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Aggiunta di microcapsule in vetro per sviluppare il self-healing del calcestruzzo

Scozzi, Serena

Aggiunta di microcapsule in vetro per sviluppare il self-healing del calcestruzzo.

Rel. Giuseppe Andrea Ferro, Luciana Restuccia. Politecnico di Torino, Corso di laurea magistrale in Architettura Per Il Progetto Sostenibile, 2017

Abstract:

INTRODUZIONE

GENERALITA’

Il concetto di sostenibilità è sempre più rilevante negli ultimi quarant’anni, assumendo sempre di più una maggiore consapevolezza degli effetti sull'utilizzo inappropriato delle materie prime, favorendo e tutelando le risorse naturali considerandole dal punto di vista economico, ambientale e sociale.

L'utilizzo incontrollato delle risorse naturali, ad un ritmo più elevato della loro rigenerazione, sfavorirà le generazioni future e l'intero ecosistema ambientale, per questo motivo nel corso degli anni si è cercato di attuare uno sviluppo sostenibile, che fosse in grado di salvaguardare l'ambiente, investendo così diversi settori e aziende, cambiandone l'organizzazione e la gestione.

Lo sviluppo sostenibile ha coinvolto anche il settore dell'edilizia in tutti gli aspetti, dalla progettazione più attenta e accurata alla scelta dei singoli materiali da costruzioni, influenzando anche la metodologia costruttiva con la rispettiva gestione e smaltimento dei rifiuti in cantiere.

L'attenzione sui materiali per l'edilizia ha generato un enorme sviluppo nella ricerca per realizzare materiali sempre più resistenti in modo tale da evitare sprechi, sia dal punto di vista economico sia dal punto di vista dell'uso delle risorse naturali.

Nel mondo delle costruzioni il materiale più utilizzato, fino ad oggi, è il calcestruzzo per le sue notevoli resistenze e per i costi bassi nella realizzazione.

Quando si parla di calcestruzzo, generalmente, si fa riferimento alla durabilità del materiale, ovvero la capacità di durare per l'intero ciclo di vita atteso per la quale una struttura è stata progettata, ma questa caratteristica è influenzata dalla possibilità del materiale di fessurarsi e quindi di degradarsi nel tempo.

Il settore della ricerca si è mosso verso lo sviluppo di un materiale che fosse sempre più resistente e durevole nel tempo, analizzando la capacità di auto ripararsi, ispirandosi a quello che accade nel mondo naturale dalle piante agli animali e verosimilmente a quello che avviene nel corpo umano, avvicinandosi così sempre di più alla natura.

Prendendo in considerazione i fenomeni naturali dell'autoguarigione si può capire come la natura stessa, non genera rifiuti, utilizza il necessario senza eccedere e utilizza i rifiuti e gli scarti come risorse.

Come accennato, recentemente si sono sviluppate diverse metodologie nella ricerca di un calcestruzzo in grado di auto ripararsi, tali studi verranno esposti in seguito così da rendere più chiaro le scelte effettuate in questo lavoro di tesi.

OBIETTIVI E FINALITA’

In un periodo di forte consapevolezza e adesione dello sviluppo sostenibile nel campo delle costruzioni si cerca un continuo miglioramento dei materiali, tra cui quelli tradizionali, come il calcestruzzo.

Con il passare degli anni si sono notati gli effetti sulla durabilità del calcestruzzo, che necessitano di interventi di manutenzione per ripristinarne le caratteristiche perse a causa dei degradi, aumentando così i costi riguardanti il materiale stesso.

L'obbiettivo della tesi è quello di realizzare un calcestruzzo che sia sempre più durevole e che sia in grado di auto ripararsi, con l'aggiunta di microcapsule all'interno, partendo dagli studi precedentemente svolti nel migliorare e perfezionare questa metodologia.

Durante la fase sperimentale si sono realizzati diversi provini con le capsule contenenti l'agente riparatore, e ne sono state testate le proprietà meccaniche prima e dopo l'azione dell'agente riparante per capire meglio le capacità di recupero ottenuto.

La tesi fornisce un quadro generale sull'esperienza internazionale sul fenomeno dell'autoguarigione nel calcestruzzo, e sviluppa la ricerca già intrapresa nel laboratorio del Politecnico di Torino, maturando alcune accortezze durante il periodo di studio.

