Ultra high durability concrete : metodologie di valutazione della capacità di autoriparazione delle fessure in condizioni ambientali aggressive

Structure durability is getting more and more relevant, especially for the aspects related to production processes sustainability, cost cutting and maintenance reduction. The opportunity of using materials that can limit the need for maintenance interventions for building structures and infrastructures designed to have a large lifespan is an extraordinary innovation. Self-healing materials, capable of triggering autogenous healing processes in the event of cracking, even in aggressive operating conditions, have been conceived for this purpose. As part of H2020 ReSHEALience, the UHDC material has been combined with features deriving from the use of fibres and from components designed to improve self-healing if the material presents cracks and deterioration. The aim of this research is to evaluate the self-healing capabilities of different UHDC mixtures obtained by adding nanocomponents exposed to aggressive agents, including chlorides and sulphates. Other aspects that contribute directly and indirectly to the autogenous healing of the material, such as the exposure time, the width of cracks and the presence of fibres, have been evaluated as well. An experimental plan has been prepared involving the inspection of the damage and specifically the measuring of width of the cracks and their survey. After the exposure, the same parameters are evaluated again to obtain the results of this study. In general, the behaviour of UHDC is positive to all aggressive conditions and the presence of nanocomponents improves the self-healing capabilities, enabling the material to achieve optimal results in a relatively short exposure time.

La durabilità delle strutture è un argomento che sta acquisendo sempre maggior rilievo, soprattutto per gli aspetti legati alla sostenibilità del processo costruttivo e del contenimento dei costi e del numero di interventi di manutenzione delle strutture. La possibilità di utilizzare materiali che limitino la necessità di interventi manutentivi è un’innovazione da non sottovalutare per la costruzione di strutture e infrastrutture progettate per avere una vita di servizio estesa. A tal fine sono stati concepiti materiali autoriparanti, capaci di innescare processi di guarigione autogena nel caso di fessurazioni, anche laddove esposti a scenari di servizio aggressivi. Nell’ambito del progetto H2020 ReSHEALience si sono congiunti nel materiale UHDC i benefici derivanti dall’utilizzo delle fibre all’impiego di particolari componenti atti a favorire, qualora il materiale dimostri fessurazioni e deterioramenti, il fenomeno del self-healing, ovvero delle capacità di guarigione autogena. L’obiettivo di questa ricerca è stato quello di valutare in termini di self-healing il comportamento di tre differenti miscele di UHDC, ottenute tramite l’aggiunta di nano-componenti, in condizioni di esposizione aggressive, comprendenti l’attacco di cloruri e solfati. Inoltre, sono stati valutati altri aspetti che concorrono alla guarigione autogena del materiale in maniera diretta e indiretta, come il tempo di esposizione, l’ampiezza delle fessure e la presenza di fibre. È stato predisposto un piano sperimentale incentrato sul controllo diretto dell’entità del danno in termini di ampiezza di fessura generata e conseguente rilievo delle fessure. Dopo aver sottoposto i campioni alle diverse esposizioni, sono stati valutati nuovamente i parametri rilevati in fase iniziale. In generale il comportamento dell’UHDC risulta positivo in tutte le condizioni di esposizione, la presenza delle nano-componenti amplifica le capacità di self-healing del materiale, permettendo il raggiungimento di risultati ottimali in un tempo di esposizione relativamente breve.