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Conglomerati cementizi auto-riparanti

Giuseppe Idone

Conglomerati cementizi auto-riparanti.

Rel. Jean Marc Tulliani. Politecnico di Torino, Corso di laurea magistrale in Architettura Per Il Progetto Sostenibile, 2017

Abstract:

È fondamentale che l'Architettura ed i materiali di cui ci si serve per realizzare manufatti architettonici superino la prova del tempo. La durabilità è infatti necessaria sia per evitare fastidiose manutenzioni, sia affinché un'opera risulti ambientalmente sostenibile.

In questa sperimentazione ci siamo occupati di studiare la possibilità di realizzare calcestruzzi auto-riparanti, che migliorino quindi le caratteristiche di durabilità del materiale base.

Dopo una fase iniziale di analisi generale del calcestruzzo, delle sue problematiche e dei precedenti studi che si sono occupati di self-healing concrete, si è passati alla fase sperimentale. Sono state estruse delle capsule cementizie, al loro interno è stato incapsulato del liquido riparante, e le stesse sono poi state annegate in dei provini di calcestruzzo.

Dopo la necessaria stagionatura i provini sono stati lesionati verificando la capacità della lesione del calcestruzzo di lesionare contestualmente la capsula contenuta al suo interno. La capsula ha rilasciato il liquido auto-riparante consentendo la riparazione autonoma, seppure estrinseca del materiale. In seguito si è proceduto a ricaricare il provino per verificarne l'eventuale ripristino delle caratteristiche meccaniche. Sono stati testati tra l'altro due diversi agenti healing, la resina poliuretanica Carbostop U, il Silicato di Sodio ed un sistema bi-componente di Silicato di Sodio e latte di calce.

Si sono ottenuti significativi risultati che, anche se non immediatamente applicabili perché vi sono da risolvere difficoltà tecnologiche, indicano che si sta percorrendo un solco produttivo per la ricerca. Certamente tale percorso potrà essere portato avanti da sperimentazioni future. Anche quando non si riescono a ripristinare le prestazioni meccaniche, infatti, il fenomeno auto- riparante, innescato, impedisce il prosieguo del degrado, riparando quantomeno le crepe che nel calcestruzzo sono fisiologiche in determinate fasi della sua vita utile ed in determinati contesti ambientali, quali possono essere gli ambienti marini.

Relatori: Jean Marc Tulliani
Tipo di pubblicazione: A stampa
Soggetti: T Tecnica e tecnologia delle costruzioni > TC Protezione degli edifici
T Tecnica e tecnologia delle costruzioni > TE Tecnologia dei materiali
Corso di laurea: Corso di laurea magistrale in Architettura Per Il Progetto Sostenibile
Classe di laurea: Nuovo ordinamento > Laurea magistrale > LM-04 - ARCHITETTURA E INGEGNERIA EDILE-ARCHITETTURA
Aziende collaboratrici: NON SPECIFICATO
URI: http://webthesis.biblio.polito.it/id/eprint/6033
Capitoli:

INDICE

0.ABSTRACT

1.INTRODUZIONE

1.1.L'architettura e la prova del tempo

1.2.Obbiettivi

1.3.Approccio

1.4.Materiali auto-rigeneranti

2.DAL CEMENTO AL CALCESTRUZZO

2.1.Generalità

2.2.Cenni storici

2.3.Cemento Portland

2.4.Il calcestruzzo

3.MATERIALI CEMENTIZI AUTORIPARANTI

3.1.L'auto-rigenerazione

3.2.Self-healing autogeno (autonomo ed intrinseco)

3.3.Self-healing autonomo estrinseco

3.4.Conclusioni

4.ATTIVITÀ' SPERIMENTALE

4.1.Introduzione

4.2.Prodotti utilizzati

4.3.Modalità di selezione agenti healing

4.4.Estrusione capsule

4.5.Preparazione prismi

4.6.Prove di durabilità

4.7.Prove meccaniche

4.8.Confronto capsule cave aventi doppio coating

5.CONCLUSIONI

5.1.Analisi risultati e proposte

6.SCHEDE TECNICHE

7.BIBLIOGRAFIA

7.1.Monografie

7.2.Articoli

7.3.Normative

7.4.Tesi

7.5.Sitografia

Bibliografia:

BIBLIOGRAFIA

-Monografie

Alunno Rossetti V., Il calcestruzzo Materiali e Tecnologia, Milano, McGraw-Hill, 2007. Autostrade per l’Italia, Libro dei Fatti, Autostrade per l’Italia, Roma, 2013.

