Riassunto analitico
Il lavoro di tesi proposto in questa sede nasce da un’analisi del settore delle costruzioni e dai processi produttivi dei materiali che ne fanno parte, soffermandosi, in particolare, sul cemento Portland. Quest’ultimo è il materiale maggiormente utilizzato in tale ambito, grazie alle ottime caratteristiche che presenta, date da alte resistenze meccaniche, ritiri igrometrici contenuti e basso costo. Di contro, l’industria legata alla sua produzione contribuisce per il 7% all’emissione globale di gas serra; lo sviluppo di anidride carbonica deriva sia dalla combustione effettuata per la generazione di energia necessaria alla produzione del cemento stesso, sia dalle reazioni chimiche coinvolte nel suo processo di formazione. Lo studio di leganti alternativi al tradizionale cemento Portland porterebbe ad una rilevante riduzione di emissioni di anidride carbonica. Lo studio qui presentato, invero, approfondisce la possibile realizzazione di cementi ad attivazione alcalina, una categoria di leganti su cui si stanno focalizzando sempre più studi, in quanto presenta grandi potenzialità sia a livello di caratteristiche meccaniche, sia a livello di impatto ambientale. In questa sede, in particolare, verranno analizzate diverse miscele a base di loppa d’altoforno, una materia prima seconda, derivante dal processo produttivo dell’acciaio. I leganti indagati, inoltre, sono tutti caratterizzati dall’utilizzo di attivatori necessari per lo sviluppo delle proprietà leganti, introdotti in diverse quantità, a seconda della miscela studiata e al fine di valutarne l’utilizzo che ottimizzi le proprietà finali. In primo luogo viene presentata un’analisi approfondita relativa alle resistenze meccaniche, di compressione e di flessione, al ritiro igrometrico di tali leganti, confrontata con le proprietà di sistemi a base di cemento Portland e di calce idraulica naturale, presi come riferimento. Si effettuano, inoltre, analisi microstrutturali e mineralogiche attraverso microscopie elettroniche a scansione e diffrazioni a raggi X. Esaminando i risultati derivanti dalle fasi precedenti del lavoro, si valuta l’impatto ambientale delle composizioni caratterizzate dalle migliori proprietà meccaniche e dei due sistemi di riferimento di cemento Portland e calce idraulica naturale. In particolare, viene adottata una metodologia di calcolo LCA (Life Cycle Assessment), analizzando la fase relativa alle materie prime e al loro impatto. Infine, sulle stesse formulazioni si esegue un’analisi economica, che valuta il costo per ogni chilogrammo di legante prodotto. Dallo studio si evince che i leganti proposti presentano caratteristiche idonee al loro utilizzo nel settore delle costruzioni e, allo stesso tempo, nascono spunti per ulteriori sviluppi in tale ambito.
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