Invecchiamento dei materiali Se è l'ora della pensione

I Quaderni Tecnici di YouTrade INVECCHIAMENTO E DIAGNOSTICA DEI MATERIALI

Anche il robusto cemento armato non è eterno. Come mattoni, travi di legno e perfino la pietra, si deteriora con il passare degli anni. Ci vuole manutenzione

EDILIZIA & COSTRUZIONI

QUANDO È L’ORA DELLA PENSIONE

Laterizio, legno, cemento, calcestruzzo: tutti i materiali che costituiscono un edificio o un’opera pubblica invecchiano. Non solo: possono deteriorarsi a causa di fattori particolarmente nocivi. Ma la tecnologia offre una risposta. E aumenta la sicurezza

di Daniele Menzio

Conoscere lo stato di salute dei materiali, il processo di invecchiamento e le possibili variazioni delle caratteristiche chimico-fisiche, permette di individuare il livello di degrado delle opere e valutare il rischio di compromissione della sicurezza per le strutture e per le persone. È l’unica attività preventiva possibile per ottenere le informazioni necessarie e mettere in attuazione tutte le azioni manutentive opportune per interrompere o rallentare il processo di degenerazione e, quindi, prevenire ulteriori problemi. Purtroppo, il processo di invecchiamento dei materiali, e quindi delle strutture, è inevitabile e irrisolvibile in termini assoluti. Una questione che appartiene alla storia delle opere realizzate dall’uomo, considerato che sin dalle origini il problema è sempre stato quello di selezionare i materiali più resistenti e ricercare le migliori soluzioni tecniche per costruire e mantenere il più a lungo possibile le opere. Oggi la varietà di materiali da costruzione è così ampia da consentire, con il supporto della tecnologia più avanzata, progetti ambiziosi e realizzazioni ardite. Eppure, nonostante il perfezionamento delle tecnologie costruttive, della rapidità di esecuzione e dei materiali innovativi, il problema comune di tutte le epoche resta pur sempre la questione tempo e la capacità dei materiali di resistere all’invecchiamento e alla degenerazione. Una questione da affrontare costantemente nella pianificazione delle attività di manutenzione, con la ricerca dei criteri più efficaci per conservare i materiali sotto il profilo estetico e funzionale, ma soprattutto per assicurare stabilità e sicurezza delle opere.

Il processo di degenerazione

Tutti i materiali, dai più remoti a quelli più evoluti, subiscono un processo di degenerazione con il passare del tempo. Ogni materiale ha un ciclo di vita, in base alla capacità di resistere all’azione dell’invecchiamento naturale che può ridursi in condizioni ambientali sfavorevoli, per progettazione non adeguata, per uso del manufatto o, ancora, per mancanza di manutenzione. È importante considerare anche l’assemblaggio di

DALLE PIRAMIDI AGLI STRALLI

I primi materiali da costruzione erano quelli più facilmente reperibili in natura, idonei per realizzare le prime opere costituite da semplici e rudimentali strutture di protezione dalle condizioni atmosferiche. Il legno è sicuramente uno dei primi materiali impiegati per realizzare strutture fisse, con tetti di protezione e palafitte di isolamento da terra. Poi, la pietra diventa il materiale da costruzione più solido e soprattutto duraturo, testimone delle grandi opere dell’umanità in epoche diverse, come i primi monoliti di Stonehenge e i pesanti blocchi squadrati delle Piramidi. Un’evoluzione importante che nelle diverse epoche porta a lavorazioni sempre più affinate, con la composizione di metalli e tecnologie costruttive sempre più evolute. Le straordinarie e mastodontiche forme per celebrare il culto nelle antiche civiltà, le strutture complesse delle città greche, le grandi architetture romane con la visione di una grande opera di ingegneria, sono tutte testimonianze di un percorso umano per lasciare un segno quasi indelebile della propria esistenza. Un segno tangibile che solo con la straordinaria conoscenza dei materiali e la sperimentazione delle tecniche costruttive si è potuto realizzare, rinnovando di volta in volta il modo di costruire. L’introduzione del laterizio di argilla, prima cruda e poi cotta, a fianco della più antica pietra, rivoluziona in epoca romana il muro come metodo edificatorio, rendendo possibile l’elevazione di edifici di quattro o cinque piani corredati da elementi lignei nelle parti alte, come nelle insulae. Il calcis structio, il conglomerato a base di calce e cenere vulcanica (pozzolana), antenato del più moderno calcestruzzo a base di cemento, i romani lo utilizzavano per colare in opera strutture anche complesse come muri, volte e cupole. Criteri costruttivi che si sono evoluti e perfezionati mantenendo tuttavia una riconoscibilità materica e strutturale fino alla seconda metà dell’Ottocento, quando la rivoluzione industriale ha reso possibile un cambiamento profondo. L’avvento di materiali innovativi come il cemento e il ferro contribuiscono allo sviluppo di nuove tecniche costruttive. Ferro, acciaio, vetro permettono lo slancio di nuove forme dell’architettura verticale, dapprima dimostrative come le grandi torri iperstatiche, poi con la realizzazione dei primi grattacieli e la sostituzione dei classici ponti in pietra con quelli sospesi in metallo, sostenuti da cavi e più recentemente da stralli. I nuovi materiali permettono un’evoluzione senza precedenti. Le strutture si trasformano per essere modellate in nuove forme architettoniche. Eppure molte invenzioni, che appaiono esclusive dell’epoca moderna, affondano le loro origini in periodi più remoti, nei principi costruttivi della romanità ancora attuali o nelle visioni Leonardesche che, nella straordinaria collezione di studi e disegni, ne anticipavano l’evoluzione strutturale.

