Liberato FERRARA Politecnico di Milano I conglomerati cementizi di fronte alle sfide sociali ed ambientali

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Amerigo Abbate
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1 Liberato FERRARA Politecnico di Milano I conglomerati cementizi di fronte alle sfide sociali ed ambientali Milano, 10 marzo 2017 In collaborazione con

2 Dall innovazione alle applicazioni: una non facile sfida

3 Dall innovazione alle applicazioni: una non facile sfida

4 d.c. Exegi monumentum aere perennius

5 d.c. Il primo esempio, ancora esistente, di struttura «functionally graded»!

6 m Citius, altius, fortius H = 343 m L = 2460 m

7 L innovazione deve far risparmiare?: innovazione di prodotto

8 L innovazione deve far risparmiare?: innovazione di prodotto Supplementary cementitious materials Pozzolane Ceneri volanti Loppe Fumo di silice

9 L innovazione deve far risparmiare?: innovazione di prodotto Alkali activated binders

10 L innovazione deve far risparmiare?: innovazione di prodotto Aggregati non naturali Aggregati da calcestruzzo riciclato Aggregati da PET riciclato Aggregati da pneumatici riciclati

11 L innovazione deve far risparmiare?: innovazione di prodotto additivi 1 µm 10 µm costituenti micro/nano-scala fibre

12 L innovazione deve far risparmiare?: innovazione di prodotto fibre da PET riciclato da pneumatici esausti...

5 600 Slag 500 Water 200 Superplasticizer 27,5 (l/m 3 ) Sand 0-2 mm 983 Straight steel

13 L innovazione deve far risparmiare?: innovazione di prodotto Constituent Dosage (kg/m 3 ) Cement type I Slag 500 Water 200 Superplasticizer 27,5 (l/m 3 ) Sand 0-2 mm 983 Straight steel fibres (l f = 13 mm; df = 0.16 mm) 100 Quanto costa 1 m 3 di questo materiale? Euro/m 3 50% binders, 35% fibre, 10% additivo, 5% sabbia e acqua

5 600 Slag 500 Water 200 Superplasticizer 27,5 (l/m 3 ) Sand 0-2 mm 983

14 L innovazione deve far risparmiare?: innovazione di processo Constituent Dosage (kg/m 3 ) Cement type I Slag 500 Water 200 Superplasticizer 27,5 (l/m 3 ) Sand 0-2 mm 983 Straight steel fibres (l f = 13 mm; df = 0.16 mm) 100 Cosa riesco a fare con 1 m 3 di questo materiale? courtesy prof. Marco di Prisco

15 L innovazione deve far risparmiare?: innovazione di processo/concetto? Constituent Dosage (kg/m 3 ) Cement type I Slag 500 Water 200 Superplasticizer 27,5 (l/m 3 ) Sand 0-2 mm 983 Straight steel fibres (l f = 13 mm; df = 0.16 mm) 100 Cosa riesco a fare con 1 m 3 di questo materiale? (a) traditional solution (b) new design scheme

16 L innovazione deve far risparmiare?: innovazione di processo/concetto? Cosa riesco a fare con 1 m 3 di questo materiale? LRT transit station Calgary

17 L innovazione deve far risparmiare?: innovazione di processo/concetto? Cosa riesco a fare con 1 m 3 di questo materiale? LRT transit station Calgary

18 L innovazione deve far risparmiare?: innovazione di processo/contesto? Cosa riesco a fare con 1 m 3 di questo materiale? Pedestrian bridge Sherbrooke

19 L innovazione deve far risparmiare?: innovazione di processo/concetto? Cosa riesco a fare con 1 m 3 di questo materiale? Pedestrian bridge, Universitè de Sherbrooke

20 L innovazione deve far risparmiare?: innovazione di processo/concetto? Cosa riesco a fare con 1 m 3 di questo materiale? Pedestrian bridge Alicante courtesy prof. Pedro Serna

21 L innovazione deve far risparmiare?: innovazione di processo/concetto? Cosa riesco a fare con 1 m 3 di questo materiale? Museo del Mediterraneo, Marsiglia, arch Rudy Ricciotti

22 L innovazione deve far risparmiare?: innovazione di processo Cosa riesco a fare con 1 m 3 di questo materiale? Digital fabrication (ETH Zurich)

