Miglioramento delle prestazioni dell'aderenza interfaciale di malta geopolitermica rinforzata con tessuti di scarto per il rinforzo delle murature

Trasformare i vestiti usati in muri più resistenti

Ogni anno decine di milioni di tonnellate di abiti finiscono come rifiuto, mentre il cemento utilizzato per costruire case e ponti è responsabile di una quota significativa delle emissioni globali di carbonio. Questo studio esplora un modo inaspettato per affrontare entrambi i problemi contemporaneamente: utilizzare stoffe scartate, irrobustite con un sottile rivestimento di resina, insieme a una malta «geopolimerica» a basso contenuto di carbonio per rinforzare muri in muratura. Il lavoro mostra come i tessuti di scarto possano essere trasformati da onere per le discariche a materiale ad alte prestazioni per rendere gli edifici in muratura più sicuri e durevoli.

Perché i muri in mattoni hanno bisogno di una mano

La muratura in mattoni e blocchi è stata la spina dorsale degli edifici per migliaia di anni, apprezzata per la sua durabilità e la capacità di sopportare carichi elevati. Tradizionalmente i mattoni sono uniti con una malta a base di cemento Portland, sabbia e acqua. Pur essendo efficace, il cemento Portland richiede molta energia per la produzione ed è responsabile di circa l’8% delle emissioni globali di anidride carbonica. Allo stesso tempo, le malte convenzionali e le murature più vecchie possono avere difficoltà durante terremoti o altri carichi estremi, così gli ingegneri cercano sempre più modi per rinforzare i muri esistenti senza ricostruirli da zero.

Affidare un nuovo ruolo ai tessuti di scarto

Parallelamente a queste sfide strutturali, il mondo è sommerso dai rifiuti tessili, con oltre 90 milioni di tonnellate prodotte ogni anno. I ricercatori hanno voluto trasformare una parte di questo flusso di rifiuti in un rinforzo utile per la muratura. Hanno utilizzato tessuto misto poliestere‑cotone simile a quello degli indumenti quotidiani e lo hanno lasciato inalterato oppure lo hanno rivestito con una quantità controllata di resina epossidica mediante una tecnica di spennellamento. Questo sottile rivestimento irrigidisce il tessuto, migliora l’aggancio con la malta circostante e aiuta i singoli filati a lavorare insieme quando sono sottoposti a trazione.

Una colla più verde per i mattoni

Invece di fare affidamento solo sulla malta cementizia ordinaria, il team ha sviluppato anche un legante alternativo chiamato malta geopolimerica. Le geopolimeri sono ottenute da sottoprodotti industriali come ceneri volanti e scorie d’altoforno, attivati da soluzioni alcaline invece che dalla chimica del cemento tradizionale. Questi impasti possono raggiungere elevate resistenze, resistere al calore e ai prodotti chimici e ridurre significativamente le emissioni di carbonio. I ricercatori hanno preparato malte geopolimeriche a tre diverse concentrazioni chimiche—indicate come 8M, 10M e 12M—insieme a una malta cementizia convenzionale, e hanno incorporato strisce sia di tessuto non trattato sia trattato con resina per formare provini di muratura rinforzata.

Come è stato testato il nuovo sistema

Per capire quanto bene il tessuto e la malta lavorassero insieme, il team ha misurato sia la resistenza di base delle malte sia, soprattutto, quanto fortemente i tessuti si legassero alla muratura. Hanno gettato piccoli cubi e prismi per valutare la resistenza a compressione e a flessione, riscontrando che gli impasti geopolimerici di maggiore resistenza superavano generalmente la malta cementizia tradizionale, specialmente a età avanzata. Per il comportamento dell’aderenza, hanno utilizzato un test di scorrimento a giunzione singola: una parte di ciascuna striscia di tessuto è stata incollata tra strati di malta su una superficie di mattone, mentre l’estremità libera è stata tirata da una macchina di prova. Registrando la forza e la quantità di scorrimento del tessuto, hanno potuto valutare quanto efficacemente la malta afferrasse il tessuto e come fallisse il sistema.

Cosa è successo quando i tessuti sono stati tirati

I risultati hanno mostrato un chiaro vantaggio per i tessuti trattati con resina. In tutti i tipi di malta, i tessuti trattati hanno sopportato tensioni di trazione molto più elevate—circa il 48–60% in più—prima di rompersi. Allo stesso tempo, la quantità di scorrimento tra tessuto e malta al carico massimo è stata ridotta di circa la metà, da circa 9–9,5 mm per i tessuti non trattati a circa 4,3–4,8 mm per quelli trattati. In termini pratici, ciò significa che l’interfaccia migliorata permette al tessuto di intervenire più pienamente e condividere il carico invece di scivolare via. È notevole che ogni provino sia fallito per rottura del tessuto nella zona incollata, mentre la malta e il mattone sono rimasti saldamente attaccati: un modo di cedimento desiderabile che dimostra che la connessione tra gli strati è più resistente del tessuto stesso.

Trovare il punto ottimale nella nuova malta

Tra le miscele geopolimeriche, la versione 10M ha offerto il miglior equilibrio complessivo. Era sufficientemente resistente e densa da ancorare saldamente il tessuto, ma ancora lavorabile a sufficienza perché la malta potesse fluire negli spazi tra i filati e attorno alle fibre rivestite di resina. L’impasto a più alta resistenza 12M forniva un’eccellente resistenza di base ma risultava più rigido e fragile, limitando leggermente ulteriori miglioramenti nelle prestazioni di aderenza. Nonostante ciò, i tessuti trattati con resina in tutte le malte geopolimeriche hanno sviluppato resistenze d’aderenza ed efficienze comparabili o superiori a molti sistemi che si basano su fibre high‑tech costose come il carbonio o il basalto.

Cosa significa per gli edifici e i rifiuti

Per i non specialisti, la conclusione è semplice: rivestendo leggermente i tessuti di scarto e inglobandoli in un tipo di malta più ecologica, gli ingegneri possono aumentare in modo significativo la resistenza e l’affidabilità dei muri in mattoni riutilizzando materiali che altrimenti verrebbero gettati. I muri rinforzati si deformano in modo controllato, con il tessuto che lavora alla sua piena capacità prima di rompersi e la connessione mattone‑malta che resta intatta. Questo approccio suggerisce un futuro in cui l’adeguamento delle murature esistenti per terremoti o usura generale non debba dipendere dal cemento ad alte emissioni o da fibre sintetiche costose. Invece, combinazioni progettate di sottoprodotti industriali e tessuti scartati potrebbero offrire una via più sicura e sostenibile per preservare il nostro patrimonio costruito.

Citazione: Sai Krishna, A., VishnuPriyan, M. & Khan, N.A. Enhancing interfacial bond performance of waste textile-reinforced geopolymer mortar for masonry retrofitting. Sci Rep 16, 11513 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-42217-4

Parole chiave: malta geopolimerica, tessuti di scarto, rinforzo delle murature, rinforzo tessile, costruzione sostenibile