Impatto dei rifiuti da costruzione e demolizione sulle prestazioni di un calcestruzzo strutturale leggero sostenibile a base di LC3

Trasformare le macerie edilizie in robuste nuove strutture

Ogni anno montagne di mattoni e calcestruzzo rotti provenienti da edifici demoliti si accumulano nelle discariche, mentre la produzione di nuovo cemento immette nell’atmosfera più anidride carbonica che quasi ogni altro materiale da costruzione. Questo studio pone una domanda attuale: le macerie di ieri possono diventare il materiale leggero a bassa impronta di carbonio di domani — sufficientemente resistente per strutture reali e non solo come riempitivo? I ricercatori mostrano come polveri di mattoni e calcestruzzo trattate con cura possano sostituire gran parte della componente più inquinante del cemento, riducendo le emissioni pur rispettando gli standard internazionali per il calcestruzzo strutturale.

Perché un calcestruzzo più leggero e più verde è importante

Il costo nascosto del calcestruzzo è il suo peso e la sua impronta climatica. Strutture più pesanti richiedono più materiale nelle colonne e nelle fondazioni, e la produzione di cemento ordinario rilascia grandi quantità di gas serra. Il calcestruzzo leggero aiuta riducendo il “carico permanente” degli edifici, permettendo elementi più snelli e fondazioni più piccole, il che a sua volta risparmia materiali ed energia. Allo stesso tempo, i rifiuti da costruzione e demolizione — in particolare mattoni e calcestruzzo vecchi — creano un problema ambientale se semplicemente smaltiti. Questo lavoro mette insieme queste due sfide, esplorando se i materiali di scarto possano sia alleggerire il calcestruzzo sia ridurre drasticamente la necessità di nuovo cemento.

Dalle macerie ai blocchi da costruzione

Il gruppo si è concentrato su un legante più recente e a minore emissione chiamato cemento calcinato a base di argilla e calcare, o LC3. Invece di fare affidamento principalmente sul clinker di cemento tradizionale, l’LC3 lo miscela con polvere di calcare e un’argilla trattata termicamente. In questo studio i ricercatori hanno sostituito gli ingredienti convenzionali con materiali derivati da scarti: la polvere finemente macinata di mattoni ha preso il posto dell’argilla speciale, e la polvere di calcestruzzo riciclato ha sostituito la polvere di calcare. I mattoni vecchi sono stati anche frantumati e usati come aggregati fini e grossolani, mentre una piccola quantità di additivo aerante ha introdotto minuscole bolle per ridurre ulteriormente il peso. In totale sono stati preparati nove diversi impasti di calcestruzzo, tutti con le stesse proporzioni di base di acqua, legante e aggregati di mattoni, ma con quantità e tipi variabili delle polveri di scarto.

Testare resistenza, durabilità e resistenza al calore

Per valutare se questi impasti fossero più che semplici esperimenti ecologici, i ricercatori li hanno sottoposti a una serie di prove impegnative. Hanno misurato la lavorabilità del calcestruzzo fresco, la sua densità dopo essiccazione e la velocità di propagazione delle onde sonore al suo interno — un indicatore della qualità interna. Hanno monitorato l’evoluzione della resistenza a compressione a 7, 28 e 90 giorni, e se poteva ancora comportarsi come calcestruzzo strutturale leggero secondo le normative europee di progettazione. La durabilità è stata indagata immergendo i provini in una soluzione aggressiva di solfato di magnesio per fino a sei mesi, un surrogato per terreni aggressivi e acqua di mare, e riscaldandoli a 200 e 400 gradi Celsius per simulare incendi o esposizioni ad alte temperature. Sono stati inoltre verificati assorbimento d’acqua e contenuto totale di pori, poiché un calcestruzzo più aperto e assorbente è generalmente più vulnerabile nel tempo.

Come si è comportato il calcestruzzo a base di scarti

Il risultato sorprendente è che gli impasti che utilizzavano polvere di mattoni frantumati nel legante si sono comportati molto simili a quelli che impiegavano l’argilla commerciale più raffinata, con solo una lieve perdita di resistenza e un modesto aumento dell’assorbimento d’acqua. Anche con fino al 60% di clinker sostituito, tutti questi calcestruzzi hanno raggiunto resistenze a 28 giorni comprese approssimativamente tra 24 e 38 megapascal e densità a secco tra 1650 e 1850 chilogrammi per metro cubo — decisamente nell’intervallo del calcestruzzo strutturale leggero. La polvere di calcestruzzo riciclato si è rivelata un sostituto più grezzo della polvere di calcare: i calcestruzzi che la contenevano erano un po’ più deboli e più porosi, riflettendo la natura irregolare e più porosa di questo scarto. Tuttavia, ogni miscela che si basava su polveri di scarto e aggregati di mattoni ha soddisfatto la soglia per l’uso strutturale. In generale, gli impasti a base di LC3 hanno resistito bene alle condizioni aggressive, perdendo meno dello 0,7% della massa sotto prolungata esposizione a solfati e mantenendo oltre l’80% della resistenza dopo riscaldamento a 400 gradi Celsius.

Cosa significa questo per gli edifici del futuro

Per i non specialisti, la conclusione è che il calcestruzzo realizzato in larga parte con mattoni macinati e calcestruzzo vecchio — combinato in un legante a bassa intensità di carbonio accuratamente calibrato — può essere sia leggero sia sufficientemente resistente per edifici reali. Ci sono compromessi: le miscele ricche di scarti assorbono più acqua e, quando si usa la polvere di calcestruzzo riciclato, si sacrifica un po’ di resistenza rispetto alle migliori formulazioni convenzionali. Ma soddisfano comunque gli standard strutturali, sostituendo gran parte del componente di cemento più intensivo in carbonio e offrendo una seconda vita alle macerie da demolizione. Questo indica un futuro in cui lo scheletro dei nuovi edifici potrebbe essere costruito dai resti di quelli vecchi, riducendo le emissioni, risparmiando materie prime e riducendo l’impronta dei rifiuti edilizi senza rinunciare a sicurezza e prestazioni.

Citazione: Sadik, E.K., Elrahman, M.A., Eltawil, K.A. et al. Impact of construction and demolition wastes on the performance of sustainable LC³-based structural lightweight concrete. Sci Rep 16, 13397 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-48036-x

Parole chiave: calcestruzzo sostenibile, riciclo rifiuti edili, calcestruzzo leggero, cemento a bassa emissione di carbonio, mattoni e calcestruzzo riciclati