23 L innovazione deve far risparmiare?: innovazione di processo Cosa riesco a fare con 1 m 3 di questo materiale? Retrofitting... architravi lateral load

24 L innovazione deve far risparmiare!?

25 L innovazione deve far risparmiare?: innovazione di processo Constituent Dosage (kg/m 3 ) Cement type I Slag 500 Water 200 Superplasticizer 27,5 (l/m 3 ) Sand 0-2 mm 983 Straight steel fibres (l f = 13 mm; df = 0.16 mm) 100 Cosa riesco a fare con 1 m 3 di questo materiale? molte fessure poco aperte alto contenuto di cemento e materiali sostitutivi del cemento, anche con attività pozzolanica bassi rapportiacqua/cemento e acqua/legante possibilità di idratazione ritardata = self healing

26 L innovazione deve far risparmiare?: innovazione di processo Constituent Dosage (kg/m 3 ) Cement type I Slag 500 Water 200 Superplasticizer 27,5 (l/m 3 ) Sand 0-2 mm 983 Straight steel fibres (l f = 13 mm; df = 0.16 mm) 100 Cosa riesco a fare con 1 m 3 di questo materiale? Fessura aperta 0.2 mm

27 L innovazione deve far risparmiare?: innovazione di processo Constituent Dosage (kg/m 3 ) Cement type I Slag 500 Water 200 Superplasticizer 27,5 (l/m 3 ) Sand 0-2 mm 983 Straight steel fibres (l f = 13 mm; df = 0.16 mm) 100 Cosa riesco a fare con 1 m 3 di questo materiale? Fessura aperta 0.5 mm

L innovazione deve far risparmiare?: innovazione di processo Constituent Dosage (kg/m 3 ) Cement type I 52.

28 L innovazione deve far risparmiare?: innovazione di processo Constituent Dosage (kg/m 3 ) Cement type I Slag 500 Water 200 Superplasticizer 27,5 (l/m 3 ) Sand 0-2 mm 983 Straight steel fibres (l f = 13 mm; df = 0.16 mm) 100 Cosa riesco a fare con 1 m 3 di questo materiale? Sinergia con additivi «cristallini» (azione espansiva) «chemical prestressing»? σ N,adim w/out crystalline admixture 2 mm pre-crack COD adim with crystalline admixture 2 mm pre-crack 1 month immersion 3 months immersion 6 months immersion 1.5 σ N,adim month immersion 3 months immersion 6 months immersion COD adim

29 L innovazione deve far risparmiare?: innovazione di processo Constituent Dosage (kg/m 3 ) HPFRCC ST* HPFRCC SS Cement type I Slag Water Superplasticizer 33 (l/m3) 40 Sand 0-2 mm Sisal fibres - 70 Steel fibres Cosa riesco a fare con 1 m 3 di questo materiale? Sinergia con fibre naturali: 15% costo in meno

30 L innovazione deve far risparmiare?: innovazione di processo steel only HPFRCC Hybrid steel + sisal HPFRCC

31 L innovazione deve far risparmiare?: innovazione di processo Healed crack stronger than «virgin» material!

32 L innovazione deve far risparmiare?: innovazione di «contesto» Cost Time

1 (1)P Una struttura durevole deve soddisfare i requisiti di attitudine al servizio, resistenza e

33 L innovazione deve far risparmiare?: innovazione di «contesto» self healing construction materials? Eurocodice (1)P Una struttura durevole deve soddisfare i requisiti di attitudine al servizio, resistenza e stabilità durante la sua vita utile di progetto, senza presentare perdite significative di funzionalità né richiedere manutenzione straordinaria eccessiva Norma prestazionale? O prescrittiva?

34 ADVANCED CEMENT BASED MATERIALS a valuable asset towards a «resilience» based design: - Robustness: strength, or the ability of materials, elements, systems, and other measures of analysis to withstand a given level of stress or demand without suffering degradation or loss of function; - Redundancy: the extent to which materials, elements, systems exist that are substitutable, i.e., capable of satisfying functional requirements in the event of disruption, degradation, or loss of functionality; - Resourcefulness: the capacity to mobilize resources when conditions exist that threatens to disrupt some material, element, system; - Rapidity: the capacity to meet priorities and achieve goals in a timely manner in order to contain losses, recover functionality and avoid future disruption

35 ADVANCED CEMENT BASED MATERIALS answers in search of a question? Grazie per l attenzione

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