Applicazione degli insegnamenti della biomimetica all’architettura : cemento self - healing, stato dell’arte e studio sperimentale

INDICE

Introduzione

1 BIOMIMETICA

1.1 Definizione

1.2 Alcuni protagonisti

1.3 Natura: modello misura e mentore

1.4 Natura e tecnologia

1.5 II metodo biomimetico

1.6 Applicazioni degli insegnamenti della natura:

1.6.1 Mondo vegetale

1.6.2 Mondo animale

1.6.3 Costruzioni degli animali

1.7 I Materiali biomimetici: la tipologia dei self - healing

2 CEMENTO SELF-HEALING

2.1 Le strutture in cls e il loro degrado

2.2 Materiali cementizi self-healing

2.2.1 Vantaggi

2.2.2 Classificazione

2.3 Metodologie self - healing

2.3.1 II metodo del riscaldamento selettivo

2.3.2 II metodo dei batteri

2.3.3 Geo materiali/additivi minerali

2.3.4 Le capsule di vetro: agenti monocomponente e bicomponente

2.3.5 Malte con additivo espansivo e cristallino

2.3.6 Engineered Cementitious Composite (ECC)

2.3.7 I sistemi vascolari

2.3.8 Tabella di sintesi

3 STUDIO SPERIMENTALE

3.1 Metodologia: obiettivi

3.2 Compatibilità resina Finlan e cemento

3.3 Incapsulazione e microcapsule: caratteristiche e processi

3.4 Incapsulazione di particene d'acqua: l'insegnamento di Daniel Jannsen

3.5 I metodo:

3.5.1 Incapsulazione liquido: acqua

3.5.2 Incapsulazione solido: cemento

3.6 II metodo

3.6.1 Incapsulazione liquido: idrossido di calcio

3.6.2 Incapsulazione solido: metacaolino

3.7 Produzione matrice cementizia self - healing

3.8 Prove meccaniche: prova a flessione a tre punti con controllo di apertura (C-MOD)

3.9 Materiali

3.10 Strumenti

Conclusioni

Allegati

Bibliografia

Monografie:

• Frei Otto, L'architettura della natura: forme e costruzioni della natura e della tecnica e processi della loro formazione, Milano, il Saggiatore, 1984

• Nancy Jack Todd, John Todd, Progettare secondo natura, Milano Eleuthera, 1989

• Paolo Portoghesi, Natura e architettura, Milano, Skira, 1999

• Fabrizio Tucci, Tecnologia e natura: gli insegnamenti del mondo naturale, per il progetto dell'architettura bioclimatica, Firenze, Alinea Editrice, 2000

• Laura Montanaro, Alfredo Negro, Jean Mare Tulliani, Scienza e tecnologia dei materiali, Torino, Celid, 2001

• Mario Collepardi, J. Jacob Ogoumah Olagot, Francesca Simonelli, Roberto Troli, II calcestruzzo vulnerabile: prevenzione, diagnosi del degrado e del restauro, Tintoretto, 2005

• Laura Montanaro, Alfredo Negro, Jean Mare Tulliani, Metodologie di analisi del degrado dei materiali, Torino, Celid, 2006

• Chiesa Giacomo, Biomimetica, tra tecnologia e innovazione per l'architettura, Torino, Celid, 2010

• Petra Gruber, Biomimetics in architecture, architecture of life and building, SpringerWien-NewYork, 2011

• Carlo Santulli, Biomimetica: la lezione della natura, Ciesse Edizioni, 2012

Tesi:

• Teresa Macrì, Strategie di autoriparazione per polimeri e compositi cementizi: l'applicazione dei principi biomimetici alla tecnologia, tesi di laurea magistrale in architettura, relatore Jean Mare Tulliani, Politecnico di Torino, 2010

• Filippo Mercando, Uno studio sperimentale sull'autoguarigione del calcestruzzo, tesi di laurea triennale in ingegneria civile, relatori Nicola Pugno e Jean Mare Tulliani, Politecnico di Torino, 2011

Siti internet:

• http://www.asknature.org/

• http://www.architetturaecosostenibile.it/

• http://biodsign.wordpress.com/

• http://biomimicry.net/

• http://biomimicryarch.blogspot.it

• http://biomimicryinstitute.org/

• http://www.biomimicryneo.org/

• http://biomimit.blogspot.it/

• http://www.enco-journal.com/

• http://it.silvateam.com/

• http://it.wikipedia.org/wiki/Pagina_principale

• http://www.mapei.com/IT-IT/

• http://www.reading.ac.uk/biomim/

• http://selfhealingconcrete.blogspot.it

• http://www.stocorp.com/

Articoli:

