1. PREMESSA

Le problematiche connesse allo smaltimento dei rifiuti, anche a seguito della ormai consolidata cultura dell' "usa e getta", hanno assunto negli ultimi decenni proporzioni sempre maggiori (Fig. 1). La diversificazione dei processi produttivi ha, inoltre, generato la moltiplicazione delle tipologie dei rifiuti, molti dei quali, costituiti da sostanze pericolose e con tempi di degradazione naturale molto lunghi; basti pensare alla plastica che ha tempi di deterioramento che vanno da centinaia a migliaia di anni.

Il rinnovato interesse all'ambiente ed al risparmio energetico, la nuova cultura della raccolta differenziata (Fig. 2) finalizzata al riutilizzo di materia prima e la crescente difficoltà di apertura di nuove cave, con conseguente prossimo aumento dei prezzi degli aggregati tradizionali nelle cave ancora aperte, ha stimolato ricerche finalizzate all'impiego di materiale derivato dai rifiuti nel campo dell'edilizia.

La ricerca, oggetto di questo articolo, è stata focalizzata sullo studio di un aggregato leggero in PET (Poli-etilen-tereftalato) sulla base delle seguenti considerazioni:

• la maggior parte della plastica riciclata è costituita da PET, materiale di cui sono composte le comuni bottiglie di acqua minerale, con percentuali dell'ordine del 70% della raccolta; in particolare, in Italia - la maggiore consumatrice in Europa di bottiglie in PET - si producono 225.000 tonnellate di questa plastica per le bottiglie;
• il PET vergine, per le sue ottime proprietà è usato per la realizzazione di bottiglie di plastica, pezzi meccanici ad alta precisione e filati utilizzati nell'abbigliamento;
• il PET riciclato non può essere riutilizzato per confezionare bottiglie (una legge dello Stato vieta di realizzare contenitori per alimenti con materia prima non vergine) o per realizzare pezzi meccanici di precisione (per la presenza di seppur minime quantità di impurità), quindi limitando di molto il suo riutilizzo nello stesso ciclo produttivo;
• il polimero PET è un materiale che per le sue caratteristiche (leggerezza, durezza, coefficiente di dilatazione lineare molto basso, buona resistenza chimica e termica, basso costo, facile lavorabilità) ben si presta ad un possibile suo impiego nella realizzazione di aggregati per calcestruzzi e per altro impiego in Ingegneria civile.
  
  

Fig. 1 - Una discarica di rifiuti urbani.	Fig. 2 - Raccolta differenziata della plastica.

2. PARTE SPERIMENTALE

La materia prima è costituita dai "flakes" (letteralmente: ritagli in scaglie), frutto di un processo di selezione e pulitura di elementi provenienti dalla triturazione delle bottiglie di plastica riciclate (Fig. 3).
I ritagli di PET sottoposti ad un processo termico e meccanico si aggregano, formando un inerte alveolato, resistente, rigido, notevolmente leggero la cui superficie esterna presenta diversi rilievi.
La ricerca è stata finalizzata alla realizzazione di due distinti progetti:

A)
produrre un aggregato leggero grosso non sabbiato (Fig. 4) per il confezionamento di calcestruzzi leggeri non strutturali o come materiale sciolto per la realizzazione di riempimenti con finalità di coibenza termica e isolamento acustico. Il suo impiego per il confezionamento di calcestruzzi non ha evidenziato problemi di segregazione, permettendo una preparazione dell'impasto non difforme da quella tradizionale;

B)
produrre un aggregato leggero sabbiato (Fig. 5) per il confezionamento di calcestruzzi leggeri strutturali oppure da impiegare come aggregato in calcestruzzi auto-compattanti (Self-Compacting Concrete, SCC). L'aggregato, subito dopo il trattamento termico, è stato sottoposto ad un trattamento superficiale di "sabbiatura", in modo da creare una superficie ruvida per garantire il perfetto ammorsamento della malta

Fig. 3 - I flakes usati nella ricerca	Fig. 4 - L'aggregato leggero in PET non sabbiato adattato al confezionamento di calcestruzzi leggeri non strutturali o come riempimento coibente isolante

