Intervista al laboratorio responsabile della Fase 3: prototipazione di materiali smart sensorizzati per diagnosi di deformazioni, difettosità, distacchi
Entriamo nel vivo della Fase 3 del progetto attraverso il racconto di Giuliana Bonvicini, ricercatrice presso il Centro Ceramico Bologna.
Il Centro Ceramico si è occupato dello sviluppo, messa a punto, progettazione e realizzazione del sistema integrato materiale-sensore in laterizi, adesivi e geopolimeri per la diagnosi di deformazioni, difettosità e distacchi.
[Q] Qual è il vostro ruolo nel progetto?
[A] Il Centro Ceramico è il Responsabile della Fase 3 del progetto e al suo interno segue principalmente due linee di sviluppo.
La prima riguarda la formulazione di nuove malte geopolimeriche “green” che impieghino materiali di recupero provenienti da diversi campi dell’industria. Nello specifico sono state utilizzate ceneri volanti, sottoprodotto del processo di combustione all’interno di una centrale termoelettrica. La seconda riguarda la sensorizzazione di elementi verticali di facciata atta al monitoraggio – e quindi all’individuazione – di eventuali spostamenti e/o deformazioni prima che si verifichi effettivamente il distacco del rivestimento. Lo scopo è quello di individuare una tecnologia di monitoraggio predittiva atta a garantire le prestazioni e la sicurezza del rivestimento, con particolare riferimento al costruito storico, ma non solo.
[Q] Qual è stata fino ad ora la parte più sfidante del vostro lavoro sul progetto MImeSIS?
[A] La formulazione delle malte geopolimeriche ha presentato da subito forti criticità. La malta geopolimerica da utilizzarsi come adesivo per pavimentazioni ha un enorme potenziale e rappresenta sicuramente un prodotto promettente per il settore della posa di piastrelle in ceramica, tuttavia occorre indirizzare la ricerca sperimentale sull’ottimizzazione della lavorabilità e della messa in opera di tali impasti. Questo perché in cantiere la malta deve essere caratterizzata da rapidità di preparazione e, soprattutto, fluidità nella stesura, a garanzia di un risultato finale ottimale e duraturo. Nel progetto la malta “green” è stata utilizzata per una pavimentazione e non per un rivestimento proprio per la delicatezza della messa in opera di questo materiale ancora a ridotta “lavorabilità”, ma di certo la sperimentazione e l’ottimizzazione non terminerà con questo progetto.
[Q] Avete raggiunto i risultati attesi? C’è stato qualche risultato inaspettato? Come pensate di poterlo valorizzare per le fasi successive del progetto? Qualche difficoltà che non vi aspettavate? Come l’avete gestita?
[A] La ricerca di un sensore adatto al nostro scopo, che già costituisse una buona base di partenza, non è stata facile. Abbiamo individuato un fessurimetro originariamente destinato al monitoraggio di crepe e fessure su pareti in muratura. Vista la finalità dello strumento, la frequenza di misura e acquisizione erano ovviamente proiettate sul lungo periodo, con un sistema di invio e raccolta dati scaricabile e consultabile via web. Per renderlo utilizzabile per i nostri scopi abbiamo quindi dovuto modificare le impostazioni e aumentare di molto la frequenza di misura (fino al massimo consentito dallo strumento), al fine di registrare velocemente e in tempi brevi ogni più piccolo movimento/deformazione. Inoltre è stato necessario modificare sia la parte finale del sensore in modo da poterla attaccare saldamente all’elemento verticale da monitorare, sia il collegamento sensore/centralina per rendere la catena di misura più flessibile e comoda all’uso. La catena di misura è stata validata in laboratorio e messa a confronto con una specifica procedura di prova, sviluppata appositamente.
[Q] Che cosa significa per voi essere parte del progetto?
