Qual è l'impatto delle dimensioni e dei materiali di costruzione sulla produzione di rifiuti da demolizione?

Le strutture edilizie, nel loro insieme, sono strettamente legate alla quantità di materiali di demolizione generati durante la loro distruzione. Se consideriamo la struttura come un cubo, la relazione tra il volume del materiale demolito e le dimensioni della struttura stessa diventa chiara. Per semplificare, il rapporto tra l'area superficiale di un cubo e il suo volume, noto come "area superficiale specifica", aumenta al diminuire della dimensione del cubo. In altre parole, una struttura più piccola genererà una maggiore superficie rispetto al suo volume, e quindi una quantità maggiore di materiale da demolire per unità di volume.

La relazione tra il volume specifico del materiale da costruzione e il volume della struttura è inversamente proporzionale secondo una formula ben definita:

In pratica, più la costruzione è grande, minore sarà la quantità di materiale per unità di volume. Le pareti esterne di un cubo possono essere considerate come il materiale prodotto durante la demolizione. Quando si introducono anche pareti interne, la compattezza della struttura aumenta, portando a una maggiore produzione di rifiuti. Ad esempio, le torri di raffreddamento, con pareti sottili, producono volumi specifici molto bassi, mentre strutture massicce come i bunker generano volumi molto più elevati di materiale da demolizione.

Il tipo di costruzione gioca un ruolo fondamentale nel determinare la quantità di rifiuti da demolizione. Le costruzioni massicce, in particolare quelle in cemento, generano una quantità maggiore di rifiuti rispetto a strutture più leggere, come quelle in acciaio o con struttura a telaio. La distinzione tra edifici residenziali e industriali ha anche un impatto significativo sui rifiuti generati: per esempio, una costruzione residenziale con un volume lordo maggiore di 5000 m³ produce circa 0,4 t di rifiuti per ogni m³ di volume lordo, mentre per un edificio industriale questo valore scende a circa 0,3 t/m³.

Un altro fattore determinante nella quantità di rifiuti è l'età della costruzione. Fino al 1970, la maggior parte degli edifici era realizzata in muratura, con una percentuale di circa il 60% di materiale massiccio e il 30% di cemento. Tuttavia, a partire dagli anni '70, il cemento è diventato il materiale predominante, rappresentando circa il 60% del materiale da costruzione, mentre la muratura è scesa al 30%. In ogni caso, i materiali minerali sono predominanti nella maggior parte delle costruzioni, con percentuali inferiori al 10% di materiali come il legno o l'acciaio anche nelle strutture a telaio in legno o acciaio.

L'importanza di comprendere la relazione tra la struttura dell'edificio e i rifiuti da demolizione è cruciale per una gestione ottimale del flusso di materiali. Ad esempio, la quantità di rifiuti derivante dalla demolizione di un garage e di una grande residenza può essere stimata usando specifici valori di riferimento legati al tipo di costruzione e alla sua grandezza. Questi dati consentono di pianificare in modo più efficiente le capacità di trasporto necessarie per smaltire o riciclare i materiali di scarto.

Inoltre, l'approccio alla gestione dei rifiuti da demolizione dipende non solo dalla tipologia e dalle dimensioni degli edifici, ma anche da altri fattori, come la disponibilità di spazio sul cantiere e le possibilità di riutilizzare o riciclare i materiali direttamente sul posto. L'efficacia del riciclo e del riuso dipende dalla composizione dei materiali stessi, che varia notevolmente a seconda dell'età e del tipo di costruzione.

Un altro aspetto cruciale riguarda la gestione dei rifiuti da demolizione in termini di statistiche e numeri. In Germania, ad esempio, i rifiuti edili e da demolizione costituiscono più della metà di tutti i rifiuti generati annualmente, con una percentuale significativa costituita da terreni, pietre e materiali da scavo, mentre il resto proviene da demolizioni di strade e costruzioni. Questi dati sono fondamentali per pianificare correttamente le strategie di smaltimento e riciclo, ma anche per comprendere l'evoluzione dei materiali di costruzione nel tempo.

Soprattutto, è fondamentale comprendere che la quantità di rifiuti da demolizione non dipende esclusivamente dalle dimensioni o dal materiale della struttura, ma è anche influenzata da una serie di variabili economiche e tecniche, come le politiche di riciclo locali, le tecnologie disponibili per la separazione e il trattamento dei materiali, e le normative che regolano lo smaltimento dei rifiuti. Un approccio integrato e strategico alla gestione dei rifiuti da demolizione è essenziale per ottimizzare l'efficienza dei processi di smaltimento e ridurre l'impatto ambientale della demolizione.

Quali sono le proprietà meccaniche e le prestazioni strutturali del calcestruzzo riciclato?

