L'industria della prefabbricazione in calcestruzzo, trainata dall'evoluzione delle esigenze economiche e dei cambiamenti normativi, è destinata ad entrare in una fase di profonda trasformazione. Sebbene la prefabbricazione in calcestruzzo continui ad offrire importanti vantaggi, quali la rapidità di costruzione, il controllo della qualità e la riduzione della manodopera in cantiere, il settore si trova ad affrontare nuove sfide che ne influenzeranno lo sviluppo nei prossimi anni.

Una delle questioni più urgenti è rappresentata dalla crescente domanda di sostenibilità e di riduzione delle emissioni di anidride carbonica. In Europa, iniziative quali il Green Deal europeo e il pacchetto “Fit for 55” stanno fissando obiettivi ambiziosi per ridurre le emissioni di gas ad effetto serra di almeno il 55% entro il 2030. Il settore delle costruzioni, compreso quello della prefabbricazione in calcestruzzo, è direttamente interessato da queste politiche, a causa della elevata intensità carbonica associata alla produzione del cemento.

La produzione di cemento continua a rappresentare una fonte significativa di emissioni globali di CO₂, sottoponendo i produttori di elementi prefabbricati a una crescente attenzione da parte di investitori e clienti. Il quadro normativo sta evolvendo rapidamente: la revisione del Regolamento sui Prodotti da Costruzione (CPR) e il continuo sviluppo delle norme aggiornate sui cementi, tra cui EN 197-5 ed EN 197-6, mirano a favorire un più ampio impiego di leganti a basse emissioni di anidride carbonica e ad aumentare la trasparenza attraverso le Dichiarazioni Ambientali di Prodotto (EPD).

La transizione verso miscele a basse emissioni di CO₂ e leganti alternativi rappresenta una delle principali direttrici di sviluppo del settore delle costruzioni. L'impiego di cementi a basse emissioni di CO₂ rappresenta una rilevante sfida tecnica, in particolare nel settore della prefabbricazione, dove la velocità produttiva e l’affidabilità prestazionale sono requisiti fondamentali. La criticità più immediata è legata alle minori resistenze a compressione del calcestruzzo nelle primissime fasi di maturazione dovute al più basso contenuto di clinker nei nuovi cementi. Con l’aggiunta di materiali cementizi supplementari, che reagiscono più lentamente rispetto al clinker, le miscele possono, in aggiunta, sviluppare resistenze significativamente inferiori nelle prime ore o giorni dopo l’esecuzione del getto. Per gli impianti di prefabbricazione, questo si traduce in una riduzione della produttività, a meno che non venga utilizzata una maturazione accelerata (con conseguente consumo energetico) o a specifiche tecnologie additivanti in grado di promuovere le reazioni di idratazione dei leganti, tali da compensare la perdita in prestazioni alle brevi stagionature.

Il futuro e l’evoluzione della prefabbricazione in calcestruzzo dipenderanno quindi dalla capacità di innovare e allinearsi a queste tendenze, raggiungendo gli obiettivi di sostenibilità e produttività richiesti dal mercato. Per rispondere alle esigenze del settore della prefabbricazione, sono oggi disponibili tecnologie additivanti in grado di combinare riduzione dell'acqua e accelerazione dello sviluppo delle resistenze iniziali. Tra questi rientra MasterCO2re HES 30, additivo che combina la tecnologia Intelligent Cluster System (ICS) con la tecnologia Crystal Speed Hardening (CSH).

Sfruttando e integrando queste due tecnologie complementari, MasterCO₂re HES 30 genera un effetto sinergico che migliora le proprietà del calcestruzzo sia allo stato fresco, sia allo stato indurito. Il risultato è una migliore lavorabilità, una più rapida scasseratura e prestazioni affidabili, senza compromettere la durabilità a lungo termine.  La tecnologia Intelligent Cluster System (ICS) di MasterCO₂re HES 30 organizza dinamicamente l'acqua e i cristalli CSH in cluster altamente reattivi, creando fin dalle prime fasi le condizioni ottimali per l'idratazione del cemento. All'interno di questo microambiente, la crescita dei cristalli CSH non solo viene accelerata, ma anche orientata in modo controllato, favorendo la formazione di una rete densa e ben interconnessa di prodotti di idratazione. Il risultato è un equilibrio ottimale tra riduzione dell'acqua e sviluppo accelerato delle resistenze meccaniche alle prime età, anche nei sistemi cementizi a basso contenuto di clinker.

