Prestazioni di colonne in pietra incassate in rete muraria usando calcestruzzo di gomma riciclata e aggregati bituminosi per una geotecnica sostenibile

Trasformare i rifiuti in terreno più resistente

Ogni anno, nelle città di tutto il mondo si accumulano montagne di calcestruzzo rotto, vecchio asfalto e pneumatici consumati. La maggior parte di questi rifiuti viene interrata o bruciata, mentre i costruttori continuano a estrarre nuova pietra e ghiaia per sostenere strade, ponti e edifici su terreni deboli e fangosi. Questo studio pone una domanda semplice ma potente: possiamo sostituire in modo sicuro una parte di quella pietra naturale con rifiuti accuratamente trattati e continuare comunque a mantenere le strutture stabili?

Come le colonne di pietra aiutano gli edifici a reggere su terreni molli

Molti progetti moderni sono realizzati su argille morbide che normalmente si comprimerebbero e si affloscerebbero sotto carichi pesanti. Una soluzione diffusa è installare «colonne in pietra» – elementi verticali riempiti con ghiaia compattata o materiale analogo. Queste colonne funzionano come pilastri rigidi nel terreno: assorbono una parte maggiore del carico, riducono l’entità degli assestamenti e creano percorsi di drenaggio per l’acqua in modo che il terreno si consolidi più rapidamente. Avvolgere le colonne con una rete plastica o tessile resistente aggiunge un ulteriore vantaggio. La rete avvolge la colonna e ne impedisce il rigonfiamento laterale, permettendo di sopportare carichi maggiori con deformazioni minori.

Dai detriti da demolizione a un materiale utile per l’edilizia

Gli autori si sono proposti di verificare se i flussi di rifiuti dell’edilizia e dell’industria dei pneumatici potessero sostituire in modo sicuro parte della ghiaia naturale all’interno di queste colonne incassate nella rete. Hanno impiegato tre principali ingredienti riciclati: calcestruzzo frantumato da strutture demolite, pezzi macinati di vecchio asfalto stradale e gomma di pneumatici sminuzzata in piccoli frammenti. In una grande scatola di acciaio riempita con argilla molle hanno costruito 34 colonne modello con diverse ricette. Alcune usavano solo ghiaia, calcestruzzo o asfalto; altre miscelavano questi materiali con il 10% o il 20% di gomma in volume. Tutte le colonne erano avvolte nella stessa georete muraria, mantenute allo stesso rapporto lunghezza/diametro e quindi caricate dall’alto fino al loro collasso o a insediamenti significativi.

Cosa hanno rivelato i test su resistenza e assestamento

Per valutare le prestazioni, i ricercatori si sono concentrati su tre grandezze: lo sforzo massimo che ogni colonna poteva sopportare (la capacità portante), quanto si era sprofondata sotto quel carico (l’assestamento) e il rapporto tra sforzo e spostamento, che cattura quanto la deformazione sia rigida ma gestibile. Hanno scoperto che la scelta del materiale era molto più importante delle dimensioni della colonna. Le colonne riempite principalmente con ghiaia naturale, in particolare quando miscelate con una quantità moderata di calcestruzzo riciclato, mostravano la migliore combinazione di elevata resistenza e basso assestamento. In alcuni casi, le miscele riciclate hanno leggermente superato la ghiaia pura, con un aumento della capacità portante fino a circa il 2% e un rapporto sforzo/spostamento sensibilmente più alto, il che significa che erano sia robuste sia relativamente resistenti al movimento.

Trovare il punto d’equilibrio per gomma e asfalto

La gomma sminuzzata da pneumatici ha svolto un ruolo più delicato. Quando solo il 10% di gomma veniva miscelato con ghiaia o calcestruzzo riciclato, spesso migliorava le prestazioni rendendo la colonna un po’ più flessibile senza sacrificare molta resistenza. Questo produceva movimenti più uniformi e controllati sotto carico e poteva aumentare il rapporto sforzo/spostamento di circa il 16%. Ma quando la percentuale di gomma saliva al 20%, le colonne diventavano generalmente troppo morbide: la capacità diminuiva e gli assestamenti aumentavano, specialmente nelle miscele già costituite da materiali più flessibili. Le colonne fatte solo di calcestruzzo riciclato tendevano a essere le più deboli e a insestarsi di più, mentre quelle costruite principalmente con asfalto riciclato mostravano prestazioni solo moderate. Le miscele asfalto–gomma risultavano le meno adatte dove sono richieste alta resistenza e basso movimento, sebbene possano comunque funzionare in situazioni con carichi più leggeri e dove la sostenibilità è una priorità assoluta.

Cosa significa questo per fondazioni più verdi

Per i non specialisti, la conclusione è chiara: con una progettazione delle miscele attenta, parti del sistema di supporto sotterraneo di un edificio possono essere costruite con materiali che altrimenti finirebbero in discarica. Colonne in pietra avvolte in rete e riempite con una miscela di ghiaia, una parte di calcestruzzo riciclato e una piccola quantità di gomma da pneumatici possono eguagliare o addirittura superare leggermente le prestazioni delle colonne di sola ghiaia tradizionale, riducendo nel contempo la necessità di estrarre nuova pietra. Se però si eccede con la gomma, il terreno diventa troppo cedevole. Lo studio mostra che i materiali riciclati possono essere integrati in sicurezza nei sistemi di miglioramento del terreno, purché gli ingegneri rispettino i limiti e collaudino i loro progetti. Fatto correttamente, questo trasforma i detriti di ieri nel supporto di domani per infrastrutture più sicure e sostenibili.

Citazione: Hassanzadeh, M., Zad, A., Ramesht, M.H. et al. Performance of wall mesh encased stone columns using recycled rubber concrete and asphalt aggregates for sustainable geotechnics. Sci Rep 16, 6941 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-38535-2

Parole chiave: colonne in pietra, aggregati riciclati, gomma da pneumatici di scarto, miglioramento del terreno, geotecnica sostenibile