L’effetto dei cambiamenti climatici sulle infrastrutture esistenti e nuove

Il ruolo delle infrastrutture concrete è strategico per qualsiasi economia. Si presenta in una varietà di forme, come edifici, ponti, tunnel e porti, e data la loro importanza per la nostra società, la loro resilienza è importante.

È noto che il tasso di deterioramento non dipende solo dalla composizione dei materiali e dai processi di costruzione, ma dipende anche dall'ambiente climatico in corso durante la fase di servizio del ciclo di vita delle strutture. Il cambiamento climatico, tuttavia, avrà un impatto crescente sulle nostre infrastrutture attraverso precipitazioni, livelli di anidride carbonica, livelli del mare più alti e temperature più elevate.

L’aumento di CO2e e di gas serra negli ultimi decenni ha iniziato a modificare il nostro ambiente circostante, rendendolo più aggressivo e provocando un’accelerazione dei processi di deterioramento, come le piogge acide e la carbonatazione, causando fessurazioni e scheggiature indotte dalla corrosione. Ciò si traduce in riparazioni più costose e distruttive, nonché nella perdita di integrità delle strutture in calcestruzzo.

La carbonatazione di solito non è un grosso problema per il Regno Unito poiché avviene lentamente attraverso il calcestruzzo di copertura fino all'acciaio di rinforzo, ma fino alla metà degli anni '80 si basava su calcestruzzo esposto a <350 ppm di CO2. I livelli sono attualmente superiori a 400 ppm e sono in aumento, causando un peggioramento della carbonatazione. La corrosione dell’acciaio continuerà a rappresentare un enorme problema a causa del rapido aumento dei cambiamenti climatici.

La buona notizia è che sono disponibili metodi innovativi per la protezione dalla corrosione e il monitoraggio dell’ambiente edificato che possono essere adattati alle strutture esistenti man mano che invecchiano o integrati da nuove man mano che la struttura si forma.

I rifiuti industriali riconvertiti vengono utilizzati per creare un materiale cementizio intelligente attivato dagli alcali (geopolimero AACM) che viene utilizzato sia come legante per la riparazione del cemento che come anodo di protezione catodica a corrente impressa (ICCP) che protegge l'acciaio incorporato nelle strutture in calcestruzzo.

LoCem, un geopolimero AACM, offre una sostenibilità a basso tenore di carbonio grazie alla sua produzione che utilizza poca o nessuna energia proveniente dai flussi di rifiuti derivati ​​da combustibili fossili, acciaio e attività mineraria. Ciò si traduce in una riduzione delle emissioni di CO2 del 90% rispetto alla produzione CEM I, che già contribuisce enormemente al cambiamento climatico.

LoCem può formarsi come malta, malta o calcestruzzo convenzionalmente gettato in opera o tagliato e stuccato negli impalcati per strutture esistenti in cemento armato (ad esempio parcheggi multipiano), nonché spruzzato nei giunti per edifici storici transitori con struttura in acciaio .

Questa combinazione di riparazione del calcestruzzo decarbonizzato e protezione catodica fornisce resilienza a lungo termine alle strutture esistenti. Il controllo della corrosione e la protezione dell'acciaio conservano il carbonio vitale incorporato e allungano la vita utile della struttura per decenni, riducendo la necessità di demolizione completa o sostituzione della struttura.

Per quanto riguarda i nuovi edifici, l’urbanizzazione e la crescita della popolazione hanno aumentato significativamente le nuove costruzioni negli ultimi decenni e, se continua a questo ritmo, ostacolerà il rispetto da parte del Regno Unito degli impegni assunti dall’accordo di Parigi di limitare il riscaldamento globale ben al di sotto dei 2. °C. Pertanto, l’industria dovrebbe cercare di capire come costruire in modo sostenibile nuove infrastrutture in grado di sopportare gli effetti dannosi del cambiamento climatico.

LoCem è stato recentemente sviluppato per formare un componente ICCP stampato in fabbrica che viene posizionato sull'armatura in acciaio in situ o prima che il calcestruzzo venga versato in nuove strutture. Il componente si chiama LoCem Modular Anode Unit (MAU) ed è installato come un sistema "plug-and-play" con densità di corrente su misura, contribuendo a fornire resilienza strutturale sostenibile a lungo termine e controllo sulla corrosione strutturale a tempo indeterminato. Ciò offre un percorso importante per proteggere il carbonio incorporato delle strutture.

Ramboll ha scoperto nel loro nuovo rapporto che in media 600 tonnellate di CO2 vengono emesse per un edificio di nuova costruzione di 1000 m2 durante tutto il suo ciclo di vita. L’implementazione del MAU fornisce una soluzione sostenibile a basse emissioni di carbonio per aiutare a trattenere il carbonio incorporato all’interno delle nuove infrastrutture, poiché la futura protezione contro la corrosione è associata al monitoraggio tramite sonde di velocità di corrosione integrate. Ciò fornisce informazioni sulle prestazioni e riduce la possibilità di interruzioni future controllando a distanza la corrosione, contribuendo a trattenere il carbonio incorporato rimanente.