Comportamento a corrosione di armature in calcestruzzo con aggregati di asfalto riciclato (RAP)

The use of concrete in reinforced structures has a significant environmental impact, as cement production generates approximately 7% of global CO₂ emissions, and the extraction of natural aggregates consumes considerable natural resources. To mitigate this impact, scientific research is focusing on specialized types of concrete that incorporate recycled materials to ensure not only the required performance in terms of workability and mechanical strength but also durability, which is essential for sustainable effectiveness. Among the recycled materials, Reclaimed Asphalt Pavement (RAP) - a byproduct of asphalt pavement maintenance - is potentially interesting. Composed of bitumen and aggregates, RAP can be partially recycled for new asphalt production, but alternatively, it can be used as aggregate in concrete, reducing the use of virgin raw materials and the disposal costs of waste materials. Although using RAP in concrete shows promise for environmental and economic benefits, only a few studies have thoroughly investigated its durability. The research project, which includes the experimental study conducted in this thesis, originated from these needs. The study involved preparing various mixes with varying RAP percentages (0%, 60%, and 100%), water-to-cement ratios (0.45 and 0.65), and two types of cement (CEM II/A-LL42.5R and CEM IV/A(P-V)42.5N-SR). The experimental study demonstrated the potential to use RAP aggregate as a partial replacement for conventional aggregates in constructing reinforced structures. Such concrete can ensure the passivation of embedded reinforcement. However, it remains essential to investigate the behavior of reinforced concrete under different exposure conditions, specifically addressing the issue of carbonation and chloride-induced corrosion. The aim of this thesis is to study carbonation and chloride corrosion in different types of reinforcement (carbon steel, galvanized steel, and stainless steel types 23-04 and 304) in contact with concrete mixes containing full or partial RAP aggregate replacement, exposed to varying environmental conditions. Specifically, this thesis continued electrochemical tests conducted on numerous reinforced samples differing in mix composition, reinforcement type, and exposure conditions.

L'uso del calcestruzzo per strutture armate ha un rilevante impatto ambientale, poiché la produzione di cemento genera circa il 7% delle emissioni globali di CO₂ e l'estrazione degli aggregati naturali consuma molte risorse naturali. Per ridurre tale impatto del calcestruzzo, la ricerca scientifica si sta concentrando su calcestruzzi speciali, che incorporano materiali riciclati per garantire, non solo, le prestazioni richieste in termini di lavorabilità e resistenza meccanica, ma soprattutto di durabilità se vogliamo che siano efficacemente sostenibili. Tra i materiali di recupero, il RAP (Reclaimed Asphalt Pavement), prodotto derivante dalla manutenzione delle pavimentazioni d’asfalto, è potenzialmente interessante. Composto da bitume e aggregati, in piccola parte può essere riciclato per creare nuovo asfalto ma, in alternativa, può essere utilizzato come aggregato per calcestruzzi, riducendo il consumo di materie prime vergini e i costi di smaltimento dei materiali di scarto. Sebbene l’utilizzo del RAP nel calcestruzzo sia promettente per vantaggi ambientali ed economici, solo pochi studi ne hanno esplorato a fondo la durabilità. Da queste esigenze nasce il progetto di ricerca in cui si inserisce lo studio sperimentale condotto in questo elaborato di tesi. La ricerca ha previsto la realizzazione di diverse miscele, che differiscono per percentuali variabili di RAP (0%, 60% e 100%), rapporto acqua-cemento (0,45 e 0,65) e due tipi di cemento (CEM II/A-LL42.5R e CEM IV/A(P-V)42.5N-SR). Dallo studio sperimentale è emersa la possibilità di utilizzare l’aggregato RAP in parziale sostituzione degli aggregati ordinari per realizzare strutture armate. Tali calcestruzzi sono in grado di garantire la passivazione delle armature a contatto con essi. Vi è però la necessità di indagare il comportamento dei calcestruzzi armati in funzione delle condizioni di esposizione, studiando, quindi, il problema della corrosione da carbonatazione e da cloruri. Nel dettaglio lo scopo di questa tesi consiste nello studio della corrosione da carbonatazione e da cloruri di differenti tipologie di armature (acciaio al carbonio, acciaio zincato e acciaio inossidabile 23-04 e 304) a contatto con calcestruzzi realizzati sostituendo completamente o parzialmente gli aggregati ordinari con RAP, esposti a diverse condizioni ambientali. In particolare, questa tesi ha proseguito le prove elettrochimiche svolte sui numerosi provini armati differenti per miscela, tipologia di armature e condizioni di esposizione.