietà desiderate del calcestruzzo, come abbiamo visto.

Prima di tutto sarà necessario miscelare la resina epossidica con l'indurente secondo le istruzioni del produttore. Successivamente, si aggiungeranno lentamente gli inerti, assicurandoti che siano completamente ricoperti dalla resina.

Si continuerà a mescolare fino a ottenere una consistenza omogenea. In questa operazione sarà importante utilizzare attrezzature appropriate per evitare l'esposizione degli operatori ai fumi della resina.

Una volta miscelato, il mix di calcestruzzo epossidico dovrebbe essere collocato nell'area o nella forma desiderata il più velocemente possibile, dato che l'epossidico inizia a indurire non appena viene miscelato con l'indurente.

Una volta che il calcestruzzo epossidico sarà stato collocato, dovrebbe essere lasciato a indurire il tempo necessario, che può essere variabile a seconda della specifica resina utilizzata, ma di solito richiede almeno 24 ore.

Resistenza al fuoco dei calcestruzzi polimerici

Come tutte le medaglie, anche il calcestruzzo polimerico ha un lato di gran qualità, come abbiamo visto, ma ha anche un lato da non sottovalutare, che si esprime nella bassa resistenza al fuoco.

Infatti, il comportamento al fuoco dei calcestruzzi polimerici non è altrettanto studiato quanto quello dei calcestruzzi tradizionali. Tuttavia, i materiali polimerici in genere tendono a essere più sensibili al calore e alle fiamme rispetto ai materiali inorganici come il cemento.

Uno dei problemi principali è che, a temperature elevate, i legami chimici tra le molecole di polimero possono rompersi, causando la decomposizione del materiale. Questo può portare alla formazione di gas tossici e può innescare un collasso strutturale.

Sarebbe importante, quindi, eseguire ulteriori ricerche per comprendere meglio come migliorare la resistenza al fuoco dei calcestruzzi polimerici, con l'aggiunta di additivi ignifughi o l'uso di tecniche di progettazione per ridurre l'impatto del calore sul materiale.