Aggregati riciclati: innovazione e ricerca - Luisa Pani

AGGREGATI RICICLATI:
innovazione e ricerca
Relatore: Luisa Pani, Dipartimento di Ingegneria Civile Ambientale e Architettura – Università di Cagliari
Sassari, 27 giugno 2019, sala conferenze ESEP, «COSTRUIRE CONFORTEVOLE E COMPATIBILE CON L’AMBIENTE»
1

AGGREGATI RICICLATI: innovazione e ricerca - Luisa Pani, DICAAR Università di Cagliari
Demolizione Macerie Lavorazione delle macerie
Aggregati riciclati Produzione di calcestruzzo con aggregati riciclati
2

PRODOTTI DI CALCESTRUZZO REALIZZATI CON AGGREGATI RICICLATI
Calcestruzzo
Strutture in calcestruzzo armato
Blocchetti in Calcestruzzo
3AGGREGATI RICICLATI: innovazione e ricerca - Luisa Pani, DICAAR Università di Cagliari

"Azioni cluster top-down" - POR FESR Sardegna 2014/2020
per favorire l'innovazione attraverso attività di
trasferimento tecnologico.
Sardegna Ricerche sostiene le azioni collaborative tra
Organismi di ricerca
pubblici regionali
Imprese del Territorio
4

Progetto MEISAR
Materiali per l’Edilizia e le Infrastrutture Sostenibili: gli Aggregati Riciclati
Responsabile Scientifico del Progetto: Luisa Pani
Progetto redatto nel 2016
durata del Progetto: 30 mesi
data di avvio del progetto: 8 febbraio 2018
data di conclusione del progetto: 8 agosto 2020
5

Gli Obiettivi del Progetto MEISAR :
6
Obiettivo 1: Conoscere e divulgare la Normativa tecnica e lo
stato dell'arte sull’argomento a livello nazionale ed
internazionale
Obiettivo 2: Individuazione territoriale degli impianti di
riciclaggio idonei a produrre aggregati riciclati per calcestruzzo

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Obiettivo 4: Verifiche di compatibilità/sostenibilità
economico-ambientale dell’impiego degli aggregati riciclati
Obiettivo 3: Caratterizzazione proprietà
fisiche, chimiche e meccaniche degli
aggregati riciclati. Marcatura CE

8
Obiettivo 5: Caratterizzazione dei calcestruzzi
confezionati con gli aggregati riciclati competitivi
con i calcestruzzi ordinari, in termini economici e
di performance strutturale (resistenza e durabilità)
Obiettivo 6: Caratterizzazione di calcestruzzo e manufatti
prefabbricati contenenti aggregati riciclati provenienti dagli
sfridi di lavorazione dell’azienda di prefabbricazione

9
Obiettivo 7: Divulgazione dei risultati e Sensibilizzazione
degli Enti Territoriali e degli Operatori del settore delle
costruzioni relativamente alle possibilità di impiego
economico ed ecosostenibile degli inerti riciclati per le
strutture e infrastrutture (costruzione ex novo,
ristrutturazione e manutenzione)

