Tessuti in fibra di carbonio al posto dell’acciaio all’interno del calcestruzzo

Il settore edile e delle costruzioni è uno degli ambiti in cui l’innovazione può fare la differenza in termini di impatto sull’ambiente.

Una recente ricerca condotta da un team di ricercatori della Chalmers University of Technology, in Svezia, ha dimostrato che rinforzando il calcestruzzo con tessuti in fibra di carbonio è possibile utilizzare meno materiale e migliorare l’impatto sull’ambiente delle strutture. La ricerca, pubblicata sulla rivista Construction and Building Materials, descrive una nuova tecnica di modellazione che si è rivelata affidabile nelle analisi che descrivono l’interazione tra rinforzo tessile e calcestruzzo.

“Gran parte del calcestruzzo che utilizziamo oggi ha la funzione di fungere da strato protettivo per impedire la corrosione dell’armatura in acciaio” ha dichiarato Karin Lundgren, docente di Strutture in calcestruzzo presso il Dipartimento di Architettura e Ingegneria Civile di Chalmers. “Se potessimo utilizzare un rinforzo tessile, potremmo ridurre il consumo di cemento e anche utilizzare meno calcestruzzo, riducendo l’impatto climatico” conclude.

Cemento più resistente con il tessuto

La tecnologia che prevede l’impiego di tessuti in fibra di carbonio esiste già, ma la sua scarsa diffusione è legata alla mancanza di una base di dati solida che ne dimostri l’efficacia. Per questo i ricercatori si sono concentrati sui calcoli che dimostrano l’affidabilità della interazione tra rinforzo tessile e calcestruzzo. Lo studio ha sostituito la tradizionale armatura in acciaio con una rete di rinforzo tessile in fibra di carbonio costituita da filati, dove ogni filato è formato da migliaia di filamenti sottili (fibre lunghe e continue). La tecnica di modellazione ha previsto una serie di test che hanno indagato l’interazione tra il tessuto e il calcestruzzo, analizzando tensione e risposta al carico, dimostrando che questa tecnologia è solida ed efficace, anche nel caso di strutture complesse.

Un futuro con impatto ambientale ridotto

Il cemento all’interno del calcestruzzo ha la funzione di legante. Uno dei problemi è che durante la sua produzione vengono rilasciate grandi quantità di anidride carbonica. Si stima che ogni anno nel mondo vengono prodotte circa 4,5 miliardi di tonnellate di cemento e l’industria del cemento rappresenta circa l’8% delle emissioni globali di anidride carbonica.

“Dato che il Programma delle Nazioni Unite per l’ambiente (UNEP) prevede che la superficie delle costruzioni totale del mondo raddoppierà nei prossimi 40 anni a causa dell’aumento della prosperità e della crescita della popolazione, dobbiamo fare tutto il possibile per costruire in maniera più efficiente in termini di risorse per contrastare la crisi climatica”, afferma Lundgren.

Rinforzando il calcestruzzo con tessuti in fibra di carbonio invece che con acciaio, è possibile utilizzare meno materiale e creare strutture snelle e leggere con un impatto ambientale significativamente inferiore. Inoltre, continua ancora lo studio, utilizzando leganti alternativi al cemento, come argilla o cenere vulcanica, è possibile ridurre ulteriormente le emissioni di anidride carbonica. Finora, sottolinea lo studio, non è chiaro quanto questi nuovi leganti possano proteggere le armature nel lungo periodo.

img by Chalmers University of Technology

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