[A] Partecipare ad un progetto di ricerca ha un duplice valore. Significa da un lato portare la propria esperienza e le competenze acquisite, mettendole a disposizione degli altri partner per il conseguimento comune di un obiettivo da raggiungere; dall’altro, implementare le conoscenze e anche acquisirne delle nuove, ampliando – perché no – le possibili aree di interesse. Il tutto sempre all’insegna della ricerca e dell’innovazione nel campo dei materiali da costruzione, che rappresenta da sempre il core del Centro Ceramico. Nello specifico, il progetto MImeSIS ci ha permesso di ampliare la nostra conoscenza tecnica e specializzata, ma tutto sommato “ristretta”, del materiale ceramico da costruzione permettendoci una visione più ampia delle potenzialità dei materiali dovute alle sinergie tra competenze tecniche/meccaniche/informatiche. Non dimentichiamoci inoltre l’approccio “green” di tutto il processo produttivo di un materiale, a partire dall’introduzione di materiali di recupero provenienti da altre filiere produttive.
[Q] Che ruolo hanno secondo voi i materiali smart nello sviluppo dell’edilizia 4.0? Quali sviluppi tecnologici ed industriali vi proponete di raggiungere con le soluzioni smart?
[A] Un ruolo fondamentale! I materiali smart per edilizia sono un po’ come i partner del progetto: ognuno porta un proprio contributo e tutti insieme vanno a riqualificare e/o costituire edifici – e nel tempo interi centri abitati – dotati di proprietà ormai considerate giustamente imprescindibili, quali la sicurezza, il comfort, il risparmio energetico.
D’altronde, che cosa intendiamo con Edilizia 4.0? Le parole chiave sono sicuramente progettazione versatile, integrata e attenta alla sostenibilità. Ma la qualità del costruito è il vero driver del cambiamento in questo settore. Per innescare nuovi processi di innovazione nell’ambito dell’edilizia 4.0, infatti, è opportuno creare una sinergia operativa tra costruttori, in grado di definire un modello prestazionale condiviso a cui fare riferimento, poi le aziende di componenti, per ottimizzare i loro prodotti, e la ricerca. Anche se MImeSIS è un progetto nato per la tutela e la riqualificazione del costruito storico, le soluzioni smart implementate possono essere facilmente applicate a qualsiasi settore dell’edilizia articolato nelle diverse fasi di vita degli edifici, favorendo l’evoluzione del settore stesso. La sostenibilità del processo costruttivo edilizio richiede oggi una progettazione sempre più versatile e integrata di tutte le sue fasi: dalla scelta di materiali ecosostenibili e riciclabili, alla progettazione degli impianti tecnici; dall’innovazione tecnologica dei componenti costruttivi alla progettazione architettonica complessiva. E perché no, con un occhio di riguardo all’ottimizzazione dei costi.
Prossimi passi
Le attività di progetto sono proseguite in accordo con il programma di lavoro rivisto in funzione dei ritardi e delle problematiche legate alla diffusione del COVID-19. Tutti i sistemi sensorizzati sono stati sperimentati e validati in merito all’affidabilità di misura, alla costanza di monitoraggio nel tempo e alla capacità di trasmissione e visualizzazione dei dati su idonea piattaforma. Attualmente si sta procedendo con i test di durabilità per verificare l’efficienza dei sistemi sensorizzati in ambienti particolarmente aggressivi, come ad esempio in presenza di sali, in condizioni climatiche avverse (fenomeni di gelo/disgelo), in seguito all’alternanza di elevati tenori di umidità a climi secchi, ecc.
Sono stati progettati i modelli di muratura a grandezza reale (dimostratori) in cui saranno installati i sistemi sensorizzati e ogni partner sta procedendo con la realizzazione di una diversa tipologia di prototipo, in funzione dei sensori installati e/o della diversa condizione di esercizio che si vuole monitorare. Infine, sono state individuate le aree in cui saranno validati i sensori in ambiente reale, ovvero all’interno del complesso monumentale de La Certosa di Bologna (caso studio 1) e all’interno del complesso Faventia Sales di Faenza (caso studio 2); entro l’estate si procederà con l’installazione e si partirà con il monitoraggio.
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>> Leggi le interviste a GeoSmart Lab (Fase 1) e CNR-ISTEC (Fase 2)
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