materiali diversi, con caratteristiche e prestazioni differenti. Certamente la pietra, come materiale da costruzione, composto da aggregati minerali più o meno duri, ha una elevata capacità di resistere al tempo. Pietre più dure e coese presentano una resistenza caratteristica maggiore rispetto a quelle più porose. Anche il legno è caratterizzato da una maggiore resistenza in funzione della composizione caratteristica. Legni duri sono più resistenti di quelli dolci, ma per essere idonei alla costruzione devono possedere caratteristiche adeguate secondo il principio di durabilità naturale di ciascuna specie. Alcune opere in legno, in particolari condizioni favorevoli, possono durare migliaia di anni, mentre in altri casi la degenerazione avviene in pochi decenni. Naturalmente molto dipende anche dalla messa in opera, dalle condizioni ambientali e dal trattamento periodico di conservazione. Di sicuro, uno dei materiali più rivoluzionari per la sua modellabilità e resistenza si è invece rivelato più delicato rispetto alle aspettative: il cemento armato basato sulla combinazione di calcestruzzo e barre di acciaio con una durabilità caratteristica di tipo fisico e meccanico. Della composizione di cemento, acqua e aggregati inerti con barre di acciaio oggi si conoscono i limiti e le cause che compromettono la stabilità di una struttura. Si sa che un’opera in cemento armato ordinario ha un ciclo di vita variabile tra i 50 e i 100 anni al massimo nel caso di grandi opere e di strutture precompresse. Ma è la condizione di conservazione del calcestruzzo rispetto all’ambiente e al clima, all’azione del degrado chimico e fisico e agli effetti della corrosione sul metallo delle armature, che determina la durabilità e, quindi, la sicurezza. Gli effetti della corrosione si manifestano in tutte le strutture metalliche, più riconoscibili quando esposte rispetto a quelle latenti del cemento armato. Il degrado e il controllo

Il controllo dello stato di salute dei materiali e, quindi, delle strutture negli ultimi decenni, si è diffuso con approfondite metodologie di monitoraggio nelle opere geotecniche, nelle strutture ingegneristiche di ponti, viadotti e gallerie e nell’edilizia civile. La verifica dei materiali, nelle diverse fasi del ciclo di vita, permette di analizzare i dati sull’effettivo comportamento di una struttura rispetto ai requisiti di base e alla sua capacità di continuare a resistere alle sollecitazioni per le quali l’opera è stata progettata. Le cause del degrado nei materiali da costruzione possono essere superficiali (se dipendenti da situazioni ambientali, condizioni atmosferiche o agenti inquinanti) e interstiziali (se derivanti dalle caratteristiche dei materiali, dalle tecnologie impiegate o da errori di progettazione o di realizzazione). È facile comprendere che gli effetti superficiali sono evidenti a una semplice ispezione visiva con i dovuti approfondimenti, ma quando le anomalie si manifestano all’interno di un materiale i controlli diventano più difficili e complessi. Oggi la tecnologia consente di eseguire analisi di monitoraggio e controllo con la diagnostica, avvalendosi di strumenti che permettono di eseguire analisi anche sofisticate, come termografie ed endoscopie delle strutture murarie o come carotaggi, pacometrie o sclerometrie per conoscere lo stato di salute del cemento armato, solo per citarne alcune. Prima di entrare nel merito di alcune metodologie di indagine più utilizzate, può essere utile un approfondimento sulle cause e gli effetti che si determinano in alcuni materiali più utilizzati nelle opere di edilizia civile e infrastrutturale come malte, intonaci e cemento armato.

