Il calcestruzzo è il materiale da costruzione più utilizzato al mondo, allo stesso modo del cemento.
Tuttavia, la sua principale vulnerabilità è la formazione di crepe, dovute a carichi strutturali, variazioni termiche o processi chimici di degrado. Queste fessurazioni possono compromettere la stabilità della struttura e facilitare l’ingresso di agenti esterni come acqua e anidride carbonica, accelerando il deterioramento del materiale e riducendone il ciclo di vita.
Negli ultimi anni, l’industria delle costruzioni ha sviluppato un’innovazione rivoluzionaria: il calcestruzzo autorigenerante.
Che cos’è il calcestruzzo autorigenerante?
Il calcestruzzo autorigenerante è un materiale avanzato che sfrutta diversi meccanismi per chiudere autonomamente le crepe che si formano nel tempo.
Il principio alla base di questa tecnologia è l’utilizzo di microrganismi o additivi chimici capaci di innescare processi di autoriparazione.
A differenza del calcestruzzo tradizionale, che necessita di riparazioni manuali per prevenire il degrado, il calcestruzzo autoriparante riduce drasticamente la necessità di interventi, rendendo le infrastrutture più resistenti e sostenibili.
Funzionamento
Il calcestruzzo autorigenerante sfrutta diversi meccanismi di riparazione delle crepe, tra cui:
Microrganismi e batteri calcificanti
Uno dei metodi più innovativi per l’autoriparazione del calcestruzzo è l’utilizzo di batteri calcificanti, come il Bacillus pseudofirmus o il Bacillus cohnii. Questi batteri, introdotti nel calcestruzzo sotto forma di spore dormienti, rimangono inattivi fino alla formazione di una crepa.
Quando l’acqua penetra nel calcestruzzo, i batteri si attivano e iniziano a produrre carbonato di calcio (CaCO₃), una sostanza che riempie le fessure e ripristina l’integrità strutturale del materiale.
Questo processo, noto come biocalcificazione, è simile a quello con cui i coralli e le conchiglie formano i loro gusci.
Le spore batteriche possono rimanere attive per decenni, garantendo un effetto autorigenerante a lungo termine.
Additivi chimici e polimeri espandibili
Un altro metodo di autorigenerazione si basa sull’uso di microcapsule di silicato o polimeri espandibili all’interno del calcestruzzo. Quando si forma una crepa, queste microcapsule si rompono e rilasciano un composto chimico che si solidifica a contatto con l’aria o l’umidità, sigillando la fessura.
Questa tecnologia è particolarmente utile per infrastrutture esposte a condizioni ambientali estreme, come ponti e gallerie stradali.
Reazioni chimiche con additivi minerali
Alcuni tipi di calcestruzzo autorigenerante contengono additivi minerali come silice reattiva e cenere volante. Questi composti reagiscono con l’acqua e il cemento idratato per formare una nuova matrice cementizia che sigilla le crepe.
Questo metodo è basato su una reazione chimica nota come pozzolanica, che avviene spontaneamente quando il materiale è esposto a umidità e ossigeno.
Limiti e sfide della tecnologia del calcestruzzo autorigenerante
Nonostante i vantaggi, il calcestruzzo autorigenerante presenta ancora alcune criticità:
- Attualmente, i costi di produzione sono superiori rispetto al calcestruzzo tradizionale, limitandone la diffusione su larga scala;
- L’efficacia dell’autoriparazione dipende da fattori ambientali come temperatura, umidità e dimensione delle crepe, che sono di non facilissima previsione;
- Monitorare l’effettivo processo di autorigenerazione è complesso e richiede tecniche di diagnostica avanzate.
Il futuro del calcestruzzo autorigenerante
Le ricerche attuali stanno lavorando per migliorare l’efficienza e ridurre i costi del calcestruzzo autorigenerante. L’utilizzo di nanomateriali per migliorare la capacità autoriparante. SI parla anche di integrazione con sensori per monitorare in tempo reale lo stato del materiale.
L’ultimo campo di sviluppo riguarda dei nuovi batteri e bioadditivi più efficienti.
Nel prossimo decennio, l’adozione del calcestruzzo autorigenerante potrebbe rivoluzionare il settore delle costruzioni, contribuendo alla creazione di infrastrutture più sicure, sostenibili e durevoli.