Ottimizzazione delle prestazioni del calcestruzzo cellulare ultra-leggero mediante composto organosiliconico infuso di dimeticone

Costruire con Pareti Più Leggere e Intelligenti

Gli edifici moderni richiedono pareti che non siano solo robuste, ma anche leggere, resistenti al fuoco e in grado di trattenere il calore all’interno. Il calcestruzzo cellulare ultra-leggero offre già basso peso e ottimo isolamento, ma spesso è troppo fragile e assorbe troppa acqua per usi più impegnativi. Questo studio esplora come un comune ingrediente a base di silicone chiamato dimeticone possa regolare le minuscole bolle d’aria all’interno del calcestruzzo cellulare in modo che diventi al tempo stesso più leggero e più resistente, migliorando anche la resistenza all’acqua e agli agenti atmosferici.

Perché il Calcestruzzo Aerato è Importante

Il calcestruzzo cellulare si ottiene miscelando cemento, sabbia, acqua e una schiuma ricca di bolle d’aria. Le bolle rendono il materiale molto più leggero, caratteristica apprezzabile per edifici alti e pareti ad alta efficienza energetica. Tuttavia, quando le bolle sono grandi e irregolari, il calcestruzzo perde resistenza e sviluppa percorsi che permettono a acqua e sali di penetrare. Gli ingegneri desiderano una versione che conservi i vantaggi del calcestruzzo aerato—basso peso, buon isolamento, resistenza al fuoco—senza trasformare il materiale in una spugna fragile.

Una Svolta Silicone nella Ricetta

I ricercatori hanno testato l’aggiunta di piccole quantità di dimeticone, un composto siliconico ampiamente usato nei prodotti di uso quotidiano, al calcestruzzo cellulare ultra-leggero. Hanno preparato diverse miscele con la stessa densità target ma con differenti tenori di dimeticone, dallo 0,5% al 2,5% in peso rispetto al cemento. Disperdendo con cura il dimeticone in acqua e poi miscelandolo in un impasto cementizio ricco di schiuma, si è cercato di modificare il modo in cui le bolle si formano e si mantengono, e di valutare come ciò influenzasse la lavorabilità, i tempi di presa, il movimento dell’acqua, la resistenza e il trasferimento di calore.

Cosa Succede all’Interno dei Piccoli Por i

I test dettagliati hanno mostrato che il dimeticone agisce contemporaneamente da stabilizzante della schiuma e da idrorepellente. Riduce la tensione superficiale dell’acqua nella miscela, facilitando la formazione delle bolle e impedendo che si fondano in grandi cavità. Immagini microscopiche e misure della porosità hanno rivelato che con il dimeticone il calcestruzzo conteneva molte più porosità piccole e ben formate e molte meno cavità grandi e connesse. Questa struttura interna più raffinata ha ridotto la velocità di assorbimento dell’acqua e il passaggio dell’aria, e ha diminuito il transito di sali cloruro fino a circa un terzo rispetto al calcestruzzo non trattato.

Più Resistente, Più Asciutto, Ma Ancora Leggero

Questi cambiamenti a livello micro hanno portato a incrementi di prestazione sorprendentemente ampi. Alla dose ottimale, intorno al 2% di dimeticone, il calcestruzzo ultra-leggero ha più che raddoppiato la rigidezza e la resistenza a compressione e ha triplicato la resistenza alla fessurazione per trazione, mantenendosi comunque estremamente leggero, con una densità a secco prossima a 450 chilogrammi per metro cubo. Il materiale ha subito una minore contrazione durante l’essiccazione, ha assorbito significativamente meno acqua e ha mostrato una porosità connessa complessiva più bassa. Anche il comportamento termico è cambiato: poiché la rete di pori è diventata più compatta e la matrice solida più densa, la conducibilità e la diffusività termica sono aumentate modestamente, rimanendo però nell’intervallo adatto a materiali per isolamento.

Trovare il Punto Ottimale

Confrontando tutte le miscele, lo studio ha evidenziato che circa il 2% di dimeticone offriva il miglior equilibrio: preservava il carattere ultra-leggero del calcestruzzo pur garantendo notevoli incrementi di resistenza e durabilità e migliorando sensibilmente la resistenza all’umidità e alla penetrazione dei sali. Dosi più elevate apportavano benefici marginali e iniziavano a ridurre la lavorabilità. In termini pratici, ciò significa che un additivo a base di silicone relativamente semplice può trasformare il calcestruzzo cellulare fragile in un materiale da costruzione più robusto, idrorepellente e comunque ben isolante, rendendolo più idoneo per pareti ad alta efficienza energetica e altri elementi strutturali leggeri e duraturi.

Citazione: Othuman, M.A.O., Tobbala, D.E., Omar, R. et al. Performance optimization of ultra-lightweight foamed concrete using dimethicone-infused organosilicon compound. Sci Rep 16, 8108 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-39334-5

Parole chiave: calcestruzzo cellulare, materiali da costruzione leggeri, additivi siliconici, struttura porosa, isolamento termico