IL CLUSTER DELLE IMPRESE del progetto MEISAR
1. Rifiuti Edili Recycle
2. Eco Frantumazioni di Saba Roberto & C. s.n.c.
3. Ecoinerti
4. S.M.T. di Angelo Massa
1. Calcestruzzi s.p.a Italcementi
2. Calcestruzzi Sarda Torpé s.r.l.
1. Componenti Vibrocemento Sardegna s.r.l.
2. Fornaci Scanu s.p.a
3. Manufatti in Cemento di Roberto Farris
IMPIANTI DI RICICLAGGIO DI MATERIE PRIME SECONDE
PRODUTTORI DI CALCESTRUZZO
AZIENDE DI PREFABBRICAZIONE
INDAGINI STRUTTURALI E PROVE SPERIMENTALI
CONSULENZE AMBIENTALI Studio Professionale Ing. LUCA TUVERI
Secured Solutions s.r.l. Spin-Off UNICA
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Personale strutturato dell’Ateneo che collabora al progetto MEISAR
LUISA PANI, RESPONSABILE SCIENTIFICO DEL PROGETTO, RICERCATORE
ANTONIO CAZZANI, PROFESSORE ORDINARIO
MAURO SASSU, PROFESSORE ASSOCIATO
CORRADO ZOPPI, PROFESSORE ORDINARIO
GINEVRA BALLETTO, PROFESSORE ASSOCIATO
STEFANO NAITZA, RICERCATORE
ROBERTO FANUTZA, LABORATORIO PROVE MATERIALI
MONICA VALDES, LABORATORIO PROVE MATERIALI
MARTINA PIREDDA, LABORATORIO DI ANALISI CHIMICHE AMBIENTALI
PIANIFICAZIONE TERRITORIALE
SCIENZA E TECNICA DELLE COSTRUZIONI
GEORISORSE MINERARIE E APPLICAZIONI
MINERALOGICO-PETROGRAFICHE PER
L'AMBIENTE E I BENI CULTURALI
ESPERTI IN PROVE SPERIMENTALI
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Personale non strutturato che collabora al progetto MEISAR
• Lorena Francesconi, Ingegnere, PhD Ingegneria Strutturale
• James Rombi, Ingegnere, PhD Ingegneria Strutturale
• Giovanni Mei, Ingegnere, PhD Ingegneria Geo-Ingegneria e Tecnologie Ambientali
• Anania Mereu, Ingegnere, PhD Ingegneria del Territorio
• Sebastiano Bandino, Ingegnere
• Laura Santoni, Ingegnere
12

CASO STUDIO: LO STADIO SANT’ELIA
FORCELLA DI SOSTEGNO
PLINTO DI FONDAZIONE
TRAVE DI SOSTEGNO 2 ANELLO
1 ANELLO
2 ANELLO
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CARATTERIZZAZIONE DEL CALCESTRUZZO DELLE STRUTTURE DELLO STADIO SANT’ELIA
Carotaggi effettuati da Secured Solutions s.r.l. Spin-Off UNICA
Prove eseguite sulle carote:
1. Profondità di carbonatazione
2. Resistenza a compressione
3. Resistenza a trazione indiretta
4. Modulo elastico
5. Caratterizzazione mineralogica
14

CARATTERIZZAZIONE DEL CALCESTRUZZO DELLE STRUTTURE DELLO STADIO SANT’ELIA
Carotaggi effettuati da Secured Solutions s.r.l. Spin-Off UNICA
CAROTAGGI NEL PLINTO DI
FONDAZIONE
CAROTAGGI NELLA TRAVE DI SOSTEGNO DEL
2° ANELLO
Prove eseguite sulle carote:
1. Profondità di carbonatazione
2. Resistenza a compressione
3. Resistenza a trazione indiretta
4. Modulo elastico
5. Caratterizzazione mineralogica
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Test di carbonatazione Prova a compressione Prova di trazione indiretta
Test Modulo Elastico
Analisi petrografica sulle sezioni sottili dei campioni eseguita
con microscopio ottico polarizzatore a luce trasmessa
PROVE DI CARATTERIZZAZIONE SUL CALCESTRUZZO DELLO STADIO SANT’ELIA
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RISULTATI DELLE PROVE DI CARATTERIZZAZIONE SUL CALCESTRUZZO DELLO STADIO SANT’ELIA
FONDAZIONE
TRAVE
Si rilevano prestazioni migliori nel calcestruzzo
della fondazione rispetto a quello della trave
17

