di Daniela Grancini
Innovazione, sostenibilità, eccellenza architettonica. Nell’ i.lab di Italcementi, luogo della conoscenza e del sapere scientifico, laboratori e macchine di elevato livello al servizio della green construction
i.lab, il nuovo centro di Ricerca e Innovazione del Gruppo Italcementi, realizzato su progetto dell’architetto americano Richard Meier, è collocato nel parco scientifico tecnologico Kilometro Rosso di Bergamo e si sviluppa su uno spazio di 23mila metri quadrati. Il Centro ospita ingegneri, tecnici e ricercatori impegnati nello studio e nello sviluppo di innovazioni tecnologiche, funzionali ed estetiche dei nuovi materiali per le costruzioni.
Qui si progettano e si testano materiali innovativi, prodotti speciali come il cemento fotocatalitico TX Active, il cemento trasparente i.light, utilizzato nel 2010 per il padiglione italiano all’Expo di Shanghai, il cemento biodinamico con cui sarà realizzato il Palazzo Italia a Expo 2015, calcestruzzi e malte con elevate performance ad alto valore aggiunto, nuovi clinker, cementi o leganti alternativi, additivi speciali…insomma si tratta di una vera e propria fucina che porta avanti la sperimentazione su materiali innovativi e sostenibili anche attraverso l’indagine e la sperimentazione nell’ambito delle nanotecnologie e delle biotecnologie applicate al settore dei materiali da costruzione.
In questo contesto la ricerca e lo sviluppo hanno un peso fondamentale.
La struttura di i.lab è costituita da tre piani operativi, il primo occupato dagli uffici ospita tre divisioni principali: la Direzione Ricerca & Sviluppo, la Direzione Innovazione, con lo scopo di proporre e validare lo sviluppo di progetti relativi a nuovi prodotti e applicazioni e la Direzione Global Sales & Marketing che si occupa della parte commerciale. Questa scelta permette di accorciare i tempi dalla fase di ricerca alla fase di commercializzazione dei prodotti sui mercati in cui Italcementi è presente.
Al pianterreno è ubicato un primo livello di laboratori chimico-fisico strutturali dove si applicano tecniche di analisi per lo sviluppo, la valutazione e la caratterizzazione di prodotti leganti e cementi.
Al piano inferiore, infine, vi sono i laboratori fisico-meccanici e di durabilità in cui si sviluppano tutti i prodotti contenenti materiali cementizi e aggregati e le materie prime che servono per realizzare i prodotti finiti.
Contrariamente alle altre parti dell’edificio, connotate da ampie vetrate trasparenti, questo è l’unico piano che presenta una soluzione non vetrata, visto che le attività che vi si svolgono sono più rumorose e necessitano quindi di pareti isolanti, ma i risultati delle azioni di ricerca e sviluppo sono evidenziati da isole poste nei corridoi, in cui sono mostrate le soluzioni messe a punto dai tecnici negli ultimi anni.
Ed è proprio in quest’area che, accompagnati da l’ing. Massimo Borsa e l’ing. Sara Sgobba del Team di ricerca in ambito Aggregati e Calcestruzzi di Italcementi, è iniziata la nostra visita.
Un laboratorio pilota
In questi spazi si lavora, insieme ad architetti, ingegneri, università, cercando di cambiare il pregiudizio corrente secondo il quale il materiale cementizio viene associato alla cementificazione. Al contrario – e lo abbiamo toccato con mano durante la nostra visita – tali materiali offrono la possibilità di essere plasmati e utilizzati per esprimere concetti di bellezza, sicurezza, durabilità e sostenibilità ambientale.
In un contesto in cui l’attività di laboratorio è fondamentale, ben si comprende l’importanza di strumenti di prova efficaci ed efficienti.
Nel reparto calcestruzzi sono presenti macchine differenziate per capacità che consentono di eseguire set di prove diversi, sia standard che non convenzionali (per esempio per verificare l’aderenza tra ferro e calcestruzzo) e che quindi devono avere determinate caratteristiche di flessibilità.
Il collegamento di i.lab con un esteso network di università ha consentito notevoli economie di scala in modo che l’integrazione tra le attrezzature dell’uno e quelle delle altre desse la garanzia di ottenere risultati eccellenti ma anche finanziariamente sostenibili.
Una macchina che i.lab ha ritenuto indispensabile avere in sede è l’Advantest di Controls, che si adatta perfettamente alla necessità di testare meccanicamente le prestazioni meccaniche dei calcestruzzi che sono di più recente concezione come quelli fibrorinforzati o materiali con performance elevatissime come gli UHPC (Ultra High Performance Concrete).