L’utilizzo del calcestruzzo riciclato come materiale strutturale ha suscitato crescente interesse negli ultimi decenni, spinto da esigenze di sostenibilità, riduzione dell'impatto ambientale e ottimizzazione delle risorse nell'industria delle costruzioni. La possibilità di sostituire aggregati naturali con aggregati riciclati, ottenuti dalla frantumazione di calcestruzzo esistente, pone interrogativi sulla conservazione delle proprietà meccaniche del materiale e sulla sua effettiva idoneità strutturale.

Gli studi analizzati evidenziano che il calcestruzzo prodotto con aggregati riciclati mostra caratteristiche meccaniche variabili, influenzate da molteplici fattori tra cui la qualità dell’aggregato riciclato, il numero di cicli di riciclaggio, le condizioni di stagionatura e la presenza di contaminanti. È stato osservato che, rispetto al calcestruzzo tradizionale, quello riciclato presenta generalmente una resistenza a compressione inferiore, un modulo elastico ridotto e una maggiore porosità. Tuttavia, questi svantaggi possono essere mitigati attraverso un’accurata selezione del materiale di partenza, processi di trattamento degli aggregati e ottimizzazione della miscela.

Una particolare attenzione è stata dedicata agli effetti dei cicli di riciclaggio ripetuti. Alcune ricerche, come quelle di Sumaiya Binte Huda e Shahria Alam, dimostrano che con ogni ciclo successivo si osserva una progressiva diminuzione delle proprietà meccaniche, in particolare della resistenza a compressione e della densità apparente. Tuttavia, anche in questi casi, mediante adeguate strategie di miscelazione e l’impiego di additivi, è possibile ottenere calcestruzzi con prestazioni accettabili per usi non critici.

Un altro aspetto rilevante riguarda il comportamento del calcestruzzo riciclato sotto carico assiale confinato, in cui alcune ricerche indicano una maggiore duttilità rispetto al calcestruzzo convenzionale, sebbene accompagnata da una minore resistenza ultima. L'analisi del modulo di elasticità e del rapporto di Poisson, secondo le normative ASTM C469-2004, ha mostrato valori coerenti con quelli dei calcestruzzi di seconda categoria, ma compatibili con molte applicazioni strutturali non primarie.

Le norme europee, in particolare la DIN EN 1992-1-1 e i suoi aggiornamenti, offrono un quadro normativo per la progettazione di strutture in calcestruzzo armato con aggregati riciclati, richiedendo però rigorosi criteri di selezione e caratterizzazione degli aggregati. La DIN EN 933-11 e la DIN EN 10976 stabiliscono le metodologie per la determinazione delle proprietà geometriche e fisiche, quali densità e assorbimento d’acqua, elementi fondamentali per il controllo qualità.

Le proprietà a lungo termine, inclusa la durabilità e la resistenza alla carbonatazione, sono oggetto di approfondite indagini. Secondo Leemann e Loser, il calcestruzzo riciclato mostra una maggiore vulnerabilità alla penetrazione del CO₂, a causa della microstruttura più porosa e della minore densità, implicando la necessità di trattamenti superficiali o l’impiego di miscele con minore rapporto acqua/cemento.

Ulteriori considerazioni riguardano l’uso in strati portanti non legati per infrastrutture viarie, dove l’utilizzo di aggregati riciclati, anche provenienti da calcestruzzo di seconda generazione, ha dimostrato prestazioni soddisfacenti in termini di portanza, compattazione e comportamento al gelo/disgelo. Le analisi statistiche condotte da Barbudo e Poon confermano che, pur variando in base alla fonte e al trattamento degli aggregati, la variabilità meccanica resta entro limiti accettabili se controllata con adeguati protocolli di selezione e omogeneizzazione.

Per una piena accettazione del calcestruzzo riciclato nell’industria delle costruzioni, è fondamentale disporre di modelli predittivi affidabili per la stima delle proprietà meccaniche, come suggerito da Younis e Pilakoutas. Tali modelli devono tenere conto non solo della composizione del calcestruzzo ma anche della storia del materiale riciclato, del contenuto di malta residua, della granulometria e della qualità dei leganti.

È importante sottolineare che la sostenibilità del calcestruzzo riciclato non può essere valutata esclusivamente attraverso le sue proprietà meccaniche. La sua efficacia risiede nella capacità di reinserire materiali da demolizione in un ciclo produttivo virtuoso, riducendo la necessità di escavazione di materie prime e il volume di rifiuti in discarica. Tuttavia, per garantire la sicurezza e la durabilità delle opere, è imprescindibile un approccio tecnico rigoroso e normativamente coerente, in grado di integrare considerazioni ambientali con requisiti prestazionali.