Experimental investigation of waste LDPE and quarry dust as a cement replacement for paving blocks

Ogni giorno, il mondo produce una montagna di rifiuti di plastica che si rifiuta di scomparire, intasando discariche e corsi d'acqua, mentre l'edilizia convenzionale continua a consumare vaste quantità di risorse naturali per produrre i materiali che pavimentano le nostre strade. Ciò crea un difficile enigma: come gestire la plastica che si accumula senza fare affidamento sull'estrazione pesante e sulla produzione di cemento richieste per i comuni blocchi di pavimentazione. La risposta potrebbe risiedere in un semplice scambio, dove il cemento che di solito tiene uniti i sassi viene interamente sostituito dalla plastica fusa, e la sabbia viene scambiata con la polvere fine lasciata dall'estrazione delle rocce nelle cave. Questo approccio non cerca solo di nascondere il rifiuto; tenta di trasformare due problemi ambientali separati in un unico materiale da costruzione funzionale.

In uno studio condotto presso la Takoradi Technical University, i ricercatori si sono posti l'obiettivo di testare questa idea realizzando blocchi di pavimentazione senza un singolo granello di cemento. Invece della consueta miscela di cemento, sabbia e pietra, hanno utilizzato plastica di scarto sminuzzata nota come polietilene a bassa densità, che è il tipo morbido e flessibile presente in molti sacchetti della spesa e bottiglie, combinata con polvere di cava, una polvere minerale fine. Hanno creato diverse versioni di questi blocchi, variando l'equilibrio tra la plastica e la polvere per vedere quale miscela tenesse meglio insieme. Un gruppo fungeva da riferimento standard, realizzato con cemento e sabbia tradizionali, mentre gli altri erano composti fondendo la plastica e mescolandola con la polvere in rapporti di cinquanta-cinquanta, sessanta-quaranta e ottanta-venti in peso. L'obiettivo era vedere se questi blocchi ricchi di plastica potessero resistere agli stessi test dei blocchi di cemento, guardando specificamente a quanto bene resistessero alla rottura, quanta acqua assorbissero e come reagissero al calore.

I risultati hanno dimostrato che i blocchi di plastica non erano solo una possibilità teorica, ma un materiale con forze distinte e misurabili. Quando i ricercatori hanno testato quanta forza fosse necessaria per spaccare i blocchi, la miscela di plastica con le prestazioni migliori, che conteneva sessanta parti di plastica e quaranta di polvere, ha raggiunto una resistenza molto vicina a quella del blocco di cemento tradizionale. Mentre il blocco di cemento raggiungeva un livello di resistenza specifico a ventotto giorni, la migliore miscela di plastica raggiungeva quasi lo stesso livello, dimostrando che il materiale poteva resistere alla tensione. Tuttavia, i blocchi di plastica hanno brillato maggiormente per quanto riguarda l'acqua. Il blocco di cemento tradizionale ha assorbito una quantità significativa di acqua dopo essere rimasto immerso in un bagno per tre giorni, ma le versioni in plastica non ne hanno assorbita quasi nulla. La miscela con più plastica ha assorbito meno acqua di tutte, assorbendo pochissima umidità rispetto al pesante assorbimento della versione in cemento. Ciò suggerisce che la plastica crei una barriera che l'acqua semplicemente non può penetrare, un tratto che potrebbe essere molto utile in ambienti umidi.

C'era, tuttavia, un chiaro compromesso per quanto riguarda il calore. Sebbene i blocchi di plastica fossero eccellenti nel respingere l'acqua, erano molto più sensibili alle alte temperature rispetto a quelli di cemento. I ricercatori hanno riscaldato i campioni finché non hanno iniziato a mostrare segni visibili di danneggiamento, e i risultati variavano a seconda della miscela. Il blocco con più plastica ha iniziato a deteriorarsi a una temperatura molto più bassa rispetto a quello con più polvere, indicando che troppa plastica rende il blocco vulnerabile al calore. La miscela che ha performato meglio in assoluto per resistenza, la combinazione sessanta-quaranta, offriva un forte equilibrio tra la tenuta e la resistenza all'acqua, nonostante avesse comunque una tolleranza al calore inferiore rispetto al controllo di cemento.

Lo studio conclude che questi blocchi privi di cemento sono un'opzione percorribile, ma non sono una soluzione universale per ogni strada o vialetto. Poiché sono sensibili al calore elevato e hanno una resistenza leggermente inferiore rispetto ai migliori blocchi di cemento, sono più adatti ad aree con traffico pedonale leggero, come camminamenti, sentieri in giardino o i terreni intorno agli edifici, piuttosto che per veicoli pesanti o zone industriali ad alto calore. La ricerca dimostra che la plastica di scarto e la polvere di cava possono essere fuse in un materiale di pavimentazione durevole e resistente all'acqua, offrendo un modo pratico per ridurre i rifiuti di plastica pur risparmiando risorse naturali, a patto che i blocchi siano utilizzati nei luoghi giusti dove le loro specifiche forze possano essere sfruttate e le loro debolezze evitate.