Le cause più comuni dell’invecchiamento

Alcuni fenomeni sono facilmente riconoscibili e rappresentano campanelli di allarme che devono essere riconosciuti, individuandone le cause per poter mettere in atto i rimedi più adeguati. Fenomeni che, se non controllati, possono determinare danni importanti fino a compromettere nel tempo la stabilità delle strutture. In primo luogo verificando se gli effetti dipendono da cause naturali, meccaniche o chimico-fisiche. Tra i fenomeni naturali, uno dei più frequenti è la presenza di umidità derivante da assorbimento di acqua, come infiltrazioni da pioggia o risalita capillare o, ancora, condense. Il problema dell’assorbimento può essere presente e molto insidioso nelle malte e negli intonaci, così come nel calcestruzzo, ma deve essere riconosciuto e distinto. Nel caso di infiltrazioni molto dipende dall’esecuzione dell’opera e dal livello di protezione, mentre il fenomeno della risalita capillare varia in funzione dell’ambiente e del grado di igroscopicità e porosità caratteristica del materiale. Materiali coesi assorbono meno di materiali porosi, ma questo non significa che siano più resistenti nel tempo. Per esempio, i laterizi sono più esposti al problema dell’assorbimento rispetto ai materiali lapidei, che invece comprendono una grande varietà di composizioni e consistenze con differenti capacità di resistenza. Nella pietra la resistenza alla compressione dipende dalla densità, ma agli agenti atmosferici dalla porosità. Quest’ultima caratteristica determina il grado di assorbimento e, in linea di principio, si può affermare che pietre più dure e coese resistono di più agli effetti del tempo di quelle porose.

Effetto inquinamento

La presenza di umidità può determinare nel tempo fenomeni di condensa, superficiale o interstiziale, con le conseguenze note nei materiali porosi e di corrosione umida nei materiali metallici e nelle armature. Tra le cause naturali più legate all’inquinamento del nostro tempo, vi è sicuramente il problema delle piogge acide derivanti dalla combinazione di acqua e anidride carbonica (CO2), che comporta una variazione del pH naturale della pioggia e la trasformazione in acido carbonico. Una situazione che provoca un’azione aggressiva sui materiali da costruzione, in particolare su pietra e metallo, con processi di ossidazione e carbonatazione o di solfatazione nei materiali calcarei, per la combinazione delle piogge con le piccole quantità di anidride solforosa e solforica presenti nell’aria. L’assorbimento di acqua

L’assorbimento di acqua nei materiali deve essere valutato in funzione dei processi con i quali si manifesta e in base alla temperatura ambientale. L’effetto più ricorrente è la formazione di efflorescenze saline. L’azione disgregativa ha una relazione molto intima con la presenza di acqua e la cristallizzazione di sali nei pori. Come si è detto, l’acqua non è pura, ma contiene sali disciolti che, nel passaggio per capillarità e assorbimento, si depositano nei pori del materiale. Il cambiamento nello stato fisico dell’acqua, da liquido a solido (gelo) o da liquido ad aeriforme (evaporazione) secondo la temperatura, determina un aumento della pressione nei pori e i sali presenti, che allo stato liquido erano idrosolubili, tendono a essiccare e a cristallizzare, con un aumento di volume e una conseguente forza di espansione che può essere superiore alla resistenza del materiale. Il processo degenerativo del materiale è quindi una conseguenza prevedibile dell’evaporazione. Un fenomeno che può presentarsi in diverse aree della sezione di un materiale, in dipendenza della velocità di evaporazione. Si possono verificare efflorescenze superficiali quando il processo di evaporazione è lento e i sali (allo stato solubile) attraversano per capillarità la sezione verso la superfice. Si possono verificare invece efflorescenze interstiziali quando il processo di evaporazione avviene con troppa rapidità e la cristallizzazione dei sali resta interstiziale. In questo caso, la linea di demarcazione tra la parte asciutta e quella umida diventa le sezione debole che può fratturarsi determinando la degenerazione e il distacco del materiale. È importante anche conoscere la tipologia dei sali che nella fase di cristallizzazione si depositano per precipitazione. I più comuni possono essere quelli di carbonato di calcio, ma anche i cloruri, i solfati o i nitrati. Meno frequenti, invece, sono i sali di nitrato di potassio, comunemente conosciuti come di salnitro, che per formarsi e cristallizzare necessitano di condizioni ambientali particolari con una concentrazione sufficiente di ammoniaca ossidabile derivante da sostanze azotate in decomposizione.

