Caratterizzazione di materiali con tecniche innovative per open innovation test bed

This thesis focuses on the analysis of two data acquisition processes for the characterization of innovative materials, both carried out within an open innovation test bed environment. The first project involves the study of the behavior of different types of masonry specimens using Digital Image Correlation (DIC). DIC is an innovative non-contact measurement technique based on the sequential acquisition of digital images via cameras to track displacements and strains during testing. The main objectives of this activity were to evaluate the reliability of DIC data by comparing them with more traditional measurement techniques, as well as to assess the advantages and disadvantages of using this method for these types of applications. To this end, a measurement setup was implemented for DIC alongside another for installing linear variable differential transformers (LVDTs), enabling simultaneous data acquisition on the same face of the specimens subjected to diagonal compression tests. Based on the tests performed and subsequent data processing, DIC proved to be a reliable and highly versatile measurement technique. Thanks to features such as strain maps and digital strain gauges, it allows for a comprehensive analysis of strain and displacement trends in any region of interest of the specimen, as well as the visual analysis of critical strain zones and crack propagation directions. However, issues encountered during the setup configuration invalidated some of the results, demonstrating that DIC is a technique highly sensitive to minor errors during the preliminary calibration and setup stages. The second project aimed to evaluate the hygrometric properties of an insulating material composed of industrial waste products using the wet cup method, in order to assess its applicability in the building sector. To determine these parameters, the UNI EN 12086 standard was followed, providing guidelines for specimen preparation and setting test temperature and relative humidity values. The specimens were kept in a climate chamber to maintain the standard test conditions, and data collection was carried out every 24 hours by weighing the samples. The analysis of the results indicates that the material exhibits excellent performance as a breathable element, making it a promising candidate for use as an external insulation layer. Furthermore, the wet cup measurement technique demonstrated relative simplicity in both implementation and subsequent data processing. However, the long duration of this test required strong coordination among personnel to conduct the measurements, as well as the prolonged use of equipment such as the climate chamber.

Il presente lavoro di tesi si concentra sull'analisi di due processi di acquisizione dati per la caratterizzazione di materiali innovativi, entrambi in un ambiente di open innovation test bed}. Il primo progetto riguarda lo studio del comportamento di campioni in muratura di diversa tipologia tramite la tecnologia della Digital Image Correlation (DIC), tecnica di misura innovativa senza contatto basata sull'acquisizione tramite fotocamere di immagini digitali in sequenza per il tracciamento di spostamenti e deformazioni durante la prova. Gli obiettivi principali di questa attività sono stati esaminare l'attendibilità dei dati rilevati dalla DIC tramite il confronto con tecniche di misure più tradizionali e la valutazione di pregi e difetti nell'uso di questo metodo per queste tipologie di applicazioni. A tale scopo è stato implementato un set-up di misura per la DIC e uno per l'installazione di trasduttori di spostamento a trasformatore lineare (LVDT), in modo da acquisire dati sulla stessa faccia dei campioni sottoposti a prova di compressione diagonale. Sulla base delle prove effettuate e della successiva elaborazione dati, la DIC si è dimostrata una tecnica di misura affidabile e decisamente versatile che, grazie alle sue feature come le mappe di deformazione e gli estensimetri digitali, permette un'analisi completa degli andamenti dei valori di deformazione e spostamento in una qualsiasi zona di interesse del campione e l'analisi visiva di zone critiche di deformazione o delle direzioni di propagazione delle rotture. I problemi riscontrati in fase di configurazione del set-up hanno però invalidato alcuni dei nostri risultati, mostrando come quella della DIC sia una tecnica molto sensibile a piccoli errori nelle fasi preliminari di calibrazione e configurazione. Nel secondo progetto si volevano invece valutare le proprietà igrometriche di un materiale isolante composto da materiali di scarto di tipo industriale tramite il metodo della coppa bagnata, così da valutarne l'applicabilità in ambito edilizio. Per la valutazione di questi parametri è stata seguita la normativa UNI EN 12086, dalla quale sono state prese le istruzioni per la preparazione dei provini e per la configurazione dei valori di temperatura e umidità relativa della prova. I campioni sono stati mantenuti in una camera climatica, che permetteva il mantenimento delle condizioni di prova come da normativa, per poi effettuare ogni 24 ore la fase di rilevazione dati tramite la pesatura dei campioni. Dall'analisi del risultati ottenuti il materiale presenta ottime presentazioni come elemento traspirante, rendendolo una potenziale alternativa nell'applicazione come strato esterno di isolante. Inoltre la tecnica di misura della coppa bagnata ha dimostrato una relativa semplicità nella sua implementazione e nella successiva elaborazione dati. Tuttavia la lunga durata di questo test ha richiesto un buon grado di organizzazione tra il personale per effettuare le misure, oltre ad aver richiesto l'uso per un periodo prolungato di macchinari come la camera climatica.