RISULTATI DELLE PROVE DI CARATTERIZZAZIONE SUL CALCESTRUZZO DELLO STADIO SANT’ELIA
Le analisi petrografiche eseguite su sezioni sottili confermano le differenze di composizione tra i due calcestruzzi.
L’analisi al microscopio polarizzatore rileva nella matrice cementizia fine:
Campione Fondazione, la presenza di una frazione grossa interamente costituita da frammenti
angolari centimetrici di calcare micritico (criptocristallino). Questo
componente è in contrasto con una frazione silicoclastica molto varia (da
millimetrica a sub-millimetrica), fatta di frammenti di granito e di roccia
metamorfica, con cristalli di quarzo e feldspati; tutti i frammenti sono
affilati.
Campione Trave, una composizione silicoclastica più omogenea, con una frazione
millimetrica-centimetrica costituita prevalentemente da frammenti
angolari di rocce granitiche con vari tipi di rocce metamorfiche e una
frazione sub-millimetrica a grana fine composta degli stessi materiali
associati a cristalli liberi di quarzo, feldspati e biotite.
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Demolizione trave Demolizione plintoLavorazione delle macerie
nell’impianto di riciclaggio
Rifiuti Edili Recycle
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CARATTERIZZAZIONE DEGLI AGGREGATI RICICLATI in accordo con UNI EN 12620: 2008 e UNI 8520-1: 2015
Tutte le prove di caratterizzazione sono state condotte sugli aggregati riciclati provenienti dalle
macerie del plinto e della trave, RA_ F e RA_TR.
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N Proprietà RA_F RA_TR
1 Dimensione granuli 4/16 4/16
2 Categoria granulometrica GC 90/15, GT 17.5 GC 90/15, GT 17.5
3 Indice di appiattimento 4 4
4 Indice di forma 59 34
5 Densità Saturazione a superficie asciutta 2.39 Mg/m3 2.38 Mg/m3
6 Densità apparente e vuoti b = 1.23 Mg/m3 v% = 45 b = 1.14 Mg/m3 v% = 49
7 Percentuale dei fini 0.15% 0.59%
8 Percentuale di conchiglie absent absent
9 Resistenza alla frammentazione 39 39
10 Costituenti degli aggregati riciclati grossi X = 0; Rc = 74%; Ru = 27%; Rb = 0; Ra = 0; Rg = 0 X = 0; Rc = 78%; Ru = 22%; Rb = 0; Ra =0; Rg = 0
11 Contenuto di cloruri idrosolubili 0.005% 0.005%
12 Contenuto di cloruri solubili in acido 0.325% 0.325%
13 Contenuto dei solfati solubili in acido 0.43% 0.26%
14 Determinazione dei solfati S < 0.1% S < 0.1%
15 Contenuto dei solfati idrosolubili SS = 0.148% SS = 0.068%
16 Contaminanti leggeri absent absent
17 Acqua di assorbimento WA24 = 7.0 WA24 = 6.7
18 Resistenza al gelo e disgelo 41% 42%
19 Resistenza al solfato di magnesio 2.56% 0%
20 Presenza di humus absent absent
21

