SVILUPPO E CARATTERIZZAZIONE DI MALTE ALLEGGERITE ECOSOSTENIBILI AD ATTIVAZIONE ALCALINA

The construction sector exerts significant pressure on the environment due to the high consumption of natural resources and the substantial CO₂ emissions. Specifically, the decarbonisation of the cement industry represents one of the major challenges in achieving international climate targets and supporting the transition towards sustainability. In this context, alkali-activated materials (AAMs) represent a promising alternative to traditional cement-based systems. This thesis, developed within the framework of the European RECONSTRUCT project, aims at the development and characterization of eco-sustainable lightweight mortars obtained by using recycled materials as aggregates and replacing traditional Portland cement with an alkali-activated binder system based on granulated blast furnace slag. The experimental results highlight the significant potential of alkali-activated mixtures, which in several cases exhibited faster strength development and higher mechanical performance compared to corresponding OPC-based mixtures. In particular, formulations containing PET and expanded glass achieved the best balance between mechanical strength and density reduction. Shrinkage phenomena during the curing phase represent one of the main critical issues, highlighting the need for targeted optimization strategies, such as the use of fibres and/or specific additives, in order to improve the dimensional stability and long-term durability of the mixtures. Overall, the study confirms the potential of alkali-activated systems and recycled aggregates in the development of lightweight mortars with reduced environmental impact, in line with sustainability and transition objectives towards a circular economy. The combination of PET and expanded glass emerges as one of the most promising solutions, as it enables the integration of lightweight properties, waste valorisation and mechanical performance.

Il settore delle costruzioni esercita una significativa pressione sull'ambiente a causa dell'elevato consumo di risorse naturali e delle consistenti emissioni di CO₂. La decarbonizzazione dell’industria cementiera, nello specifico, rappresenta una delle principali sfide per il raggiungimento degli obiettivi climatici internazionali e per la transizione verso la sostenibilità. In tale contesto, i materiali ad attivazione alcalina (AAM) rappresentano una promettente alternativa ai materiali cementizi tradizionali. La presente tesi, sviluppata nell'ambito del progetto europeo RECONSTRUCT, mira allo sviluppo e alla caratterizzazione di malte alleggerite ecosostenibili ottenute mediante l'impiego di materiali di recupero come aggregati e la sostituzione del cemento Portland tradizionale con un sistema legante alcali-attivato a base di loppa granulata d'altoforno. I risultati delle prove sperimentali hanno evidenziato il notevole potenziale delle miscele alcali-attivate, mostrando in diversi casi uno sviluppo più rapido e una maggiore entità delle prestazioni meccaniche rispetto alle corrispettive miscele a base di OPC. In particolare, le formulazioni contenenti PET + vetro espanso hanno garantito il miglior compromesso tra resistenza meccanica e riduzione della densità. I fenomeni di ritiro in fase di stagionatura rappresentano una delle principali criticità, evidenziando la necessità di strategie di ottimizzazione mirate, quali l’impiego di fibre e/o additivi specifici, al fine di migliorare la stabilità dimensionale e la durabilità delle miscele. Nel complesso, lo studio conferma il potenziale dei sistemi alcali-attivati e dell’impiego di aggregati riciclati nello sviluppo di malte alleggerite a ridotto impatto ambientale, in linea con gli obiettivi di sostenibilità e di transizione verso un’economia circolare. La combinazione PET + vetro espanso rappresenta una delle soluzioni più promettenti emerse dalla sperimentazione, in quanto consente di coniugare alleggerimento, valorizzazione di materiali di scarto e prestazioni meccaniche.