Ottimizzazione di una miscela cementizia a base di scorie bianche di acciaieria

The utilization of industrial by-products as alternative raw materials represents an increasingly significant strategy for promoting sustainability in the construction sector. This study focuses on optimizing a cementitious mixture based on white steelmaking slag, a high-calcium and high-aluminum residue derived from steel production processes. Following the chemical and mineralogical characterization of the initial slag, various formulations were designed and tested, using to a Design of Experiment approach. These formulations varied in water content and inorganic admixture (sodium carbonate, potassium sodium tartrate), which were used to regulate setting time and paste workability. The mixtures were evaluated through compressive strength tests after 7 and 28 days. Laboratory investigations, conducted using in situ X-ray Powder Diffraction (XRPD) measurements, allowed for an in-depth analysis of the early hydration processes and phase evolution of the pastes at different curing times. The results demonstrate that the use of white slag enables the production of mixtures with good mechanical performance, while simultaneously promoting the recovery of waste materials and the reduction of environmental impact.

L’utilizzo di sottoprodotti industriali come materie prime alternative rappresenta una strategia sempre più importante per promuovere la sostenibilità nel settore delle costruzioni. Questo lavoro di tesi ha riguardato lo studio e l’ottimizzazione di una miscela cementizia a base di scorie bianche di acciaieria, un residuo ad elevato tenore di calcio ed alluminio proveniente dai processi siderurgici. Dopo una caratterizzazione chimica e mineralogica della scoria bianca, sono state progettate ed analizzate diverse formulazioni, secondo l’approccio del Design of Experiment, variando il contenuto di acqua ed additivi (additivo ioni carbonato, chelante ioni calcio) funzionali alla regolazione del tempo di presa e lavorabilità degli impasti. Le miscele sono state valutate attraverso prove meccaniche di resistenza a compressione a 7 giorni e 28 giorni di maturazione. L’indagine di laboratorio, eseguita mediante misure in situ in diffrazione a raggi X da polveri (X-ray Powder Diffraction - XRPD) ha permesso di approfondire i processi di idratazione e l’evoluzione della composizione mineralogica delle miscele a diversi tempi di maturazione. I risultati mostrano che l’impiego delle scorie bianche consente di ottenere miscele con buone prestazioni meccaniche, favorendo al contempo il recupero di materiali di scarto e la riduzione dell’impatto ambientale