Il presente rapporto descrive una delle attività di Ricerca di Sistema (RdS) svolta nel 2007 nell’Area Produzione e Fonti Energetiche, e precisamente nel Progetto 7 "Sicurezza dei bacini idroelettrici e utilizzo ottimale della risorsa idrica" con riferimento alla valutazione del degrado e della vita residua delle opere (in particolare di quelle civili) degli impianti idroelettrici. Si tratta di aspetti fondamentali per il mantenimento, in continuità e sicurezza, del servizio erogato e che assumono risvolti tanto più importanti alla luce della considerazione che l’età media delle opere civili di detti impianti presenti sul territorio Italiano è piuttosto elevata. Infatti, l’invecchiamento del patrimonio di strutture e infrastrutture in calcestruzzo degli impianti di produzione di energia elettrica, e in particolare delle dighe di ritenuta (età media di circa 50 – 60 anni), richiede un numero sempre maggiore di interventi per il recupero di quelle opere che sono degradate e per l’estensione della loro vita utile. Una corretta progettazione di questi interventi comporta, oltre che un’adeguata diagnosi dei possibili fenomeni di alterazione ed una capacità di previsione del loro sviluppo nel tempo, anche una corretta conoscenza dell’efficacia dei materiali e delle tecniche utilizzate per il ripristino di tali strutture. Con particolare riferimento all’efficacia dei materiali, lo studio sperimentale si è concentrato su un prodotto posto in commercio solo da poco e frutto della più recente ricerca nel campo delle nanotecnologie. Si tratta della nanosilice, un nuovo materiale pozzolanico per calcestruzzo prodotto sinteticamente nella forma di slurry. La struttura composita del calcestruzzo costituisce, infatti, un ambito ideale per l’applicazione delle nanotecnologie. Il legante, ottenuto attraverso una reazione chimica tra cemento Portland e acqua, è caratterizzato da una struttura con una scala che spazia dai millimetri ai nanometri. Ne consegue che essa può essere controllata e modificata attraverso i nanomateriali come la nanosilice, con funzione di aggiunta minerale. Nello specifico, della nanosilice è stata valutata la capacità di prevenire, o limitare, i danni causati dalla reazione espansiva alcali-silice (ASR) nei calcestruzzi con aggregati potenzialmente reattivi. E’ questa una reazione che, sviluppandosi fra gli alcali contenuti nel cemento e le fasi reattive agli alcali degli aggregati, si è rivelata particolarmente dannosa per il calcestruzzo delle opere idrauliche quali le dighe, in quanto il rigonfiamento ad esso associato è in grado di provocare anomale derive degli spostamenti del coronamento, disallineamenti, problemi di movimentazione agli organi di manovra degli scarichi ed estesi stati fessurativi. E’ ormai generalmente riconosciuto che l’impiego di aggiunte minerali quali il fumo di silice condensato, la cenere di carbone, la pozzolana naturale e la scoria d’altoforno rappresenti una efficace misura preventiva nei confronti della reazione espansiva alcali-silice (ASR) nei calcestruzzi. Tuttavia, nella letteratura tecnica è documentato come alcuni tipi di aggiunte minerali possono anche favorire lo sviluppo di tale reazione, a causa del loro significativo rilascio di alcali. Pertanto, per un corretto impiego di tali materiali è sempre necessaria una loro qualifica preliminare, vale a dire una valutazione della loro idoneità nel prevenire la reazione alcalina ed una stima del minimo dosaggio richiesto a tale scopo o dosaggio efficace (D eff ). Attualmente il fumo di silice condensato appare l’aggiunta minerale più valida, anche se non è disponibile in grandi quantità e risulta essere la più costosa. La nanosilice, essendo costituita da particelle ultra-fini di silice amorfa, appare potenzialmente ancora più efficace del fumo di silice condensato nel contrastare la reazione alcali-silice. Nello studio di cui si riferisce nel presente rapporto ci si è, pertanto, posti l’obiettivo di confrontare l’efficacia di questi due materiali (la nanosilice ed il fumo di silice condensato), come inibitori della reazione ASR. A tale scopo sono stati sottoposti a prove di espansione, sia in condizioni accelerate che ultra-accelerate, campioni di calcestruzzo confezionati con diversi aggregati e con un prefissato livello di alcali (L ac ). In particolare sono stati sperimentati due aggregati silicei di differente reattività (diversi Livelli di Soglia degli Alcali, LSA, in kg Na 2 Oeq/m 3 ), utilizzando prove di espansione su calcestruzzo in soluzione alcalina a 150°C (metodo ultra-accelerato) ed alla temperatura di 60°C e 100% di umidità relativa (metodo accelerato). Contemporaneamente sono stata avviate anche prove a tempi più lunghi, alla temperatura di 38°C e 100% di umidità relativa, condizioni più vicine alla realtà delle strutture. Queste ultime prove saranno oggetto della ricerca del 2008. Con riferimento alle prove di espansione sinora concluse (a 150° e a 60°C), indipendentemente dalla prova di espansione utilizzata, la nanosilice si è rivelata un materiale efficace nell’inibizione della reazione ASR

quando la forza motrice di tale reazione (L ac – LSA), definita attraverso la differenza tra il livello di alcali nel calcestruzzo (L ac ) ed il Livello di Soglia degli Alcali dell’aggregato utilizzato (LSA) non supera il valore di 1.2 kg Na 2 Oeq/m 3 . Il fumo di silice condensato, invece, si è dimostrato efficace anche per valori di forza motrice superiori, fino alla condizione sperimentatale di 2.2 kg Na 2 Oeq/m 3 , senza particolari controindicazioni. Tuttavia, l’impiego del fumo di silice risulta più costoso della nanosilice nel prevenire il fenomeno espansivo per quei calcestruzzi in cui la forza motrice è contenuta al di sotto di 1.2 kg Na 2 Oeq/m 3 . E’ stata, infine, valutata anche l’affidabilità dei metodi di prova utilizzati nel valutare sia la potenziale reattività agli alcali dei due aggregati che l’efficacia delle due aggiunte minerali esaminate.