Relatori: Giuseppe Andrea Ferro, Luciana Restuccia
Tipo di pubblicazione: A stampa
Soggetti: T Tecnica e tecnologia delle costruzioni > TA Consolidamento
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: NON SPECIFICATO
Aziende collaboratrici: NON SPECIFICATO
URI: http://webthesis.biblio.polito.it/id/eprint/6273
Capitoli:

CONTENUTI

1 INTRODUZIONE

1.1 Generalità

1.2 Obiettivi e finalità

2 CEMENTI E CALCESTRUZZI

2.1 Cenni storici

2.2 II Cemento

2.2.1 Dalla calce idraulica al cemento Portland

2.2.2 II ciclo produttivo del cemento Portland

2.2.3 I composti del clinker

2.2.4 L'idratazione del cemento Portland

2.2.5 II calore di idratazione

2.2.6 Cemento pozzolanico

2.2.7 Cemento con loppa d’altoforno

2.2.8 Cemento con pozzolane artificiali

2.3 Norme sui cementi

2.3.1 Tipologie di cemento

2.3.2 Classe di resistenza dei cementi

2.4 II calcestruzzo

2.4.1 Produzione del calcestruzzo

2.4.2 I costituenti

2.4.3 Proprietà del calcestruzzo fresco

2.4.4 Proprietà del calcestruzzo indurito

3 I DEGRADI DEL CALCESTRUZZO

3.1 Generalità

3.2 Degrado meccanico

3.3 Degrado chimico

3.4 Degrado fisico

3.5 Prevenzione del degrado

4 MECCANICA DELLA FRATTURA

4.1 Introduzione alla frattura

4.2 Softening

4.3 Meccanica della frattura lineare elastica (LEFM)

4.3.1 Teoria della frattura di Griffith-lrwin

5 IL SELF - HEALING

5.1 Generalità

5.2 II self-healing nei calcestruzzi

5.3 II self-healing autogeno

5.4 II self-healing autonomo

5.4.1 Self-healing con il metodo dei batteri

5.4.2 Self-healing con il riscaldamento selettivo

5.4.3 Self-healing con additivi minerali e geo-polimeri

5.4.4 Utilizzo di agenti incapsulati

5.4.4.a Sistemi vascolari

5.4.4.b Capsule in vetro

5.4.5 Cementi ingegnerizzati

5.5 Pro e contro del self-healing

6 ATTIVITÀ SPERIMENTALE

6.1 Obiettivi

6.2 Preparazione sferette con agente healing

6.2.1 Le sferette

6.2.2 II coating

6.2.3 L'agente healing

6.2.4 Preparazione impasto

6.3 Prove meccaniche

6.4 Risultati

6.5 Conclusioni e sviluppi futuri

7 BIBLIOGRAFIA

7.1 Articoli

7.2 Libri

7.3 Sitografia

7.4 Tesi

Ringraziamenti

Bibliografia:

ARTICOLI

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Luciana Restuccia, Anna Reggio, Giuseppe Andrea Ferro, Jean-Marc Tulliani, 2017, New self-healing techniques for cement-based materials, Delft; Procedia Structural Integrity 3 (2017) pp. 253-260; journal homepage: http:// www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2452321617300203

LIBRI

J.M. Illiston, P. L. Domone, 2001, Construction materials: their nature and behaviour, First published 2001 by Spon Press 11 New Fetter Lane, London

Mario Collepardi, Silvia Collepardi, Roberto Troli, 2009, Il nuovo calcestruzzo, Grafiche Tintoretto s.r.l., Villorba

Nosonovsky, Michael, Rohatgi, Pradeep K. 2012, Biomimetics in materials science : self-healing, self-lubricating, and self-cleaning materials, New York, Springer

Ghosh, Swapan Kumar, 2009, Self-healing materials : fundamentals, design strategies, and applications, Weinheim, Wiley-VCH

Vito Alunno Rossetti, 2007, Il calcestruzzo: materiali e tecnologia, Milano: McGraw-Hill

Pipat Termkhajornkit, Toyoharu Nawa, Yoichi Yamashiro, Toshiki Saito, Self-healing ability of fly ash-cement systems, Cement and Concrete composites, 2009 

SITOGRAFIA

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http://www.unicalcestruzzi.it

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https://www.ingenio-web.it

https://www.inconcreto.net/2797-il-calcestruzzo-auto-riparante

https://www.inconcreto.net/5326-i-ricercatori-lavorano-per-sviluppare-un-calcestruzzo-che-si-autoripara-con-i-batteri

https://www.ncbi.nlrn.nih.gov/pnnc/articles/PMC5458958/

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TESI

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

Elena Tabusso, Applicazione degli insegnamenti della biomimetica all'architettura: cemento self-healing, stato dell'arte e studio sperimentale, rel: Jean Marc Tulliani, Torino 2012

Malerba Francesca, Pecorella Murie, Sperimentare il self-healing, Rel. Giuseppe Andrea Ferro, Luciana Restuccia, Jean Marc Christian Tulliani, Torino 2016

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

Romina Robella, Produzione di capsule estruse per materiali cementizi autoriparanti, Rel. Jean Marc Christian Tulliani, Torino 2015

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