Prestazioni su più scale, valutazione del ciclo di vita ed economica del calcestruzzo misto con aggregati grossolani riciclati

Costruire con il calcestruzzo di ieri

Con l’espansione delle città rimangono montagne di calcestruzzo rotto e si consumano grandi quantità di combustibili per produrre nuovo cemento. Questo studio pone una domanda semplice ma incisiva: possiamo trasformare le macerie di ieri in edifici di domani forti, duraturi e più economici — senza compromettere la sicurezza? Mescolando con cura pezzi riciclati di vecchio calcestruzzo con sottoprodotti industriali della produzione dell’acciaio, i ricercatori mostrano come ridurre l’impatto climatico e i costi pur soddisfacendo le esigenze moderne delle costruzioni.

Trasformare i rifiuti in una nuova risorsa

Il team si è concentrato su due flussi di rifiuto chiave. Il primo è l’aggregato grossolano riciclato, ottenuto frantumando vecchio calcestruzzo proveniente da cantieri di demolizione in pezzi di dimensioni pietrose. Il secondo è la scoria granulata d’altoforno macinata, una sostanza polverosa residua della produzione dell’acciaio che può sostituire parzialmente il cemento. Con attrezzature di miscelazione standard hanno preparato una serie di ricette di calcestruzzo in cui la pietra naturale è stata sostituita con diverse quantità di aggregato riciclato (0, 12,5, 25, 50 e 65 percento), e in cui una parte del cemento è stata sostituita con scoria (20 o 25 percento) nel mix più promettente.

Trovare il punto ottimale per la resistenza

Per verificare le prestazioni di questi impasti nelle strutture reali, i ricercatori hanno testato quanta compressione, trazione e flessione ciascun calcestruzzo potesse sopportare nel tempo. Sorprendentemente, una piccola percentuale di aggregato riciclato — appena il 12,5 percento — ha reso il calcestruzzo leggermente più resistente della versione tutta nuova, raggiungendo circa il 13 percento in più di resistenza a compressione dopo 28 giorni. Ma all’aumentare della quota riciclata oltre quel livello, la resistenza è diminuita costantemente, con la sostituzione massima (65 percento) che ha perso quasi la metà della resistenza a compressione. Immagini al microscopio confermano questi risultati: a bassi livelli di riciclo la zona di contatto tra la vecchia pietra e il nuovo cemento appariva densa e ben legata, mentre livelli più alti introducevano più microcrepe e vuoti che fungevano da punti deboli.

Un calcestruzzo più pulito dalla culla alla tomba

La sola resistenza non basta; il team ha anche tracciato gli impatti ambientali dalle materie prime alla costruzione, fino a 50 anni di uso e alla demolizione finale. Hanno calcolato le emissioni che riscaldano il clima, l’uso di risorse e diversi tipi di inquinamento atmosferico e idrico per ogni miscela, utilizzando dati specifici della regione dell’India meridionale. Anche qui il miglior risultato non è stato l’opzione più riciclata ma quella bilanciata con cura: il calcestruzzo con il 12,5 percento di aggregato riciclato più il 25 percento di scoria ha prodotto il 27 percento in meno di anidride carbonica per metro cubo rispetto al mix convenzionale. Ha inoltre utilizzato meno pietre vergini e meno energia complessiva. Aumentare il contenuto riciclato al 65 percento ha deviato più materiale dalle cave, ma l’energia extra necessaria per pulire e frantumare il vecchio calcestruzzo ha eroso questi guadagni.

Risparmiare denaro nell’arco di vita di un edificio

I ricercatori hanno poi seguito i costi per cinque decenni, sommando non solo i costi iniziali dei materiali e della costruzione ma anche manutenzione, riparazioni e gestione a fine vita. I risparmi iniziali derivanti dall’uso di aggregato riciclato sono stati modesti perché la lavorazione del vecchio calcestruzzo comporta spese di manodopera, energia e controllo qualità. Nel tempo, però, il mix più resistente e a basse emissioni — di nuovo, 12,5 percento di aggregato riciclato con 25 percento di scoria — si è distinto. Ha ridotto i costi totali del ciclo di vita di circa il 27 percento rispetto al calcestruzzo standard, ha ammortizzato i piccoli costi di lavorazione in poco più di due anni e ha offerto il rendimento maggiore sull’investimento. Al contrario, il mix più riciclato ha risparmiato poco complessivamente perché la sua prestazione inferiore ha comportato riparazioni più frequenti e costose.

Cosa significa per le città future

Per i lettori non specialisti, la conclusione principale è che «più riciclo» non è sempre meglio. Questo lavoro mostra che una ricetta calibrata con una quota moderata di calcestruzzo riciclato e di sottoprodotto della produzione dell’acciaio può offrire ai costruttori un vantaggio su tre fronti contemporaneamente: strutture robuste, minore impatto climatico e risparmi economici a lungo termine. Piuttosto che inseguire la massima percentuale di materiale riciclato possibile, gli ingegneri potrebbero dover cercare questi punti ottimali — livelli in cui prestazioni, ambiente ed economia si allineano — per progettare la prossima generazione di calcestruzzo veramente sostenibile.

Citazione: Chaitanya, B.K., Madhavi, Y., Venkatesh, C. et al. Multi-scale performance, life-cycle and economic assessment of blended concrete using recycled coarse aggregates. Sci Rep 16, 13391 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-45095-y

Parole chiave: calcestruzzo riciclato, costruzione sostenibile, materiali a bassa emissione di carbonio, valutazione del ciclo di vita, analisi economica