3. CALCESTRUZZI LEGGERI NON STRUTTURALI E MATERIALI DA RIEMPIMENTO

Le caratteristiche dell'aggregato leggero in PET utilizzato per la ricerca sono mostrate in Tabella 1.
La composizione e le prestazioni del calcestruzzo leggero non struttura sono mostrate in Tabella 2.
Il calcestruzzo ottenuto risulta omogeneo, leggero, e con un facciavista piuttosto uniforme. La resistenza meccanica a compressione a 28 giorni (11 MPa) nonostante il rapporto a/c di 0,60 avrebbe potuto far sperare in una maggiore resistenza meccanica. Tuttavia, questo calcestruzzo può trovare interessanti impieghi in diversi campi, come per esempio nella costruzione dei massetti (Fig. 6), di magroni, ecc., ovunque, cioè; non sia richiesta una elevata resistenza meccanica e dove un alleggerimento permetterebbe di gravare molto meno sulle strutture, consentendo di ridurre le dimensioni delle stesse.
Le caratteristiche dell'aggregato leggero in PET per riempimenti utilizzato per la ricerca sono mostrate nella Tabella 3.
L'aggregato in PET, di pezzatura leggermente maggiore (Tabella 3) da solo è molto adatto a riempimento di scavi e vuoti. Esso, infatti, risulta essere resistente, leggero, coibente, imputrescibile, invariabile nel tempo, con ottima resistenza alle distorsioni anche alle alte temperature vicine al suo punto diffusione; inoltre, se sottoposto a combustione, non emette gas tossici.

Tabella 1 - Caratteristiche aggregato leggero in "PET".	Tabella 2 - Composizione e prestazioni del calcestruzzo leggero con PET.

Tabella 3 - Caratteristiche aggregato leggero in "PET" per riempimenti.	Tabella 4 - Caratteristiche dell'aggregato leggero in "PET" sabbiato.

4. CALCESTRUZZI LEGGERI STRUTTURALI

Le caratteristiche dell'aggregato leggero in PET utilizzato per la produzione di calcestruzzi leggeri strutturali sono mostrate in Tabella 4.
La composizione e le caratteristiche di un calcestruzzo leggero strutturale (R_ck>15 MPa), confezionato con lo stesso rapporto a/c di 0,60 adottato per il corrispondente calcestruzzo leggero non strutturale, sono mostrate in Tabella 4.
Il calcestruzzo ottenuto, che risulta uniforme e privo di segregazione (Fig. 7 e 8), presenta una resistenza meccanica a 28 giorni di 27 MPa decisamente superiore a quelle del calcestruzzo leggero non strutturale (Tabella 2) nonostante lo stesso rapporto acqua/cemento.
Il miglior comportamento è da imputare al processo di sabbiatura della superficie (Fig. 5) grazie al quale si è migliorata l'adesione tra la malta e l'aggregato. Al contrario l'assenza di sabbiatura (Fig. 4) ha creato "l'anello debole della catena" in corrispondenza dell'interfaccia aggregato-malta.

Fig. 5 - Aggregato leggero in PET sabbiato adattato al confezionamento di calcestruzzi leggeri strutturali. (Brevetto n° PA 2002 A 00016).	Fig. 6 - La realizzazione di un massetto.

Fig. 7- Un campione sezionato evidenzia la mancanza di problemi di galleggiamento dell'aggregato leggero.	Fig. 8 - La linea di rottura caratteristica di un buon calcestruzzo.

5. CONCLUSIONI

La produzione di un materiale inerte leggero innovativo e di basso costo, può rappresentare una valida proposta allo smaltimento del PET, presente sul territorio in quantità sempre maggiore, e potrebbe comportare una valida alternativa agli inerti leggeri in argilla espansa per la realizzazione di calcestruzzi alleggeriti strutturali e non, come anche per la realizzazione di riempimenti coibenti.
Le esperienze di laboratorio, effettuate presso il laboratorio dalla GEOLAB s.r.l. di Palermo, hanno dimostrato che il PET, con le sue caratteristiche di resistenza, durezza e leggerezza, ben si presta a sostituire materiali tradizionali nel confezionamento di calcestruzzi leggeri.
Le caratteristiche fin qui ottenute fanno presagire sviluppi successivi che potrebbero rendere l'aggregato in PET un'interessante materiale innovativo nel settore dei calcestruzzi innovativi, in linea con un progresso sostenibile nel settore delle costruzioni.

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L'Ingegner Enrico Martines ha collaborato alla ricerca nelle fasi operative ed ha fornito un contributo di assoluta originalità nella preparazione dei granuli dell'aggregato leggero di PET.

Gli autori ringraziano il laboratorio GEOLAB Srl di Palermo per l'ospitalità e la fattiva disponibilità mostrata durante le fasi delle prove meccaniche.