L'influenza della fibra di vetro sulla resistenza all'erosione del calcestruzzo riciclato (prodotto con aggregati di calcestruzzo riciclati) è un argomento di notevole interesse nella scienza dei materiali e nell'ingegneria civile. Sebbene il calcestruzzo riciclato offra vantaggi ambientali e di riciclo delle risorse, le sue proprietà meccaniche e la sua durabilità (ad esempio, la resistenza all'erosione) sono spesso inferiori a quelle del calcestruzzo convenzionale. La fibra di vetro, comemateriale di rinforzo, può migliorare le prestazioni del calcestruzzo riciclato attraverso meccanismi fisici e chimici. Ecco un'analisi dettagliata:
1. Proprietà e funzioni diFibra di vetro
La fibra di vetro, un materiale inorganico non metallico, presenta le seguenti caratteristiche:
Elevata resistenza alla trazione: compensa la bassa capacità di trazione del calcestruzzo.
Resistenza alla corrosione: resiste agli attacchi chimici (ad esempio, ioni cloruro, solfati).
Indurimento e resistenza alle crepe**: copre le microfessure per ritardare la propagazione delle crepe e ridurre la permeabilità.
2. Difetti di durabilità del calcestruzzo riciclato
Gli aggregati riciclati con residui di pasta cementizia porosa sulla superficie danno origine a:
Zona di transizione interfacciale debole (ITZ): scarsa adesione tra aggregati riciclati e nuova pasta cementizia, con creazione di percorsi permeabili.
Bassa impermeabilità: gli agenti erosivi (ad esempio Cl⁻, SO₄²⁻) penetrano facilmente, causando corrosione dell'acciaio o danni espansivi.
Scarsa resistenza al gelo e al disgelo: l'espansione del ghiaccio nei pori provoca crepe e sfaldamenti.
3. Meccanismi della fibra di vetro nel migliorare la resistenza all'erosione
(1) Effetti della barriera fisica
Inibizione delle crepe: le fibre uniformemente disperse colmano le microcrepe, bloccandone la crescita e riducendo i percorsi degli agenti erosivi.
Maggiore compattezza: le fibre riempiono i pori, riducendone la porosità e rallentando la diffusione delle sostanze nocive.
(2) Stabilità chimica
Fibra di vetro resistente agli alcali(ad esempio, vetro AR): le fibre trattate in superficie rimangono stabili in ambienti altamente alcalini, evitandone la degradazione.
Rinforzo dell'interfaccia: il forte legame fibra-matrice riduce al minimo i difetti nell'ITZ, riducendo i rischi di erosione localizzata.
(3) Resistenza a specifici tipi di erosione
Resistenza agli ioni cloruro: la ridotta formazione di crepe rallenta la penetrazione del Cl⁻, ritardando la corrosione dell'acciaio.
Resistenza all'attacco dei solfati: la soppressione della crescita delle crepe attenua i danni causati dalla cristallizzazione e dall'espansione dei solfati.
Resistenza al gelo e al disgelo: la flessibilità delle fibre assorbe lo stress dovuto alla formazione di ghiaccio, riducendo al minimo la scheggiatura della superficie.
4. Fattori chiave influenti
Dosaggio delle fibre: l'intervallo ottimale è compreso tra lo 0,5% e il 2% (in volume); le fibre in eccesso causano raggruppamenti e una ridotta compattezza.
Lunghezza e dispersione delle fibre: le fibre più lunghe (12–24 mm) migliorano la tenacità ma richiedono una distribuzione uniforme.
Qualità degli aggregati riciclati: un elevato assorbimento d'acqua o un contenuto di malta residua indeboliscono il legame fibra-matrice.
5. Risultati della ricerca e conclusioni pratiche
Effetti positivi: la maggior parte degli studi dimostra che un'adeguatafibra di vetroL'aggiunta migliora significativamente l'impermeabilità, la resistenza ai cloruri e la resistenza ai solfati. Ad esempio, l'1% di fibra di vetro può ridurre i coefficienti di diffusione dei cloruri del 20-30%.
Prestazioni a lungo termine: la durabilità delle fibre in ambienti alcalini richiede attenzione. I rivestimenti resistenti agli alcali o le fibre ibride (ad esempio, con polipropilene) ne aumentano la longevità.
Limitazioni: gli aggregati riciclati di scarsa qualità (ad esempio, elevata porosità, impurità) possono ridurre i benefici delle fibre.
6. Raccomandazioni per l'applicazione
Scenari adatti: ambienti marini, terreni salini o strutture che richiedono calcestruzzo riciclato ad alta durabilità.
Ottimizzazione della miscela: testare il dosaggio delle fibre, il rapporto di sostituzione degli aggregati riciclati e le sinergie con gli additivi (ad esempio, fumi di silice).
Controllo qualità: garantire una dispersione uniforme delle fibre per evitare la formazione di grumi durante la miscelazione.
Riepilogo
La fibra di vetro migliora la resistenza all'erosione del calcestruzzo riciclato attraverso il suo indurimento fisico e la sua stabilizzazione chimica. La sua efficacia dipende dal tipo di fibra, dal dosaggio e dalla qualità dell'aggregato riciclato. La ricerca futura dovrebbe concentrarsi sulla durabilità a lungo termine e su metodi di produzione economicamente vantaggiosi per facilitare applicazioni ingegneristiche su larga scala.
Data di pubblicazione: 28 febbraio 2025