Bartolini Salimbeni L., Lineamenti di Storia dell’Architettura: per i corsi di Storia dell’Architettura, Roma, Carucci, 1988.

Benevolo L., Storia dell’architettura moderna, Roma, Laterza, 1985.

Chiesa G., Biomimetica, tecnologia e innovazione per l'architettura, prefazione di Roberto Pagani, Celid, Torino, 2010.

Collepardi M., II Nuovo calcestruzzo, Villorba, Edizioni Tintoretto, 2007.

Di Biase C., Il degrado del calcestruzzo nell'architettura del Novecento / a cura di Carolina Di Biase, Maggioli editore, Santarcangelo di Romagna, 2009.

Migotto L., De architectura : libri 10 / Marco Vitruvio Pollione ; traduzione di Luciano Migotto, Pordenone-Padova, Edizioni Studio Tesi, 1997.

Negro A, Tulliani J, Montanaro L, Scienza e tecnologie dei materiali, Torino, Celid, 2001.

Orlandi G., L' architettura / Leon Battista Alberti ; testo latino e traduzione a cura di Giovanni Orlandi ; introduzione e note di Paolo Portoghesi, Milano, Edizioni il Politilo, 1966.

Siviero E., et al., Durabilità delle opere in calcestruzzo : degrado del calcestruzzo, corrosione delle armature, prevenzione, misura della durabilità, sperimentazione e controlli, F.Angeli, Milano, 1955.

Tavano S, Guida all’impiego degli additivi per calcestruzzo / Salvatore Tavano, ITEC, Milano, 1986.

Tucci F., Tecnologia e natura : gli insegnamenti del mondo naturale per il progetto dell'architettura bioclimatica /Fabrizio Tucci ; introduzione di Salvatore Dierna, Firenze, Alinea editrice, 2008.

-Articoli

Antonaci P., Pugno N., Tulliani J., Production and mechanical behavior of micro-encapsulated self-healing cement: a case study, In 5 th world tribology congress, Turin 8-10 September, 2013.

Arnold D., Self-Healing concrete, ingenia Issue 46, 2011.

Cohen M., Modeling of expansive cements, Cem Concr Res, 1983.

De Belie N., Microorganism vs. stony materials: a love-hate relationship, Materials & Structures, 2010.

Dhis R.K. Sangha C.M., Munday J.G., Strenght and deformation properties of autogenously healed mortars, ACI Journal, 1973.

Dry C., Three designs for the internal release of sealants, adhesive, and waterproofing chemicals into concrete to reduce permeabilità. Cement and concrete research 30:1969-1977, 2000.

Formia A., Antonaci P., Irico S., et al., Extruted cementitious hollow tubes:an innovative encapslution technology for healing agents in concrete and mortars, in: international workshop on durability and sustainability of concrete structures, Bologna, 1-3 october, 2015.

Formia A., Terranova S., Antonaci P., et al., Setup of estrude cementitious hollow tube as containing/ re leasing devices in self-healing system, Materials 8:1897-1923, 2015.

Ghosh S., Self-healing materials:fundamentals, design strategies and applications, ed. By Swapan Kumar Ghosh, Weinheim, 2009.

Hearn N., Morley C.T., Self-healing Property of Concrete - Experimental Evidence, Materials & Structures, 1997.

Hillouin B., Van Tittelboom k, Gruyaert E, et al., Design of polymeric capsules, for self-healing concrete, Cement and Concrete Composites, 2015.

Huang H., Ye G., Application of sodium silicate solutions as self-healing agent in cementitious materials. In international RILEM Conference on advances in construction materials, Hong Kong, China, 5-7 September, 2011.

Janssen D., Water encapsulation to initiate self-healing in cementitious materials, Master’s Thesis, Delft University, Delft, 2011.

Joseph C., Jefferson A., Cantoni M., Iusses relating to the automatic healing of cementitious materials. In Proceedings of the first international conference on self-healing materials, Noordwijk, 2007,18-20 April.

Kanellopoulos, T.S. Qureshi, A. Al-Tabbaa, Glass encapsulated minerals for self-healing in cement based composites, Elsevier, agosto 2015.

