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Materiali

Soluzioni innovative nel miglioramento delle prestazioni acustiche del calcestruzzo

Le proprietà del calcestruzzo diverse dalle classiche resistenze meccaniche.

17 Gennaio 2024
ing. Ciro Polita
Ingegnere dei materiali, attualmente si occupa di certificazioni e caratterizzazione di materiali da costruzione.

All’interno della progettazione di edifici moderni, trova riscontro la necessità di valutare e ridurre gli effetti dell’inquinamento acustico, ossia diventa importante realizzare opere che siano in grado di garantire comfort e benessere alle persone che le abitano o che vi lavorano.

Andremo quindi a capire le esigenze di isolamento o assorbimento acustico e valuteremo come il calcestruzzo nella sua semplicità possa invece risultare utile a risolvere queste sfide.

Volendo analizzare il problema dal punto di vista fisico, quando un’onda acustica impatta su una superficie, porta con sé una certa energia che può essere assorbita, riflessa o trasmessa. Le proprietà fonoassorbenti di un materiale quindi, si legano alla capacità da parte di quest’ultimo di assorbire tale energia, proprietà che caratterizza materiali leggeri ad elevata porosità, poiché l’azione di rimbalzo delle onde all’interno delle microcavità nel materiale, permettono l’assorbimento di energia.

Figura 1. Principio di trasmissione, assorbimento e riflessione delle onde sonore [1]

Materiali invece densi e scarsamente porosi, come il calcestruzzo ordinario, tendono invece a riflettere le onde sonore; avremo quindi materiali con proprietà di assorbimento, utili per limitare l’effetto eco, altri invece in grado di riflettere le onde sonore, quindi utili come barriere per limitare il propagarsi dei suoni.

Nel voler valutare le proprietà di questi materiali, quando si parla di assorbimento dell’onda ci si rifà alla determinazione del coefficiente di riduzione del rumore NRC (Noise Reduction Coefficient) o anche alla media di assorbimento acustico SAA (Sound Absorption Average), valori che variano da zero (nessun assorbimento) a uno (completo assorbimento), in conformità alla ASTM C423. Poi vi sono materiali in grado di riflettere l’onda, da cui deriva la determinazione del parametro Rw, indice di valutazione del potere fonoisolante di un materiale, che identifica la capacità di riflettere le onde sonore e quindi impedire che vengano assorbite o trasmesse nell’edificio.

Calcestruzzo ordinario

Un calcestruzzo ordinario ha, solitamente, un coefficiente di assorbimento acustico di circa 0.02, quindi con pessime proprietà di assorbimento dell’onda ma ottime proprietà di riflessione della stessa. Per migliorare l’assorbimento, un prima soluzione si può ritrovare andando ad incrementare la porosità del materiale, definendo i cosiddetti calcestruzzi porosi o espansi, dove si può arrivare a coefficienti di assorbimento acustico di 0.7 – 1 tra 40 e 150 Hz e 0.1 – 0.3 tra 800 e 1600 Hz [1].

Stesso principio poi si ritrova nei calcestruzzi in cui si vanno ad inglobare rifiuti plastici, come la gomma ad esempio, o nel caso dei calcestruzzi con aggregato di riciclo. In questi casi, si migliora la dispersione dell’energia associata all’onda acustica, attraverso l’assorbimento della stessa, in cavità aperte interconnesse all’interno del materiale; soluzioni come questa permettono poi il recupero di materiali di scarto, come ad esempio pneumatici, o derivanti dalla demolizione di altri edifici.

Se si vuole però evitare la perdita di prestazione meccanica che deriva dall’introduzione di elementi di scarto come la gomma, si possono migliorare le proprietà fonoassorbenti del calcestruzzo attraverso l’introduzione di fibre.

È il caso delle barriere impiegate, ad esempio, lungo l’autostrada M4 presso Parramatta, in Australia, dove pannelli rinforzati in fibra di vetro GRC (Glass Reinforced Concrete), permettono di abbinare un materiale leggero ad una riduzione del suono tra 20 e 40 dB nelle frequenze più comuni in un tratto di strada trafficato, ossia tra 100 e 3150 Hz, come riportato nel report tecnico di GRCA International [2]. Si deve inoltre considerare l’estrema versatilità nelle forme e nelle geometrie offerte dall’impiego degli FRC, sottoforma di pannelli e facciate; questo permette di migliorare le proprietà fonoisolanti anche solo attraverso uno studio della geometria dei pannelli,in questo modo si determina come le onde sonore andranno ad impattare sul materiale migliorandone le proprietà di isolamento sonoro.

Conclusione

Si è voluto porre l’attenzione su proprietà del calcestruzzo diverse dalle classiche resistenze meccaniche, cercando di introdurre soluzioni che, da un lato migliorano le proprietà fonoassorbenti del materiale in un’ottica di riduzione dell’inquinamento acustico, e dall’altro permettano di ridurre l’impatto ambientale o comunque si leghino a metodi innovativi come gli FRC, con i relativi benefici. 

Segui le altre notizie sul Calcestruzzo

  1. B. Vanhooreweder, B. Clairbois, J. Houtave, P. Glorieux, C. Roozen, “In-situ measurements according NBN EN 1793-5 and NBN EN 1793-6 – First results and impressions”. ↩︎
  2. R. Fediuk, M. Amran, N. Vatin, Y. Vasilev, V. Lesovik, T. Ozbakkaloglu, “Acoustic Properties of Innovative Concretes: A Review ” Materials MPDI ↩︎
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