La vita utile delle gallerie oggi è progettata per durare almeno cento anni, nel caso della galleria di base del Brennero addirittura 200 anni. Il problema con questo:"La vita utile è attualmente calcolata sulla base di cifre chiave teoriche e valori empirici. Condizioni ambientali come acque sotterranee chimicamente aggressive, Per esempio, può eventualmente portare a misure di manutenzione costose prima del previsto, "dice Florian Mittermayr, ricercatore presso l'Istituto di tecnologia e prova dei materiali da costruzione presso l'Università di tecnologia di Graz.

Concentrati sul nuovo, conoscenze fondamentali sul calcestruzzo proiettato

Una delle misure di supporto più importanti nella costruzione di gallerie è l'uso di calcestruzzo proiettato, noto anche come calcestruzzo spruzzato. In questa applicazione, il calcestruzzo viene applicato tramite un ugello e, a seconda delle esigenze, si aggiungono additivi. Finora i mix-design per il calcestruzzo proiettato si sono basati sull'esperienza e sulla conoscenza pratica. I risultati del progetto di ricerca dovrebbero ora fornire dati di base per miscele durevoli precise e su misura.

Per scoprire come le diverse formulazioni di calcestruzzo proiettato interagiscono con l'ambiente, quali formulazioni sono più adatte per quali influenze ambientali e quali effetti hanno gli additivi sulla durabilità e la lavorabilità, Mittermayr ha avviato il progetto di ricerca "Advanced and Sustainable Sprayed Concrete (ASSpC)" insieme a Wolfgang Kusterle del Concrete Laboratory of the OTH Regensburg e alla Austrian Society for Construction Technology (ÖBV). "Per quattro anni, abbiamo studiato il processo nella sua interezza in numerosi test di laboratorio e su larga scala e fornito supporto scientifico in vari cantieri di costruzione di gallerie, " spiega Mittermayr. I ricercatori sono stati in grado di svelare come dovrebbe essere idealmente lavorato il calcestruzzo proiettato e come devono essere costituiti i leganti per ottenere una durata particolarmente elevata.

Mix design ottimizzato

Una delle scoperte principali è che il calcestruzzo proiettato può essere progettato più durevole quando cementi, materiali cementizi integrativi, gli additivi e gli aggregati si adattano meglio alle esigenze. Anche piccole deviazioni nella quantità possono ridurre l'effetto desiderato.

Nelle indagini è stato dimostrato che la loppa d'altoforno granulata, in combinazione con altri materiali cementizi supplementari, è un modo efficace per aumentare la resistenza all'attacco dei solfati. Gli ioni solfati (N.B. solitamente causati dalla dissoluzione del gesso) possono essere presenti nel suolo o nelle acque sotterranee e portare a deformazioni e successivamente a fessurazioni del calcestruzzo. I materiali cementizi supplementari come il metacaolino o la siderite dell'Erzberg della Stiria aiutano a ridurre il contributo del calcestruzzo proiettato alle formazioni sinterizzate nel sistema di drenaggio. In tale contesto, la sinterizzazione è riferita al processo di precipitazione del carbonato di calcio nei tubi di drenaggio delle gallerie. Ciò può portare all'intasamento del sistema di drenaggio ed è quindi un motivo frequente di chiusura delle gallerie per lavori di manutenzione.

Inoltre, anche una piccola aggiunta di polvere di calcare ultrafine può aumentare significativamente la resistenza iniziale del calcestruzzo proiettato. Questo effetto rende possibile l'utilizzo di additivi quali loppa d'altoforno granulata, metacaolino o siderite in quantità maggiori di quelle attualmente possibili, rendere il calcestruzzo proiettato non solo più durevole ma anche più sostenibile.

Trasferimento di ricerca e domande aperte

È stato possibile chiarire e decifrare le questioni importanti per il calcestruzzo proiettato durevole e sostenibile riguardo ai materiali e alle miscele costituenti e alla loro interazione con i media circostanti, ei partner del progetto stanno ora preparando i risultati dettagliati per l'applicazione pratica. "Un'altra pietra miliare in termini di sostenibilità; ne siamo particolarmente soddisfatti. La maggiore durata significa che ora le gallerie possono essere manutenute a intervalli più lunghi, lo sforzo di manutenzione è ridotto per l'operatore e per gli automobilisti questo significa meno congestione. Impressionante è anche lo zelo di ricerca delle università, che sta aiutando a posizionare sempre più il nostro materiale da costruzione come un materiale ecologico con formulazioni precise e su misura, " spiega Sebastian Spaun, amministratore delegato dell'Associazione dell'industria del cemento austriaca (VÖZ), un altro importante partner del consorzio.

Per Michael Pauser, amministratore delegato della Società austriaca per la tecnologia delle costruzioni (ÖBV), "Il progetto di ricerca ÖBV-FFG è un'ulteriore prova che queste formulazioni concrete recentemente studiate e in pratica già testate danno un ulteriore contributo agli obiettivi di protezione del clima. La cooperazione tra università, clienti e l'industria dei materiali da costruzione e da costruzione garantisce che la ricerca sia orientata alla pratica e i suoi risultati saranno incorporati nelle linee guida per il calcestruzzo proiettato della Società austriaca per la tecnologia delle costruzioni, che è conosciuto oltre i confini dell'Austria."

Un altro importante risultato del progetto è anche l'influenza della tecnologia di applicazione del calcestruzzo proiettato. Eventuali domande aperte e il potenziale di miglioramento associato a ciò devono essere esaminati in un nuovo progetto di ricerca e devono essere sviluppati corrispondenti suggerimenti per il miglioramento.

Cooperazione di attori chiave

Il consorzio scientifico comprendeva ricercatori dei TU Graz Institutes of Applied Geosciences e of Technology and Testing of Construction Materials, il Concrete Laboratory dell'OTH Regensburg e il gruppo di lavoro sulla tecnologia dei materiali dell'Università di Innsbruck. Gli scienziati sono stati supportati dalla "competenza concentrata del calcestruzzo industriale austriaco, "dice Kusterle.