Come invecchia il calcestruzzo

Il processo di carbonatazione trova ampia diffusione nei materiali che derivano da carbonato di calcio, ovvero i leganti di calce e cemento e il

calcestruzzo, largamente impiegato nelle opere di cemento armato. Il calcestruzzo proporzionato correttamente presenta un Ph fortemente alcalino (circa 12,5-13). Una prerogativa del legante di generare, dopo la fase di getto, la formazione di una sottile patina di copertura dei ferri delle armature, come una sorta di pellicola di protezione. Un fenomeno che rende il ferro passivato, ma che tende a diminuire con il passare del tempo, a causa della reazione tra l’anidride carbonica (CO2) e l’idrossido di calcio - Ca (Oh)2 - presente nel calcestruzzo, generando carbonato di calcio e acqua (CO2+Ca(Oh)2 → CaCO3+H2O). La fessurazione del calcestruzzo favorisce la penetrazione di ulteriore vapore acqueo e anidride carbonica, alimentando di nuovo il ciclo di ossidazione dei ferri e quindi di corrosione. Il fenomeno della carbonatazione può avere effetti importanti quando il Ph del cemento scende sotto valori prossimi a 8,5. Un aspetto che non influisce direttamente su resistenza e durezza del materiale: al contrario, in una prima fase ne migliora anche le prestazioni, ma con il passare del tempo i ferri delle armature vengono esposti all’ossidazione e alla corrosione. La conseguenza è la contrazione del calcestruzzo e quindi la fessurazione, anche in profondità. Il ferro, sottoposto a ossidazione e a corrosione in fase avanzata, può aumentare il proprio volume fino a cinque volte, generando forti pressioni nel calcestruzzo e conseguenti lesioni per sgretolamento. Un processo che diventa irreversibile quando la perdita dello spessore cosiddetto copriferro espone ulteriormente le armature agli agenti atmosferici aumentando la reazione corrosiva e, quindi, distruttiva del ferro che tende letteralmente a decomporsi.

Aggressioni chimiche del calcestruzzo

Vi sono anche altri rischi derivanti dal sottosuolo, che possono compromettere la stabilità del calcestruzzo come l'assorbimento per capillarità. I solfati si possono trovare in natura nelle acque e nei terreni, per accumulo di sedimenti affioranti, ma anche per decomposizione biologica di sostanze organiche contenenti zolfo. In questo caso lo ione solfato (diverso da quello di calcio) reagisce con la calce a seguito dell’idratazione del clinker di Portland generando aumento di volume e quindi tensioni di trazione. Le reazioni possono essere degenerative con il fenomeno della fessurazione per Ettringite (il temine deriva dal sale di Candlot), che può essere di tipo secondario quando non è distruttiva o primario con la formazione di importanti lesioni proprio dovute all’attacco solfatico o, ancora, con il fenomeno dello sgretolamento per Thaumasite (in questo caso è il nome di un minerale del gruppo dell’ettringite scoperto nel 1878). Il termine per estensione definisce proprio il processo degenerativo seguente alla reazione tra il solfato di calcio e i silicati idrati di calcio, che si formano durante l’idratazione del cemento di Portland (attacco solfatico). Una reazione che avviene solo nel caso di basse temperature (0-10 °C) e in condizioni di elevata umidità (umidità relativa > 95%), e causa una riduzione, fino alla scomparsa, dei silicati idrati di calcio da cui dipende il potere legante del cemento. Anche se gli effetti possono sembrare apparentemente simili, perché la degenerazione del calcestruzzo e la corrosione del ferro hanno come causa l’assorbimento d’acqua, è fondamentale distinguere le cause. Basti pensare ad alcune strutture autostradali o ferroviarie in cemento armato che presentano effetti degenerativi del calcestruzzo apparentemente simili, ma differenti per causa: la base dei piloni in prossimità del terreno può essere interessata da assorbimento capillare e reazione solfatica, mentre

