Self healing capacity of fibre reinforced cementitious composites improved by using of crystalline admixture. Capacità di autoriparazione di compositi cementizi fibrorinforzati mediante l'utilizzo di additivi cristallini

The durability of the structures has always been an object of study, in particular the reduction of costs due to the maintenance of the performance characteristics of the structures over time. In a period when the concept of sustainability is becoming increasingly important, one of the main objectives to be achieved in the project conception and design is the possibility to build structures and infrastructures with longer lifetime and lower necessity of maintenance. This has led to the application of the concept of self-repairing materials on the construction field, in particular for concrete structures. The opening of the cracks and the consequent penetration of harmful agents within the cement matrix is the main cause of the degradation of the concrete and the steel reinforcement. The objective of this research was to investigate how the addition of a crystalline admixture can improve the inherent ability of the concrete to close the cracks. It has been prepared an experimental plan focused on: the production of a controlled damage, evaluation of the generated crack width and measurement of the permeability in the damaged samples. After being placed to different curing conditions, the parameters studied in the initial phase were evaluated again to get the conclusions. The use of the crystalline admixture has a positive effect on the variation of permeability in all the studied curing conditions, instead for those in contact with air at different temperatures and relative humidity, the continuous hydration of cement particles was able to oppose to shrinkage phenomenas and allowed the permeability decrease. Considering the submerged structures those most susceptible to degradation in case of cracking, the use of such admixtures brings an increase of the structure’s lifetime and a reduction of the maintenance requests, with a consequent total cost decrease that compensates the higher initial cost.

La durabilità delle strutture è da sempre stata oggetto di studi, in particolare per la riduzione dei costi dovuti al mantenimento delle caratteristiche prestazionali delle strutture stesse nel tempo. In un periodo in cui il concetto di sostenibilità sta acquistando sempre più importanza, la possibilità di realizzare strutture ed infrastrutture caratterizzate da vita utile più estesa e con ridotte necessità manutentive, diventa un obiettivo fondamentale della concezione e progettazione delle suddette opere. Ciò ha portato all’applicazione del concetto di materiali autoriparanti, già utilizzato in altri campi, nell’ambito edilizio, in particolare per le strutture in calcestruzzo. L’apertura delle fessure e la conseguente penetrazione di agenti dannosi all’interno della matrice cementizia, è la principale causa del degrado sia del calcestruzzo sia delle armature in acciaio. L’obiettivo di questa ricerca è stato quello di studiare come l’aggiunta di un additivo cristallizzante possa migliorare la capacità, intrinseca del calcestruzzo, di chiudere le fessure. È stato predisposto un piano sperimentale incentrato sulla produzione di un danno controllato, la valutazione della ampiezza di fessura generata e la misurazione della permeabilità nei campioni danneggiati. Dopo averli sottoposti a diversi ambienti di cura, sono stati valutati nuovamente i parametri studiati in fase iniziale e tratte le conclusioni. L’utilizzo dell’additivo cristallino ha influito positivamente sulla variazione della permeabilità in tutti gli ambienti studiati. È stata raggiunta la quasi completa chiusura delle fessure negli ambienti in cui i campioni sono stati a contatto con acqua liquida, mentre in quelli a contatto con aria a diverse temperature e umidità relative, la continua idratazione delle particelle di cemento è riuscita a contrastare fenomeni di ritiro e ha permesso, anche se in minor misura, la diminuzione della permeabilità. Ritenendo le strutture immerse quelle più soggette al degrado in caso di fessurazione, l’uso di tali additivi porta a un aumento della vita utile e a una riduzione della manutenzione, con conseguente diminuzione dei costi totali che possono compensare il maggior costo iniziale.