Il meccanismo a doppia azione descritto consente di migliorare la lavorabilità e di accelerare lo sviluppo delle resistenze meccaniche nelle prime fasi di maturazione.

Di seguito vengono riportati i risultati sperimentali di un caso di studio. L'attività sperimentale è stata sviluppata con l'obiettivo di valutare il comportamento della soluzione additivante in condizioni rappresentative della produzione industriale di elementi prefabbricati.

Sono stati prodotti elementi prefabbricati utilizzando un cemento composito d'altoforno di tipo CEM II/B-S 52,5 R. Il nuovo additivo MasterCO₂re HES 30 è stato confrontato con un superfluidificante a base PCE, utilizzato sia da solo che in combinazione con un accelerante a base di cristalli CSH. È stato confezionato calcestruzzo autocompattante, contenente 385 kg/m³ di cemento, 25 kg/m³ di ceneri volanti con un rapporto acqua/cemento pari a 0,44 (vedi mix in Tabella 1). Il dosaggio degli additivi è stato regolato in modo da ottenere uno spandimento iniziale di 600 mm. La temperatura del calcestruzzo era di circa 15 °C, così come la temperatura di maturazione dei provini cubici da 10 × 10 × 10 cm.

Tabella 1 – Mix design

Per poter scasserare gli elementi e garantire le proprietà meccaniche necessarie alla movimentazione in sicurezza dei moduli, il produttore necessita di una resistenza minima a compressione pari a 30 MPa. Come illustrato nella Figura 1, con un approccio convenzionale basato su superfluidificanti standard a base PCE, tale valore viene raggiunto dopo 24 ore di maturazione. L'impiego di un accelerante basato sulla tecnologia Crystal Speed Hardening (CSH) ha consentito un significativo incremento della produttività, permettendo di raggiungere le resistenze meccaniche richieste in un tempo di maturazione dimezzato (figura 1). Va tuttavia evidenziato che, in questo caso, il dosaggio complessivo degli additivi deve essere aumentato fino a livelli particolarmente elevati (quasi il 5%). Con MasterCO₂re HES 30 è possibile ottenere prestazioni analoghe utilizzando un quantitativo di additivo prossimo alla metà.

Figura 1 – Sviluppo delle resistenze meccaniche a compressione, provini 10X10X10 a 15 °C

 I risultati ottenuti evidenziano il potenziale della soluzione nel ridurre il ricorso alla maturazione termica e nel supportare l'efficienza produttiva degli impianti.  Inoltre, come si può osservare dalla Figura 2, l'effetto accelerante di MasterCO₂re HES 30 non è stato ottenuto a scapito delle proprietà del calcestruzzo allo stato fresco. La capacità di mantenimento della lavorabilità non ha subito alcun impatto negativo, al contrario, ha mostrato un leggero miglioramento, garantendo una finestra operativa sicura di almeno 60 minuti per le operazioni di miscelazione, trasporto e messa in opera del calcestruzzo.

Figura 2 – Mantenimento di lavorabilità degli impasti

Lo studio evidenzia come tecnologie additivanti dedicate offrano una risposta efficace al bilanciamento tra sostenibilità ed efficienza nei processi di prefabbricazione, consentendo di superare i limiti cinetici intrinseci dei cementi a basso contenuto di clinker garantendo, al contempo, il mantenimento dei requisiti prestazionali richiesti dall'industria.

La sperimentazione conferma, inoltre, l'importanza di un approccio sinergico che coinvolga leganti, tecnologie additive e processi industriali per guidare la transizione verso soluzioni a ridotta impronta carbonica, valorizzando l'efficienza e la competitività dell'intera filiera della prefabbricazione in calcestruzzo.