Lauer K.R., Slate F.O. Autogenous Healing of Cement Paste, ACI Journal 52(6), 1956.

Lee Y., Ryou J., Self-healing behavior for crack closing of expansive agent via granulation/film coating method. Construction and building Materials 71:188-193,2014.

Li V., Lim Y., Chan Y., Feasibility study of a passive smart self-healing cementitious composite, Composites, Part B: Engineering 29(6): 819-827,1998.

Maes M., Van Tittelboom K. and De Belie N. (2014), The efficiency of self-healing cementitious materials by means of encapsulated polyurethane in chloride containing environments, Construction and Building Materials, 2014.

Mehta P., Mechanism of expansion associated with ettringite formation, Cem Concr Res, 1973.

Mihashi H., Kaneko Y., Nishiwaki T., et al., Fundamental study on development of intelligent concrete characterized by self-healing capability for strength, transaction of the Japan Concrete Institute 22(2): 441-450, 2001.

Moro, il calcestruzzo auto-riparante, Self- healing concrete, in Concreto, ATECAP, 2013.

Neville A., Autogenous Healing- a concrete miracle?, Concrete international, 2002.

Ngab A.S., Nilson A.S., Slate F.O, Shrinkage and creep of high strength concrete, AC1 Journal.

Nishiwaki T., Mihashi N., Jang B., Miura K., Development of self-healing system for concrete with selective heating around crack, journal of advanced concrete technology, Japan concrete institute 2006.

Pelletier M., Brown R., Shkula A., et al., self-healing concrete with a microencapsulated healing agent, 2011.

Reinhardt H.W., Joos M., Perme-ability and self-healing of cracked concrete as a function of temperature and crack width, Cement &Concrete research, 2003.

Scrivener K., Damidot D., Famy C., Possible mechanisms of expansion of concrete exposed to elevated temperatures during curing (also known as DEF) and implications for avoidance of field problems, Cem Concr Aggr, 1999.

Sisomphon K., Copuroglu O., Koenders E., Selfhealing of surface cracks in mortars with expansive additive and cristalline additive. Cement and concrete research 34: 566-574, 212.

Thao T., Johnson T., Tong Q., et al., Implementation of self-healing concrete-proof of concept. The IESJournal Part A: Civil and structural Engineering 2(2):116-125, 2009.

Turner L., The autogenous healing of cement and concrete: its relation to vibrated concrete and cracked concrete, Proceeding of London Congress, International Association for Testing Materials, 1937.

Van Tittelboom K., De Belie N., Self -healing in cementitious materials- a review. Materials 6:2182-2217,2013.

Van Tittelboom K., Adesanya k., Dubruel P., et al., Methyl methacrylate as a healing agent for self-healing cementitious materials. Smart Materials and structures, 2011.

Wua M., Johannesson B., Geiker M., A review: Self- healing in cementitious material and engineered cementitious composite as a self-healing material, Elsevier Ltd, 2011.

Yang Y., Lepech M.L., Tang E.H., Li V.C., Autogenous healing of Engineered cementitious composites under wet-dry cycles, Cement & Concrete Research, 2009.

Zemskov S., Jonkers H., Vermolen F., Two analytical models for the probability characteristics of a crack hitting encapsulated particles: application to self-healing material. Computational materials science 50:3323-3333,2011.

-Normative

UNI EN 196-1 ASTM D1141/98

-Tesi

Robella R., Produzione di capsule estruse per materiali cementizi autoriparanti, relatore Jean Marc Tulliani, Torino, 2015.

Tabusso E., Applicazione degli insegnamenti della biometica all’architettura: cemento self- healing, stato dell’arte e studio sperimentale, relatore Jean Marc Tulliani, Torino, 2012.

Terranova S., La Natura come Baumeister: studio di nuove tecnologie auto-rigeneranti per il calcestruzzo, rei: Jean Marc Tulliani, Roberto Pagani, Giacomo Chiesa, Torino, 2012.

Genovese M., Materiali cementizi self-healing: prove di impermeabilizzazione di capsule estruse ed analisi delle capacità riparanti di silicati modificati e resine poliuretaniche, rei Jean Marc Tulliani, Torino, 2016.

-Sitografia

www.astm.org

www.autostrade.it

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