• S. R. White, N. R. Sottos, P. H. Geubelle, J. S. Moore, M. R. Kessler, S. R. Sriram, E. N. Brown & S. Viswanathan, Autonomie healing of polymer composites, Letters to nature, febbraio 2001, Numero 409

• Tomoya Nishiwaki, Hirozo Mihashi, Byung-Koog Jang, Kazuaki Miura, Development of self-healing system for concrete with selective heating around crack, Journal of Avanced Concrete Tecnology, Giugno 2006, Volume 4, pag. 267-275

• Pipat Termkhajornkit, Toyoharu Nawa, Yoichi Yamashiro, Toshiki Saito, Self-healing ability of fly ash-cement systems, Cement & Concrete composites, 2009, Volume 31, pag. 195-203

• Michael D. Lepech, Victor C. Li, Water permeability of engineered cementitious composites, Cement and concrete research, 2009, Numero 31, pag. 744-753

• Christopher Joseph, Diane Gardner, Tony Jefferson, Ben Isaacs and Bob Lark, Self-healing cementitious materials : a review of recent work, Construction Materials, 2010, Volume 164, pag. 29-41

• Henk Jonkers, Arjan Thijssen, Gerard Muyzer, Oguzhan Copuroglu, Erik Schlangen, Application of bacteria as self-healing agent for the development, Ecological Engineering, 2010, Volume 36, pag. 230-255

• Martin D. Hager, Peter Greil, Christoph Leyens, Sybrand van der Zwaag, and Ulrich S. Schubert, Self-healing materials, Advanced Materials, 2010, Volume 22, pag. 5424-5430

• Tae-Ho Ahn, Toshiharu Kishi, Crack self-healing behavior of cementitious composites in corporating various mineral admixtures, Journal of Advanced Concrete Technology, giugno 2010, Volume 8, pag. 171-186

• Aaron P. Esser-Kahn, Piyush R. Thakre, Hefei Dong, Jason F. Patrick, Vitalii K. Vlasko-Vlasov, Nancy R. Sottos, Jeffrey S. Moore e Scott R. White, Three-Dimensional Microvascular Fiber-Reinforced Composites, Advancend Materials, 2011, Numero 23, pag. 3654-3658

• Hans J. Ensikat, Petra Ditsche-Kuru, Christoph Neinhuis and Wilhelm Barthlott, Superhydro-phobicity in perfection: the outstanding properties of the lotus leaf, Beilstein Journal of Mano-technology, febbraio 2011, pag. 152-161

• Henk Jonkers, Self-healing concrete, Ingenia, marzo 2011, pag. 39-43

• Daniel Janssen, Water encapsulation to initiate self-healing in cementitious materials; settembre2011

• Jianyun Wang, Kim Van Tittelboom, Nele De Belie, Willy Verstraete, Use of silica gel or polyurethane immobilized bacteria for self-healing concrete, 2012, Volume 26, pag.532-540

• Sacheen Bekah, Reza Rabiei, Francois Barthelat, Structure scaling, and performance of natural micro and nano composite, BioNanoSci, 2011

• Kim Van Tittelboom, Nele De Belie, Denis Van Loo, Patric Jacobs, Self-healing efficiency of cementitious materials containing tubular capsules filled with healing agent, Cement & Concrete composites, 2011, Volume 33, pag. 497-505

• Scott R. White, Benjamin J. Blaiszik, Sharlotte L. B. Kramer, Solar C. Oleugebefola, Jeffrey S. Moore, Nancy R. Sottos, Self-healing Polymers and Composites: Capsules, circulatory systems and and chemistry allow materials to fix themselves, American Scientist, 2011

• Virgine Wiktor, Henk M. Jonkers, Quantification of crack-self-healing in novel bacteria-based self-healing concrete, Cement & Concrete composites, 2011, Volume 33, pag 763-770

• K. Sisomphon, O. Copurogl, E.A.B. Koenders, Self-healing of surface cracks in mortars with expansive additive and crystalline additive, Cement and concret research. 2012, Numero 34, pag. 566-574

• Yingzi Yang, En-Hua Yang, Victor C. Li, Autogenous healing of engineered cementitious, Cement and concrete research, 2011, Numero 41, pag. 176-183