Gli scienziati hanno rivelato che il deterioramento delle moderne strutture di cemento e asfalto è dovuto alla presenza di tracce di materia organica in queste strutture. Il cemento e l’asfalto sono vitali per i materiali da costruzione moderni: il cemento è usato per la costruzione di vari edifici e strutture, mentre l’asfalto è usato principalmente per autostrade e piste negli aeroporti, sono stati ampiamente utilizzati per questi scopi fin dal 1800. È stato osservato che le strutture moderne in cemento e asfalto tendono a deteriorarsi molto più velocemente delle strutture storiche, ma la ragione di questo fenomeno era sconosciuta.
Il team di scienziati di sei istituzioni, tra cui Akihiro Moriyoshi, professore emerito dell’Università di Hokkaido, ha rivelato che la presenza di tracce di materia organica nelle moderne strutture in cemento e nelle pavimentazioni in asfalto incide sul loro deterioramento. I loro risultati, che includono nuovi metodi per valutare il deterioramento, sono stati pubblicati nella rivista Plos One.
Il deterioramento delle moderne strutture in calcestruzzo e delle pavimentazioni in asfalto è un problema importante. Le caratteristiche che portano al deterioramento includono crepe, disaggregazione (rottura in polvere bianca fine) e delaminazione (separazione in strati), queste strutture deteriorate non sono sicure per i loro scopi: il rapido deterioramento riduce la durata di vita prevista delle strutture, aumentando così i costi di manutenzione o di sostituzione.
Gli scienziati hanno deciso di sviluppare un nuovo metodo per valutare il tasso di deterioramento del calcestruzzo. Il metodo attuale si basa sulla larghezza delle crepe superficiali nel calcestruzzo e su un semplice test chimico; tuttavia, rappresenta solo un quadro incompleto del livello di danno.
Gli scienziati durante i loro esperimenti, hanno notato che uno strano odore si sviluppava quando il cemento commerciale veniva mescolato con l’acqua. Hanno ipotizzato che la materia organica fosse responsabile dell’odore, e hanno studiato l’effetto che ha sul deterioramento del calcestruzzo.
Gli scienziati hanno dimostrato che ci sono un certo numero di molecole organiche, da diverse fonti, presenti nelle moderne strutture in calcestruzzo e nelle pavimentazioni in asfalto, come: ftalati; particolato di scarico diesel; tensioattivi e liquidi lavavetri.
Le molecole sono introdotte durante il processo di produzione (il contenuto di ftalati, composti fosfatici e agenti riduttori dell’acqua indicati con il parametro “abitante equivalente AE” presenti nei cementi disponibili in commercio, è rispettivamente dello 0,0012%, 0,12% e 0,25%), o assorbite dall’ambiente, e causano un rapido deterioramento delle strutture in calcestruzzo e delle pavimentazioni in asfalto.
Il parametro abitante equivalente (AE), o carico organico specifico, nel campo dell’ingegneria sanitaria indica la quantità di sostanze organiche biodegradabili, derivate da un’utenza civile o assimilabile a questa, convogliate in fognatura nell’arco temporale di un giorno (24 ore) cui corrisponde una richiesta biochimica di ossigeno a 5 giorni (120 ore) pari a 60 grammi di O2 il giorno.
Tra le sostanze organiche presenti nel cemento, più dei fosfati e degli agenti riduttori dell’acqua AE, i ftalati hanno il maggiore effetto sul deterioramento. La materia organica nell’acqua accelera il deterioramento delle pavimentazioni in asfalto. Gli scienziati hanno anche dimostrato che la larghezza e la lunghezza delle crepe è il fattore che determina maggiormente il danno del calcestruzzo, mentre il grado di formazione dell’amorfizzazione è il maggior fattore di deterioramento. Credono che le loro scoperte possano essere utilizzate per sviluppare nuove formulazioni per strutture in calcestruzzo e pavimentazioni in asfalto di lunga durata.
