Daniel Trento: Comportamento sperimentale di calcestruzzi contenenti scorie EAF: resistenza a taglio

Ingegneri eccellenti – Quarta edizione 1 aprile 2023

COMPORTAMENTO SPERIMENTALE DI

CALCESTRUZZI

CONTENENTI SCORIE EAF: RESISTENZA A TAGLIO DIRETTA

E LEGAME TENSIONE-DEFORMAZIONE A COMPRESSIONE

CICLICA

Relatore: Prof.ssa Flora Faleschini

Correlatore: Ing. Filippo Andreose Ing. Daniel Trento

Emissioni di CO2

Fonte: 2020 Global Status Report for Building and Constructions

Consumo di materie prime

Fonte: Global Material Resources Outlook to 2060, Report 2018

Il settore edilizio è uno dei più impattanti per l’ambiente

I materiali da costruzione dominano il consumo di risorse Gton 01/04/2023 Daniel Trento 2 INTRODUZIONE

La produzione dell’acciaio avviene prevalentemente in fornaci elettriche ad arco (EAF)

• Il rottame ferroso viene fuso dagli elettrodi che formano un arco elettrico

• Durante il processo si formano scorie EAF

Caricamento del materiale

Fusione, Affinazione, Scorifica

Colaggio in siviera e avvio alle fasi successive

01/04/2023 Daniel Trento 3 INTRODUZIONE

Un’alternativa agli inerti di tipo tradizionale è SCORIA EAF

• Scarto di produzione dell’acciaio con fornace elettrica ad arco (EAF)

• Una volta raffreddata e solidificata, assume l’aspetto di una pietra

• Sottoprodotto o rifiuto non pericoloso

•

Aggregato alternativo a quelli tradizionali

calcestruzzo tradizionale

calcestruzzo contenente scorie EAF

Daniel Trento 4 LA SCORIA EAF 01/04/2023

•

Valutare le proprietà di un calcestruzzo contenente scorie EAF: anche con prove a taglio diretto e compressione ciclica

• Confronto tra calcestruzzo tradizionale e calcestruzzo contenente scorie

•

Confronto tra risultati sperimentali e risultati da modelli teorici

Compressione semplice

Trazione indiretta

Compressione ciclica

OBIETTIVI

Taglio diretto

Daniel Trento 5

01/04/2023

Risultati compressioni semplici: 0 10 20 30 40 50 60 70 14gg 28gg 56gg Res. a compressione ( MPa ) REF EAF Daniel Trento 6 RISULTATI 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 Res. a trazione ( MPa ) REF EAF Risultati trazioni indirette: 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Res. a taglio ( MPa ) Risultati taglio diretto: Risultati compressioni cicliche: 01/04/2023 0 10 20 30 40 50 60 Res. a compressione ( MPa )

Il MC90 fornisce metodi di previsione del comportamento a taglio:

• Scorrimento-tensione di taglio

• Scorrimento-apertura delle fessure

01/04/2023 Daniel Trento 7 ANALISI – Comportamento

taglio

a

0,000 0,005 0,010 0,015 0,020 0,025 0,030 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 Apertura delle fessure (mm) scorrimento (mm) 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 0,00 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0,12 Tensione di taglio (MPa) scorrimento (mm) Faccia 1 Faccia 2 MC90 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 0,00 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0,12 Tensione di taglio ( MPa ) scorrimento (mm) mix REF mix EAF mix EAF 0,000 0,005 0,010 0,015 0,020 0,025 0,030 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 Apertura delle fessure (mm) scorrimento (mm) mix REF

Il comportamento sperimentale a compressione ciclica può essere previsto:

01/04/2023 Daniel Trento 8

• Curve skeleton di GUO (1997) • Equazioni costitutive per carico ciclico 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 y x sperimentale Guo (1997) 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 y x sperimentale Guo (1997) mix REF

ANALISI – Compressione ciclica

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 y x Curva tensione-deformazione Curva skeleton mix EAF 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 y x sperimentale Eq. Costitutive carico ciclico

È possibile confezionare calcestruzzi più sostenibili utilizzando le scorie EAF;

• La resistenza a compressione, trazione e taglio dei calcestruzzi EAF è maggiore;

• I metodi di calcolo necessitano di validazione per poter essere applicati in questo caso.

I calcestruzzi di scorie EAF sono una possibilità per ridurre il consumo di materie prime in edilizia, ma è necessario approfondire la ricerca

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Daniel Trento 9 CONCLUSIONI 01/04/2023