Contro neve e ghiaccio arriva il cemento autoriscaldante

MILIARDI RISPARMIATI? - La National Highway Administration stima che i vari stati americani spendono ogni anno 2,3 miliardi di dollari per la rimozione di neve e ghiaccio più vari milioni per le riparazioni dei danni causati dal gelo. Cifre che si aggiungono alle questioni di sicurezza connessa al fondo stradale viscido, foriero di molti incidenti. La ricerca scientifica ha forse trovato una soluzione a questo annoso problema: il cemento autoriscaldante. I ricercatori del Drexel College of Engineering (qui il loro sito) hanno infatti recentemente riferito di un calcestruzzo speciale che aumenta la propria temperatura quando nevica o quando la colonnina di mercurio si avvicina allo zero. Come si vede dalla foto qui sopra, i due quadrati di cemento, sistemati vicino al parcheggio dell’Università, appaiono completamente puliti in mezzo a una distesa di neve.

IL SEGRETO È IL CAMBIAMENTO DI FASE - Un modo per prolungare la vita utile delle superfici in calcestruzzo, e molte strade USA sono pavimentate con questo materiale, è riuscire a mantenerne la temperatura sopra lo zero durante l'inverno. Una superficie autoriscaldante non soltanto previene il dannoso congelamento/scongelamento ma riduce la necessità di spalare la neve e di spargere il sale antighiaccio. Lo stratagemma usato per far assumere al comune calcestruzzo proprietà che sembrano incredibili è aggiungere all’impasto della paraffina liquida. Essa rilascia calore quando cambia fase, passando dallo stato liquido (a temperature ambiente non troppo basse) a quello solido, quando le temperature scendono. I ricercatori hanno sperimentato due metodi per incorporare la paraffina nel cemento: è possibile trattare con la paraffina gli inerti del calcestruzzo (pietroline e frammenti di pietra) prima di impastare il cemento oppure si possono mescolare microcapsule di paraffina direttamente nel calcestruzzo.

TRE ANNI DI TEST - Le lastre citate più sopra sono fatte una con il trattamento degli inerti e l’altra con le microcapsule; una terza era di calcestruzzo normale e serviva come controllo. Esse sono all’aperto dal dicembre 2021 e nei primi due anni hanno subito 32 eventi di gelo/disgelo e 5 nevicate spesse 2,5 cm o più. Le lastre a cambiamento di fase hanno mantenuto una temperatura superficiale tra 5,5° e 12,7 gradi Celsius, quando la temperatura dell’aria è scesa sotto lo zero, per un massimo di 10 ore. Questo comportamento riesce a sciogliere uno strato di neve di circa 5 cm, una prestazione apprezzabile. 

QUALCHE LIMITE C’È - Nel complesso, la lastra con gli inerti trattati ha ottenuto risultati migliori nella durata del riscaldamento, mantenendo la temperatura sopra lo zero fino a 10 ore, mentre il materiale con la paraffina microincapsulata si è riscaldato più rapidamente ma la temperatura si è mantenuta solo per la metà del tempo. Ovviamente qualche limite c’è, come la necessità, per il materiale a cambiamento di fase, di “ricaricarsi” riscaldandosi abbastanza da tornare al suo stato liquido tra eventi di gelo-disgelo o dopo una nevicata: se questo non accade le sue prestazioni si riducono. Si tratta in ogni caso di una tecnologia promettente, che potrebbe rivoluzionare le gestione invernale delle strade.