Development of reinforced alkali activated materials for cultural heritage restoration [Sviluppo di geopolimeri compositi rinforzati per il restauro di beni culturali]

Questa tesi di dottorato è stata redatta nell'ambito del corso di dottorato in Scienze della Terra e dell'Ambiente dell'Università di Catania e verte sullo sviluppo di materiali rinforzati ad attivazione alcalina (MAA) per il restauro dei beni culturali. La ricerca mira a esplorare la produzione di materiali innovativi e sostenibili, realizzati con scarti industriali e sottoprodotti, al fine di ridurre le emissioni di anidride carbonica dei materiali convenzionali utilizzati nell'edilizia e nel restauro. Come precursori per lo sviluppo degli AAM sono stati utilizzati fanghi di granofiro e di basalto. La ragione alla base della scelta di questi materiali è che essi rappresentano un rifiuto, solitamente smaltito in discarica, che viene prodotto in gran parte durante la lavorazione della pietra (ad esempio taglio e lucidatura). Pertanto, si intende valorizzare questi fanghi attraverso processi di attivazione alcalina, rispettando i principi dell'economia circolare e sviluppando leganti efficienti. Inoltre, questo studio esplora l'incorporazione di fibre naturali e sintetiche locali per migliorare le proprietà meccaniche dei leganti ad attivazione alcalina. Nello specifico, l'aggiunta di fibre riduce la ben nota natura fragile degli MAA, rendendoli adatti all'applicazione in aree sismiche dove è necessario evitare il cedimento disastroso dei materiali. Le fibre sono state scelte in base alle loro proprietà fisiche, alla disponibilità e all'impatto ambientale. La parte finale della tesi è rappresentata da tre diversi casi studio, con l'obiettivo di ampliare i potenziali campi di applicazione dei materiali. Il primo caso studio ha esaminato un approccio di progettazione sperimentale (DoE) per la modellizzazione predittiva di nuove formulazioni di MAA. Il secondo caso studio ha esplorato gli effetti di diverse concentrazioni di attivatore e rapporti tra vetro di scarto e cenere vulcanica sui MAA a base di potassio. Il caso studio mira a contribuire a una migliore comprensione dell'influenza di queste variabili sullo sviluppo della microstruttura e sulle caratteristiche fisico-meccaniche finali. Il terzo caso studio si è concentrato sull'indagine del comportamento reologico di MAA per applicazioni di stampa 3D. Durante lo studio è stato adottato un approccio interdisciplinare, combinando geoscienze, chimica e ingegneria dei materiali, con l'obiettivo di ampliare lo stato dell'arte nel campo dei materiali da costruzione sostenibili, aprendo nuove strade per il riutilizzo dei rifiuti industriali per la conservazione del patrimonio culturale.

Grantor dc:publisher

Università degli studi di Catania

Year dc:date

2026

Author dc:creator

• ZAFARANA, SABRINA ELETTRA

Contributors dc:contributor

• MAZZOLENI, Paolo

• Alkali Activated Material
• Circular economy
• Fiber-reinforced material
• Volcanic ash
• Mt. Etna
• Materiali ad attivazione alcalina
• Economia circolare
• Materiali fibro-rinforzati
• Cenere vulcanica
• Etna

Statement dc:rights

• info:eu-repo/semantics/openAccess
• license:PUBBLICO - Pubblico con Copyright
• license uri:iris.PUB02

Language dc:language

eng

Handle dc:identifier

https://hdl.handle.net/20.500.11769/724471

OAI identifier oai:identifier

oai:www.iris.unict.it:20.500.11769/724471