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Lavorazione fino: 60 m2/h Lavorazione gra ato: 60 m2/h Lavorazione grezzo: 50 m2/h Lavorazione premiscelati: 50 m2/h Raschiatura e carteggiatura tinte: 40 m2/h.

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Head 10 m. Performances 18 lt. according to the kind of material, rotor, stator Granulometry From 0 to 4 mm. (Suitable rotor, stator)

Camera di miscelazione estraibile per perfetta pulizia di materiali agressivi, tipo colla da cappotto. La stessa è al suo interno trattata per e etto anti abrasione ed un e etto anti adesione (Brevettato).

Mixing chamber extractable for perfect cleaning also for aggressive materials, like “cappotto glue. Inside the chamber has a special treatment for anti abrasion e ect and anti adhesion e ect (Patented).

le opere in elevazione da assorbimento per infiltrazioni da acqua piovana.

La diagnosi nei materiali da costruzione

La diagnostica nelle costruzioni oggi permette di individuare le cause di degrado dei materiali e di pianificare gli interventi più opportuni per risolverle. Una disciplina che si avvale dell’impiego di strumenti, tecniche e metodologie di indagine, dalle più semplici e immediate, come l’analisi visiva, fino ai monitoraggi strumentali con l’ausilio di sofisticate apparecchiature con procedimenti non invasivi o anche parzialmente distruttivi nei casi più difficili. Le analisi sui materiali hanno subito una rivoluzione tecnica e tecnologica con strumenti sempre più affidabili, ma l’obiettivo resta sempre quello di determinare le cause del degrado e le possibili soluzioni per limitarne gli effetti degenerativi con adeguati interventi di recupero e risanamento. Per esempio, l’endoscopia permette di analizzare le condizioni stratigrafiche di una muratura per conoscere realmente la tipologia costruttiva e le caratteristiche morfologiche. La termografia permette di verificare la condizione in opera di isolamento termico e dei punti di condensazione di una parete. L’ igrometria consente di individuare la percentuale di umidità nelle strutture verticali e orizzontali, con la semplice rilevazione del tasso di imbibizione del materiale poroso attraverso un contatto di tipo dielettrico o magnetico senza alcuna invasione della sezione con sonde o elettrodi. La diagnostica, insomma, è diventata, soprattutto negli ultimi decenni, il riferimento scientifico, alla portata di molti tecnici, utile per stabilire lo stato di salute dei materiali e delle strutture, con lo scopo di valutarne il grado di degenerazione che potrebbe compromettere la stabilità e la sicurezza delle strutture e delle persone. Il caso del cemento armato

Nell’ambito del cemento armato, invece, servono indagini che permettano di sondare la resistenza del calcestruzzo e la consistenza del ferro. La sclerometria verifica la resistenza a compressione del calcestruzzo, attraverso la determinazione della durezza d’urto fornita dallo sclerometro a contatto, mentre la pacometria permette, con una buona precisione, di rilevare la posizione e la dimensione dei ferri di armatura nonché lo spessore del copriferro. Tra le indagini parzialmente distruttive vi è sicuramente la tecnica del carotaggio, che permette il campionamento di una sezione del materiale negli strati interstiziali della struttura. In questo caso è importante conoscere la profondità di carbonatazione del calcestruzzo per comprenderne il livello di degenerazione. La prova di carbonatazione si può determinare mediante la prova alla fenolftaleina (metodologia definita dalla norma Uni 9944:1992) che permette di rilevare il Ph del calcestruzzo. Il procedimento utilizza le proprietà del reagente che in ambiente basico vira al rosso magenta, evidenziando le zone a elevata alcalinità ricche di calce (PH>9), mentre rimane incolore nelle sezioni a Ph inferiore dove il calcestruzzo risulta carbonatato.

