Innovazione di processo verso nuovi prodotti a basso impatto ambientale
Il partenariato del progetto PERLABLOC ha realizzato e testato dei blocchi innovativi basati sull’utilizzo della Perlite sarda, malte ed inerti di provenienza sarda per involucri di edifici altamente performanti, mirando agli standard prestazionali di un involucro nZEB ( nearly Zero Energy Building - ovvero Edificio a quasi zero energia) per l’ambito climatico mediterraneo.
Durante il progetto è stato elaborato un processo innovativo di produzione, con a valle una serie di proposte di prodotti a base di risorse rinnovabili o di recupero, idonei per la costituzione di componenti per l’involucro edilizio evoluto, con elevate prestazioni , calibrabili a secondo i requisiti meccanici ed energetici, e le relative zone climatiche della Sardegna. Nello specifico, le zone climatiche principali riscontrate in Sardegna sono: in maggioranza la zona climatica C (per i territori pianeggianti) e zona climatica D (territori di montagna con altitudine moderata) e alcune aeree con clima più mite in zona B (Sulcis, Oristanese, ed alcuni territori della costa Ovest) ed infine alcune poche aree in zona E soltanto in alta montagna, superando gli 800 mslm circa.
Analisi della compatibilità e complementarietà dei prodotti in progetto
Il progetto PERLABLOC ha realizzato campioni specifici e li ha verificati e testati per migliorarne le caratteristiche di comfort indoor attraverso soluzioni tecniche compatibili con il clima della Sardegna in grado di gestire positivamente lo sfasamento termico e le prestazioni termo-igroscopiche dell’involucro.
La calibratura, lungo le fasi operative del progetto, ha permesso di creare prodotti potenzialmente competitivi sotto il punto di vista prestazionale e dell’ipotetico costo di produzione, considerando il valore aggiunto di una filiera di fornitura interamente sarda, basata sulla logica dell’Economia Circolare.
Test sperimentali dei prodotti a livello di prestazione meccanica ed energetica
Le attività di progetto hanno inoltre permesso di qualificare gli elementi di dimensione codificata forniti dai produttori partner, sulla base delle norme tecniche di comprovata validità attualmente vigenti. La qualificazione riguarda le principali proprietà meccaniche e termofisiche dei vari elementi messi a disposizione dai produttori. Le prove sono state realizzate presso i competenti laboratori universitari del DICAAR.
In particolare il laboratorio ufficiale per le prove sui materiali (http://people.unica.it/laboratorioprovedis/) e per ciscaono degli elementi forniti è stato ricavata:
• Resistenza a compressione semplice;
• Resistenza a flessione e taglio;
• Resistenza a compressione semplice in condizioni ambiente ed eventualmente invecchiate artificialmente;
• Resistenza a flessione e taglio in condizioni ambiente ed eventualmente invecchiate artificialmente, trasmittanza termica;
• Inerzia termica.
I risulati conseguiti hanno permesso di evidenziare l’alto livello tecnico-prestazionale dei prodotti ad elevata inerzia termica che permette di garantire - oltre ad un ottimo isolamento dovuto alle prestazioni invernali efficienti di eccellenza - anche dei valori di comfort abitativo molto buoni nel periodo estivo, permettendo così un risparmio energetico notevole per la climatizzazione estiva.
Documentazione Fotografica
Figura 1 - Provino cilindrico in agglomerato di perlite sottoposto a test di compressione semplice
Figura 2 - Rotture ottenute tramite schiacciamento su campioni cilindrici per provini di classe T1-x
Figura 3 - Rotture ottenute tramite schiacciamento su campioni cilindrici per provini di classe T2-x
Figura 4 - Campioni cilindrici in agglomerato di perlite distinti in due classi differenti (T1, T2)
Figura 5 - Confronto rotture per schiacciamento su campioni cilindrici delle due differenti classi (T1, T2)
Figura 6 - Campioni cilindrici sottoposti a prova di assorbimento d’acqua mediante immersione parziale
Figura 7 - Campioni cilindrici sottoposti a cicli di gelo e disgelo mediante cella a temperatura controllata
Figura 8 - Pesatura e classificazione dei campioni cilindrici in agglomerato di perlite
Figura 9 - Tripletta di blocchi in agglomerato di perlite sottoposta a prova di flessione e taglio
Figura 10 - Perlite espansa contraddistinta e classificata da differente granulometria
Figura 11 - Muretto in agglomerato di perlite sottoposto a prova di compressione semplice
Modellazioni predittive e valutazione impatto ambientale
Il progetto ha studiato l’impatto ambientale dei prodotti in progetto oltre ad esaminarne la bio-compatibilità per quanto riguarda la loro salubrità, il loro comportamento termo-igroscopico, la permeabilità al vapore d’acqua e lo sfasamento termico. In questo modo si è potuto verificare che i prodotti risultanti dalle prove effettuate durante il progetto risultassero perfettamente in linea con i principi della Bioedilizia.