N Proprietà RA_F RA_TR
1 Dimensione granuli 4/16 4/16
2 Categoria granulometrica GC 90/15, GT 17.5 GC 90/15, GT 17.5
3 Indice di appiattimento 4 4
4 Indice di forma 59 34
5 Densità Saturazione a superficie asciutta 2.39 Mg/m3 2.38 Mg/m3
6 Densità apparente e vuoti b = 1.23 Mg/m3 v% = 45 b = 1.14 Mg/m3 v% = 49
7 Percentuale dei fini 0.15% 0.59%
8 Percentuale di conchiglie assente assente
9 Resistenza alla frammentazione 39 39
10 Costituenti degli aggregati riciclati grossi X = 0; Rc = 74%; Ru = 27%; Rb = 0; Ra = 0; Rg = 0 X = 0; Rc = 78%; Ru = 22%; Rb = 0; Ra =0; Rg = 0
11 Contenuto di cloruri idrosolubili 0.005% 0.005%
12 Contenuto di cloruri solubili in acido 0.325% 0.325%
13 Contenuto dei solfati solubili in acido 0.43% 0.26%
14 Determinazione dei solfati S < 0.1% S < 0.1%
15 Contenuto dei solfati idrosolubili SS = 0.148% SS = 0.068%
16 Contaminanti leggeri assente assente
17 Acqua di assorbimento WA24 = 7.0 WA24 = 6.7
18 Resistenza al gelo e disgelo 41% 42%
19 Resistenza al solfato di magnesio 2.56% 0%
20 Presenza di humus assente assente
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Il contenuto di malta aderente agli aggregati originali è uno dei principali fattori che influenzano il
comportamento reologico e meccanico dei calcestruzzi confezionati con aggregati riciclati.
Sono stati sottoposti a n.6 cicli giornalieri di gelo e disgelo gli aggregati
riciclati in una soluzione satura di solfato di sodio.
Contenuto di malta residua in % RA_F RA_TR
Granuli trattenuti al setaccio 4 mm 55.81% 49.67%
Granuli trattenuti al setaccio 10 mm 45.82% 45.65%
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Riferimento Rapporto
a/c
Cemento
(kg/m3)
Acqua
(l/m3)
Aggregati
naturali fini
(kg/m3)
Aggregati
naturali grossi
(kg/m3)
Aggregati
RA_F grossi
(kg/m3)
Aggregati
RA_TR grossi
(kg/m3)
Additivo
(kg/m3)
Densità
(kg/m3)
NC 0.463 400 185 847.49 880.06 - - 2.91 2322
RC_TR 30% 0.463 400 185 821.8 616.04 - 263.69 3.31 2293
RC_F 30% 0.463 400 185 821.8 616.04 263.69 - 3.31 2287
RC_TR 50% 0.463 400 185 802.97 440.03 - 440.27 3.31 2298
RC_F 50% 0.463 400 185 802.97 440.03 440.27 - 4.00 2283
RC_TR 80% 0.463 400 185 778.15 176.01 - 703.96 4.00 2268
RC_F 80% 0.463 400 185 778.15 176.01 703.96 - 4.00 2229
Calcestruzzo: N. 6 IMPASTI CON AGGREGATI RICICLATI (RC)
N. 1 IMPASTO CON AGGREGATI NATURALI (NC)
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CONFEZIONAMENTO DEL CALCESTRUZZO
Calcestruzzi spa, sede di Quartu Sant’Elena
25

26
Calcestruzzo con aggregati
riciclati della FONDAZIONE
riciclati della TRAVE

RISULTATI DELLE PROVE DI CARATTERIZZAZIONE DEL NUOVO CALCESTRUZZO CONFEZIONATO CON AGGREGATI RICICLATI
27

RISULTATI DELLE PROVE DI CARATTERIZZAZIONE DEL NUOVO CALCESTRUZZO CONFEZIONATO CON AGGREGATI RICICLATI
28

WORKING IN PROGRESS
Prove di Durabilità sul Calcestruzzo Riciclato:
• Profondità di penetrazione dell’acqua in pressione
• Resistenza al gelo e disgelo
• Resistenza ai cloruri, diffusione unidirezionale
Produzione di Elementi Prefabbricati in Calcestruzzo, impiegando gli scarti di lavorazione
dell’impianto di prefabbricazione «Componenti Vibrocemento Sardegna s.r.l.»:
• Plinti prefabbricati a bicchiere
• Barriere tipo New Jersey
Valutazioni economiche e ambientali sull’utilizzo degli aggregati riciclati
Redazione di: • Schede Prodotto
• Elenco prezzi
• Capitolati Tecnici
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IL PROGETTO MEISAR: ATTIVITÁ e NUMERI
dopo 16 MESI dall’avviamento
Demolizioni parziali di strutture in calcestruzzo 4 m3
Restituzione di aggregati riciclati grossi (4-16 mm) 2500 kg
Calcestruzzo confezionato 1 m3
Test di Laboratorio 160
Laboratori coinvolti 4
Personale strutturato 8
Contratti e assegni di ricerca attivati 5
Tesi di Laurea 2
Pubblicazioni 3
Sito internet dedicato https://meisar.org/it
30

LABORATORIO DI ANALISI CHIMICHE AMBIENTALI LABORATORIO PROVE MATERIALI
LABORATORI DEL DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA CIVILE AMBIENTALE E ARCHITETTURA
31

32
https://meisar.org

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