«L’Advantest è ideale per questo tipo di materiali», ha affermato l’ing. Sara Sgobba, «e ci ha consentito di portare a termine alcuni importanti lavori, come la progettazione degli elementi del Velario di facciata della Chiesa del nuovo Ospedale San Giovanni XXIII di Bergamo, svolta in collaborazione con l’Università di Brescia. I prototipi sono stati testati proprio con il sistema di controllo Advantest, collegato a un telaio di prova speciale adattato al set up: infatti sono stati realizzati appoggi ad hoc per consentire il test su elementi lunghi oltre due metri e grazie all’utilizzo di trasduttori di spostamento aggiuntivi, è stato possibile testare gli elementi in diverse configurazioni. La sezione a trapezio delle travi, infatti, è stata orientata con varie angolazioni per ricostruire il comportamento meccanico nel suo complesso. Anche per Palazzo Italia che i visitatori potranno ammirare a Expo 2015, è stata utilizzata la configurazione di prova composta dal controller Advantest di Controls, una macchina con notevoli prestazioni che, abbinata a telai opportuni, consente di testare anche materiali a elevata resistenza».
Il nome dei prodotti della famiglia i.active racchiude in sé la sua innovativa caratteristica, la proprietà fotocatalitica ottenuta grazie al principio attivo TVActive® brevettato da Italcementi. A contatto con la luce del sole, il principio attivo presente nel materiale consente di «catturare» alcuni inquinanti presenti nell’aria, trasformandoli in sali inerti e contribuendo così a liberare l’atmosfera dallo smog. L’efficacia di TX Active®, in grado di abbattere gli inquinanti organici e inorganici presenti nell’aria, è stata a lungo testata e quindi certificata da importanti centri di ricerca indipendenti (CNR, ARPA, Centro Ricerche di Ispra). La sua formulazione è il frutto di 10 anni di ricerca, prove e applicazioni svolte da Italcementi che hanno portato alla definitiva formulazione del principio attivo. Il principio attivo TX Active® è stato utilizzato per la prima volta nel 1996 per la realizzazione dei conci prefabbricati che, una volta montati, hanno dato vita alle tre imponenti vele della chiesa »Dives in Misericordia» di Richard Meier in Roma.
Il cemento biodinamico è la soluzione innovativa messa a punto da Italcementi per la realizzazione del Palazzo Italia a Expo 2015: una struttura straordinaria, cuore pulsante dell’intero progetto, luogo-icona destinato a rimanere anche nel periodo post-Expo come polo dell’innovazione tecnologica al servizio della città. Il cemento biodinamico chiamato i.active BIODYNAMIC, anche questo concepito in i.lab, ha proprietà fotocatalitiche, ottenute grazie al principio attivo TX Active. La «dinamicità» è una caratteristica propria del nuovo materiale, che presenta una fluidità tale da consentire la realizzazione di forme complesse come quelle che caratterizzano i pannelli di Palazzo Italia. Grazie alla sua particolare lavorabilità, i.active BIODYNAMIC può penetrare nei casseri – progettati uno a uno da Styl- Comp – fino a formare il disegno finale del pannello, il tutto garantendo una straordinaria qualità superficiale.
Come abbiamo visto, l’Advantest di Controls è stato protagonista di due importanti realizzazioni artistiche, il velario del nuovo Ospedale San Giovanni XXIII di Bergamo e il Palazzo Italia di Expo 2015. Ecco quali sono i vantaggi che offre questa apparecchiatura di prova versatile e performante. esecuzione automatica di prove statiche e dinamiche a bassa frequenza in controllo di carico, spostamento e deformazione, ampiamente personalizzabili dall’operatore; modifica a prova in corso la variabile di controllo (carico, spostamento, deformazione), la velocità, il target e tutti i parametri di retroazione; algoritmo di controllo P.I.D. proprietario ottimizzato in rapporto alle caratteristiche oleodimaniche del sistema per ottenere prestazioni e precisione del controllo eccellenti; esecuzione di prove di compressione, flessione e di trazione indiretta; determinazione del modulo elastico secante e test in controllo di spostamento / deformazione su calcestruzzi fibro – rinforzati (FRC) e proiettati secondo le principali norme internazionali; disponibile anche nella versione ROCK per l’esecuzione automatica di prove monoassiali, triassiali standard e triassiali Stress-Path su carote di roccia; precisione e affidabilità nel tempo anche in condizioni di lavoro intensive; visualizzazione grafica e numerica in tempo reale di tutte le grandezze di prova; linearizzazione software delle curve di calibrazione di tutti i trasduttori.
Il nuovo centro di Ricerca e Innovazione del Gruppo Italcementi i.lab nel parco scientifico tecnologico Kilometro Rosso di Bergamo utilizza il sistema di controllo Advantest cui sono collegati due diversi telai di prova: un telaio di compressione ad alta rigidezza da 4000 kN di capacità, usato per la determinazione della resistenza a compressione di provini di calcestruzzo cubici e blocchi e un telaio di flessione universale con ampie luci di capacità 300 kN. Questo telaio di flessione, in combinazione con specifici accessori, permette di eseguire test non ordinari su campioni di calcestruzzo fibro-rinforzato (FRC) e proiettati, per i quali, le principali normative internazionali richiedono il controllo di spostamento / apertura della fessura / deflessione che subisce il provino durante l’applicazione del carico, applicazioni per cui il sistema Advantest è particolarmente indicato. Con 2 sistemi di controllo (Advantest e MCC Multitest) abbinati a 4 diversi telai di prova presenti nel laboratorio i.lab, il centro di ricerca Italcementi è in grado di svolgere tutte le tipologie di test, standard e non, su i materiali da costruzione.