La manutenzione

La manutenzione è la soluzione unica e praticabile per allungare il ciclo di vita dei materiali e, quindi, delle opere. Si tratta di una disciplina applicabile a molteplici ambiti per assicurare l’efficienza e la durabilità di elementi, oggetti e materiali. Nel settore delle costruzioni, sia infrastrutturale sia edilizio civile, la funzione della manutenzione costituisce la tecnica di base per mantenere l’opera in buono stato di conservazione e di efficienza, evitando il degrado dei materiali. La manutenzione programmata muove dallo sviluppo del processo strategico delle attività di mantenimento di efficienza dei sistemi di produzione. Con il Novecento si afferma una diversa visione della produzione industriale, che coinvolge anche i processi manutentivi uscendo dagli schemi di tipo artigianale che avevano invece caratterizzato il periodo precedente. L’impatto bellico mondiale contribuisce a imprimere un’accelerazione in tutti i settori della produzione industriale dalla siderurgia alla meccanica passando per la componentistica, solo per citare quelli dimensionalmente più importanti. Il coinvolgimento del settore delle costruzioni è quasi automatico, considerando che la produzione edilizia assume sempre più un carattere industriale, almeno nelle infrastrutture e nei grandi edifici. Il sistema industriale può assicurare una produzione costante e di qualità solo con la pianificazione di protocolli manutentivi definiti. Il successivo passaggio di alcuni settori dei trasporti tra ferroviari, aerei e navali ad un sistema internazionale di routine quotidiana ha ulteriormente definito l’importanza della manutenzione come una tecnica di abilitazione formativa. Il concetto di manutenzione in edilizia, in un certo senso, riprende i principi, le pianificazioni tecniche e strategiche tipiche del settore industriale adattandole alle caratteristiche dell’opera e alla tipologia degli interventi. La pianificazione manutentiva programmata nel settore industriale diventa preventiva per evitare la possibile manifestazione di un problema. Così deve essere anche nel settore edile, sia nelle infrastrutture che negli edifici pubblici e privati industriali e residenziali, con una classificazione

SE L’ANAS IMITASSE I ROMANI

Le tecniche manutentive non rappresentano certo una novità, dato che da sempre accompagnano le opere realizzate dall’uomo. Certamente le tecniche di intervento nel corso del tempo e con il progredire delle tecnologie hanno assunto caratteri e condizioni diverse. Già i Greci utilizzavano dei programmi scritti di manutenzione per mantenere in efficienza le strutture di supporto dell’acqua per il fabbisogno della città con una particolare attenzione per la cura degli edifici. I Romani pianificavano con estremo rigore la manutenzione delle strutture degli acquedotti in tutte le città dell’impero, con una cura così particolare che ha permesso il mantenimento di alcune opere in uno straordinario stato di conservazione fino ai giorni nostri, come parte dell’attuale sistema idrico di Roma. Le stesse strade che servivano per muovere le legioni e spostare le macchine belliche durante il periodo di espansione dell’impero, oltre a permettere lo sviluppo del primo vero e imponente sistema logistico di assemblaggio e trasporto, erano realizzate con procedimenti di calcificazione del sedime così accurati da durare per anni, ma che necessitavano di una costante manutenzione che procedeva in modo programmatoe organizzato. Solo l’inadempienza e la perdita della pianificazione manutentiva del periodo più oscuro e decadente del Medioevo ha trasformato un sistema di strade costruite e mantenute fino ad allora con una meticolosa capacità in uno stato di abbandono desolante. Dopo il processo manutentivo della romanità il trasferimento delle capacità non era più stato codificato con metodologie e tecniche apprendibili, se non attraverso la pratica tramandata con l’esperienza del cantiere o della bottega artigiana. Anche per le tecniche manutentive così come per i materiali, sarà poi la rivoluzione industriale del periodo ottocentesco a stimolare le condizioni di una cultura della manutenzione. Il nuovo sistema delle macchine, con la produzione a ciclo continuo, necessitava di una costante attività di controllo e manutenzione per dare continuità di funzionamento e maggior rendimento. Il concetto economico di vantaggio derivante dalla produzione continua apriva lo spazio per una pianificazione programmata e di protocolli di formazione e addestramento sulle tecniche di intervento.

tipologica costruttiva e di età, tra nuovi, obsoleti e fatiscenti. Decisamente un metodo di pianificazione razionale ed efficiente, che trova ancora un’applicazione molto ridotta nel mondo delle costruzioni residenziali, particolarmente eterogeneo e frazionato nelle proprietà e nelle decisioni dei protocolli manutentivi programmati, anche se ormai la pianificazione manutentiva è riconosciuta come l’unico metodo di conservazione.

