Una nuova generazione di calcestruzzi autoriparanti

Titolo del progetto di ricerca

SHEcrete -Development and characterization of advanced cementitious materials with improved reliability and durability 

Area scientifica

Meccanica dei solidi e delle strutture, Scienza e tecnologia dei materiali 

Coordinatore del progetto

Paola Antonaci

Abstract

Ispirato alla capacità della natura di autorigenerarsi, il progetto SHEcrete ha sviluppato, caratterizzato, modellato e prototipato dei materiali artificiali a base cementizia dotati della capacità di guarire spontaneamente da possibili processi di degrado, in maniera simile agli organismi viventi.  

Descrizione del progetto di ricerca

Il progetto SHEcrete è nato dal tentativo di trovare una soluzione economica e tecnicamente praticabile per superare il problema della suscettibilità alla frattura dei materiali cementizi. Infatti, a controbilanciare l’economicità e versatilità di impiego di tali materiali, che sono a oggi i materiali da costruzione più diffusamente utilizzati al mondo, sussiste l’evidenza della loro scarsa resistenza a trazione, con conseguente tendenza alla fessurazione, che può comprometterne l’integrità strutturale e la durabilità, inducendo importanti costi per risanamento e manutenzione. Il progetto SHEcrete trae ispirazione dalla natura per riprodurre in tali materiali la stessa capacità di riparazione spontanea delle fratture (o “effetto self-healing”) che si osserva negli organismi e nei tessuti viventi. La ricerca ha avuto un approccio multidisciplinare, partito dallo studio e dalla selezione degli agenti riparanti ottimali e, parallelamente, dallo sviluppo di una tecnologia di produzione di macrocapsule idonee a contenere tali agenti e a consentirne il rilascio mirato in coincidenza con il manifestarsi di eventi di danno, per poi giungere alla realizzazione e alla caratterizzazione fisico-meccanica di veri e propri prototipi di sistemi autoriparanti, differenziati per capacità prestazionali. 

Impatto sulla società

Molteplici sono le ricadute economiche e sociali generate dalla ricerca sui sistemi cementizi autoriparanti. Infatti, le applicazioni di una tecnologia self-healing avanzata riguardano una grande varietà di strutture e infrastrutture civili e comportano, in linea di principio, enormi risparmi sui costi di rifacimento e manutenzione sostenuti da privati e pubbliche amministrazioni. Ulteriori vantaggi indiretti consistono poi nella riduzione delle interruzioni di servizio, nel prolungamento della vita utile e nell’incremento del livello di sicurezza delle strutture. Infine, la ricerca sui calcestruzzi autoriparanti apre nuove prospettive di business per l’industria del cemento e delle costruzioni, con potenziali ricadute positive sull’economia generale.   

Risultati della ricerca

Il progetto ha consentito di definire sistemi di incapsulamento innovativi, selezionare agenti riparanti efficaci, produrre prototipi di materiali cementizi autoriparanti e caratterizzarne le prestazioni meccaniche e chimico- fisiche attraverso specifici protocolli.

I risultati ottenuti hanno permesso al gruppo di ricerca di pubblicare lavori scientifici su importanti riviste, ricevere inviti a intervenire a convegni ed eventi formativi e creare nuove collaborazioni, migliorando globalmente la presenza e l'immagine del gruppo a livello internazionale. Le collaborazioni con le aziende sono risultate consolidate e ne sono state sviluppate di nuove. Il gruppo è stato inoltre coinvolto in un progetto internazionale di ricerca e scambio scientifico e ha potuto acquisire una nuova borsa di dottorato.

In particolare, si evidenziano tra i risultati ottenuti:

•           2 articoli di review

•           nuove collaborazioni con università, tra cui Ghent University, Cambridge University e Tohoku University a livello internazionale, e Politecnico di Milano a livello nazionale.

•           collaborazioni con Buzzi Unicem e ENI

•           1 COST action finanziata in Horizon2020

•           1 borsa di dottorato incentrata sui temi del progetto. 

Al Politecnico di Torino:Gruppo di lavoro

Paola Antonaci, coordinatrice del progetto

Jean-Marc Tulliani, Marco Scalerandi, Antonio Gliozzi, Cecilia Surace, Giovanni Anglani, Vincenzo Di Vasto

Collaborazioni esterne con:

Nele De Belie e Kim Van Tittelboom, Ghent University, Belgium

Abir Al-Tabbaa, Cambridge University, UK

Liberato Ferrara, Politecnico di Milano, Italia

Tomoya Nishiwaki, Tohoku University, Japan

  • Budget: 150.000
  • Data inizio: 15/12/2015
  • Data fine: 17/12/2017