Documentazione Fotografica
Figura 12 - Rottura rilevata su muretto in agglomerato di perlite sottoposto a prova di compressione semplice
Figura 13 - Blocchi in agglomerato di perlite atti a realizzare parete per prova termica in camera climatica
Figura 14 - Posa parete in agglomerato di perlite per prova in camera climatica
Figura 15 - Miscela per intonaco da utilizzare per prova termica in camera climatica
Figura 16 - Pareti sottoposte a prova termica differenziate da uso di intonaco tradizionale (1) e termico (2)
Figura 17 - Posa pareti sottoposte a prova termica distinte da uso di intonaco tradizionale e termico
Valutazione tecnico-economica del processo:
È stata altresì effettuata un’analisi costo-beneficio approfondita dell’involucro, realizzato con prodotti PERLABLOC, basato su risorse e materie prime sarde attraverso due Progetti Pilota studiati per due aree climatiche diverse. Il primo progetto nel contesto della Sardegna (zona climatica C) per una costruzione ex nuova con blocchi altamente coibentanti tipo PERLABLOC. La seconda in una simulazione di una ristrutturazione in zona climatica D situata in Toscana attraverso un doppio involucro ad intercapedine realizzato con b locchi PERLABLOC e insufflaggio di perlite, onde valutare la fattibilità di un futuro utilizzo del prodotto/sistema PERLABLOC fuori dai confini della Sardegna, considerando in primis le regioni collegate direttamente via nave.
Performance meccaniche e termiche dei prodotti in base ai test effettuati
Elenco delle prove effettuate
- Test di compressione semplice su cilindri di perlite;
- Test di compressione semplice su cilindri di perlite “invecchiati”;
- Test di compressione semplice su cilindri di perlite in condizioni criogeniche;
- Test di flessione e taglio su “triplette” di perlite;
- Test di assorbimento d’acqua su cilindri di perlite;
- Test di conducibilità termica su piastre di perlite.
1. TEST DI COMPRESSIONE SEMPLICE
Figura 1 - Pressa per test di compressione
Figura 2 - Provini
Figura 3 – Superfici di rottura nei provini cilindrici
Tabella 2 - Resistenze a compressione
Tramite UNI EN 772-1 (Determinazione della resistenza a compressione per elementi in muratura). Si è ricavato un fattore di forma pari a 1.38 e valori di resistenza normalizzata del blocco.
2. TEST DI COMPRESSIONE SEMPLICE SU PROVINI “INVECCHIATI”
Dopo l’applicazione di n.5 cicli di gelo/disgelo su sei campioni cilindrici di perlite per simulare l’invecchiamento del provino secondo UNI EN 7087.
Figura 5 - Cella frigorifera e provini
Figura 6 - Superfici di rottura provini g/d
Tabella 4 - Resistenze a compressione g/d
La resistenza a compressione normalizzata ottenuta è:
3. TEST DI COMPRESSIONE SEMPLICE IN CONDIZIONI CRIOGENICHE
Sono state condotte prove di compressione semplice su cilindri preventivamente immersi in azoto li-quido tramite un contenitore cilindrico appositamente calibrato disponibile presso il Laboratorio Prove Materiali da costruzione del Dipartimento di Ingegneria Civile, Ambientale e Architettura dell’Università di Cagliari.
Figura 7 - Contenitore criogenico di azoto liquido
I test hanno dato i risultati riportati nella tabella sottostante. Si evidenzia che il materiale sperimenta-to non ha risentito degli effetti delle temperature estreme cui è stato sottoposto (-75 °C; -150 °C) grazie anche alla sua porosità che ha permesso l’inclusione di frazioni di acqua solidificata che ha compartecipato alla resistenza a compressione
Tabella 5 - test di compressione criogenici su cilindri
4. TEST DI FLESSIONE E TAGLIO SU “TRIPLETTE”
Si considerano tre blocchi allettati tra loro tramite malta in strato sottile (“triplette”), portate a rottura per flessione e taglio secondo UNI EN 12390-5 e per solo taglio secondo UNI EN 1052-3.
Figura 8 - Triplette in agglomerato di perlite
Figura 9 - Schema di carico
Figura 10 - Rotture lato malta e lato blocco
Tabella 7 - Risultati triplette
5. TEST DI ASSORBIMENTO D’ACQUA
Si fa riferimento alla norma UNI EN 1609, specifica per isolanti termici in edilizia, che intende simulare l’assorbimento d’acqua causato da un periodo di pioggia di 24h durante i lavori di costruzione.
Figura 11 – Provini immersi in bacinella di prova
Figura 12 – Sgocciolamento
I risultati sono mostrati in tabella:
Tabella 8 - Assorbimento d'acqua
6. TEST DI CONDUCIBILITÀ TERMICA SU PIASTRE
Per la determinazione della conducibilità termica del materiale si fa riferimento al metodo del termo-flussimetro in accordo alle norme ISO 8301, UNI EN 12667 e UNI EN 12664.
La conducibilità termica è data dalla relazione:
Figura 13 - Macchina di prova
Figura 14 - Principio di funzionamento termoflussimetro
Il provino, sotto forma di piastra (con area totale di 300x300 mm, area attiva di prova 100x100 mm e spessore dai 5 ai 100 mm), è posizionato in contatto con le piastre superiore ed inferiore a due dif-ferenti temperature.
Figura 15 - Piastra di perlite
Si riportano nella tabella sottostante le caratteristiche dei campioni di prova con i corrispondenti va-lori di conducibilità termica misurati a differenti temperature medie del campione (10, 20, 30 °C).
Tabella 9 - Conducibilità piastre di perlite
Nelle figure sottostanti si riportano gli andamenti dei valori di conducibilità termica classificati sia in base alle diverse lambda, sia in base alle diverse classi di provini studiati.
La conducibilità termica dichiarata si calcola secondo la norma UNI EN ISO 10456 a partire dai dati misurati secondo la formula:
Contatti