Il monitoraggio intelligente

La questione della manutenzione in edilizia si affianca ad altri due filoni di grande attualità proiettati con lo sguardo al futuro: i materiali da costruzione innovativi e il monitoraggio intelligente. Da una lato lo sviluppo dei materiali da costruzione più sostenibili, per essere compatibili con l’ambiente e la sicurezza per la salute, dall’altro l’impiego delle tecnologie innovative per il controllo e il monitoraggio evoluto. Già negli ultimi decenni la chimica ha portato una serie di innovazioni con lo sviluppo di nuovi materiali dapprima con l’introduzione dei polimeri e delle fibre, che ha determinato un nuovo approccio anche della pratica di cantiere, poi con l’introduzione di additivi in grado di modificare alcune funzioni rispetto alle condizioni ambientali per temperatura, luminosità, umidità, etc. Lo studio dei geopolimeri a base di alluminosilicati e la ricerca di fibre ultraresistenti come il carbonio, derivanti dai materiali compositi del settore aerospaziale, potrebbero sostituire la combinazione calcestruzzo e ferri di armatura per un cemento armato più stabile nel tempo ed esente da fenomeni di corrosione. La nanotecnologia, per esempio, ha introdotto applicazioni particolari nell’ambito dei materiali porosi per il controllo della permeabilità e nell’isolamento termico per la riduzione degli spessori, anche con la ripresa dalle sperimentazioni e degli impieghi aerospaziali nel trattamento del silicio insufflato per la realizzazione degli aerogel. Oppure, alcuni leganti idraulici, che possono reagire in particolari condizioni come i cementi fotocatalatici o i calcestruzzi che si rigenerano con l’azione batterica. Proprio in questa direzione recenti studi su laterizi e calcestruzzi, denominati «viventi», hanno dimostrato che, attraverso l’inoculazione di una soluzione di cianobatteri fotosintetici in determinate condizioni di temperatura e umidità, sussiste la capacità di assorbire anidride carbonica anidride carbonica e produrre carbonato di calcio, componente del calcare e del cemento. Oggi può sembrare fantascienza, ma si tratta di una realtà più vicina di quanto si possa pensare. La chimica applicata al settore edile e la ricerca di una sostenibilità sempre più vicina alla natura apre una nuova frontiera alla biologia. Oppure parlare di materiali a cambiamento di fase perché dotati della capacità di modificare il proprio stato fisico, da liquido a solido e viceversa, con il rilascio e l’assorbimento di calore. Si potrebbe aprire un capitolo solo dedicato all’innovazione tecnologica, ma non è tema di questo quaderno tecnico, mentre un cenno particolare merita sicuramente l’affiancamento combinato tra elettronica e informatica nell’era della rivoluzione industriale 4.0, che individua materiali di ultima generazione cosiddetti smart. Una condizione che rileva la capacità di un materiale di passare da una condizione statica a una dinamica semplicemente reagendo a stimoli esterni con una variazione delle caratteristiche fisico-meccaniche, chimiche e termiche. E poi il monitoraggio intelligente in questa direzione apre le porte alle tecnologie abilitanti. Con l’avvento di Internet of things, è già in fase avanzata la sperimentazione che potrebbe vedere in un futuro che è già presente l’impiego della sensoristica per la comunicazione in rete tra oggetti, soprattutto pensando alle strutture delle opere pubbliche, ma anche degli edifici, con il monitoraggio intelligente nei materiali di ultima generazione. L’introduzione nel settore edile della sensoristica always-on per la connessione in rete con le tecnologie wireless, è già in fase molto avanzata di sperimentazione. Il monitoraggio delle opere infrastrutturali come ponti, viadotti, gallerie, dighe, che in questi ultimi decenni sta denunciando i limiti di durabilità e sicurezza dovuti all’invecchiamento dei materiali, in particolare del cemento armato, è ormai una realtà.