Malte a base di calce idraulica naturale modificate con fibre corte di basalto per la conservazione del patrimonio culturale e per l’edilizia sostenibile

The research aims at the improvement of mechanical and physical characteristics of hydraulic mortars through the addition of different morphologies of short fibers to be applied in the fields of Cultural Heritage and sustainable architecture. It is well known that the incorporation of short fibers in mortar and concrete products can reduce plastic shrinkage, as well as improve some of their properties such as toughness, flexural strength and durability. Amongst the available fibers, basalt ones were chosen because of the excellent results shown in other applications, their quite recent entrance into the industrial market and their environmentally friendly character, since they are considered natural because obtained from basalt rocks. Mechanical properties of natural hydraulic lime-based mortars reinforced with randomly distributed smooth basalt fibers where evaluated through the use of compressive test and three-point bending test to determine flexural properties and modification of flexural toughness. Water absorption and capillary water absorption were an additional parameter used to understand the open porosity of the composites. Morphological observations were carried out by optical microscope and scanning electron microscope to explain the interaction between fibers and matrices, especially to observe fracture propagations. Different contents, sizings, lengths, diameters and types of fibers were studied.

La ricerca è volta al miglioramento per aggiunta di fibre corte di basalto in diverse morfologie delle proprietà meccaniche e delle caratteristiche fisiche di malte idrauliche per applicazioni nell'ambito dei beni culturali e dell’architettura sostenibile. In letteratura è noto come l’inglobamento di fibre corte in malte e calcestruzzi sia efficace nella riduzione del ritiro plastico, nonché nel miglioramento di alcune delle loro proprietà quali tenacità, resistenza a flessione e durevolezza. Tra le fibre disponibili, quelle a base di basalto sono state scelte per gli ottimi risultati mostrati in altre applicazioni, la recente entrata nel mercato industriale e le caratteristiche ecologiche del materiale, considerato naturale poiché ottenuto da rocce di basalto. Le proprietà meccaniche di malte idrauliche a base di calce naturale addizionate con fibre lisce di basalto distribuite casualmente, sono valutate mediante l'utilizzo di prove di flessione a tre punti e test a compressione evidenziando le modifiche della tenacità. L'assorbimento d'acqua per capillarità ed i relativi coefficienti sono stati utilizzati come parametro per comprendere la porosità dei compositi. Le osservazioni morfologiche sono state eseguite tramite microscopio ottico e microscopio elettronico a scansione per spiegare l'interazione tra fibra e matrice, in particolare per osservare i fenomeni di propagazione della frattura. Sono stati studiati materiali compositi con fibre in diverso contenuto, sizing, lunghezza, diametro e morfologia.