Il calcestruzzo alleggerito: soluzione sostenibile per l’edilizia contemporanea

20/06/2025 - La crescente attenzione alla riduzione dell’impatto ambientale degli edifici spinge il settore delle costruzioni verso l’adozione di materiali in grado di coniugare efficienza, leggerezza e responsabilità ambientale. Tra questi, il calcestruzzo alleggerito si distingue per la sua capacità di rispondere alle esigenze progettuali contemporanee, offrendo soluzioni che semplificano le stratigrafie, riducono i carichi e migliorano le prestazioni energetiche.
 
In questo articolo si esploreranno in dettaglio le proprietà, le applicazioni e, soprattutto, l'impatto sulla sostenibilità del calcestruzzo alleggerito, con un focus sulle innovazioni più recenti e le normative vigenti nel 2025.
 

Calcestruzzo alleggerito, morfologia e tipologie

Il calcestruzzo alleggerito (Lightweight Concrete - LWC) si distingue dal calcestruzzo tradizionale per la sua massa volumica, significativamente inferiore, ottenuta sostituendo parzialmente o totalmente gli aggregati naturali (sabbia e ghiaia) con aggregati leggeri. Questi aggregati possono essere di origine naturale (come pomice, argilla espansa, perlite, scorie vulcaniche) o artificiale/riciclata (come argilla espansa prodotta, polistirolo espanso, vetro cellulare, ceneri volanti, aggregati riciclati da scarti industriali o di demolizione, e persino scarti plastici).
 
La massa volumica a 28 giorni del calcestruzzo alleggerito è tipicamente compresa tra 1400 e 2000 Kg/m³, mentre per i calcestruzzi isolanti può scendere fino a 800 kg/m³. Questi valori sono significativamente inferiori rispetto ai 2000-2600 kg/m³ del calcestruzzo normale. Nonostante l'alleggerimento, le formulazioni strutturali di questo materiale sono progettate per garantire resistenze meccaniche a compressione non inferiori a 15 N/mm².  
 
Esistono diverse classificazioni di calcestruzzo alleggerito, principalmente in base alla densità e all'uso finale:
 
- Calcestruzzo alleggerito non strutturale (o isolante): con densità tipicamente inferiore a 800 kg/m³, utilizzato principalmente per le sue eccellenti proprietà termoisolanti e acustiche. Non contribuisce alla capacità portante della struttura e trova impiego in massetti, sottofondi, riempimenti e strati isolanti.
 
- Calcestruzzo alleggerito semistrutturale: con densità tra 800 e 1400 kg/m³, offre un buon compromesso tra leggerezza e resistenza meccanica. È adatto per elementi non portanti ma che richiedono una certa robustezza, come tamponature, elementi prefabbricati, o solai con carichi ridotti.
 
- Calcestruzzo alleggerito strutturale: con densità superiore a 1400 kg/m³ (fino a circa 2000 kg/m³, comunque inferiore ai 2200-2400 kg/m³ del calcestruzzo ordinario), è progettato per applicazioni portanti. Le sue resistenze meccaniche sono paragonabili a quelle del calcestruzzo tradizionale, ma con un peso notevolmente ridotto, il che si traduce in una serie di vantaggi strutturali ed economici.
 
- Calcestruzzo cellulare: con densità tra i 300 e gli 800 kg/m³, è ottenuto tramite agenti schiumogeni o reazione chimica (alluminio + calce), per questo ha un’elevata porosità e un ottimo isolamento.
 
Tra le tecniche di alleggerimento si possono citare l’incorporazione di agenti schiumogeni per creare calcestruzzi cellulari, oppure nell’utilizzo di sfere cave (cenospheres) che sono sottoprodotti della combustione del carbone. La miscelazione avviene a bassa energia per evitare la rottura degli aggregati leggeri.
 

La classificazione in base agli aggregati

Le tipologie di calcestruzzo alleggerito si differenziano principalmente in base agli aggregati leggeri impiegati:
 
- Calcestruzzi con argilla espansa: utilizzano l'argilla espansa, un aggregato artificiale ottenuto attraverso l'espansione di argilla naturale a temperature elevate (circa 1200°C) in forni rotanti. Questo processo conferisce all'argilla espansa una struttura interna porosa e una forma sferoidale. Spesso, l'argilla espansa strutturale (es. Leca) viene combinata con aggregati naturali per bilanciare efficacemente leggerezza e resistenza meccanica.  
 
- Calcestruzzi con polistirolo espanso (EPS): in queste miscele, il polistirolo espanso, solitamente trattato superficialmente per migliorarne la miscibilità e prevenire la separazione per galleggiamento, sostituisce una parte dell'aggregato normale. La funzione primaria dell'EPS è quella di creare volume e ridurre il peso, con un contributo limitato alle caratteristiche fisiche finali del conglomerato. I calcestruzzi polistirolici possono raggiungere densità molto basse, variando da 200 a 1850 Kg/m³.  
 
- Calcestruzzi con pomice: impiegano la pomice, una roccia magmatica naturale caratterizzata da un'elevatissima porosità. Questo aggregato conferisce al calcestruzzo leggerezza e notevoli proprietà termo-isolanti e fonoassorbenti. Sono principalmente utilizzati in applicazioni non strutturali, come sottofondi o massetti.  
 
- Calcestruzzi con perlite: la perlite è un minerale naturale di origine vulcanica che, se esposto a elevate temperature (circa 850°C), si espande fino a 20 volte il suo volume originale, trasformandosi in piccole sfere chiare e molto leggere. Questo processo crea una struttura cellulare che intrappola l'aria, conferendo al materiale eccellenti proprietà isolanti.  

Tabella 1_Classificazione e proprietà del calcestruzzo alleggerito e tradizionale


 

Normative e certificazioni

Il quadro normativo attuale e futuro gioca un ruolo cruciale nella promozione dell'uso del calcestruzzo alleggerito in un'ottica di sostenibilità. Tra le norme tecniche ricordiamo:
- EN 206: requisiti generali per i calcestruzzi;
- EN 1520: elementi prefabbricati in calcestruzzo cellulare;
- ACI 213R: guide per il calcestruzzo leggero;
- UNI 11600: classificazione e requisiti dei calcestruzzi a basso impatto ambientale.
 
La Norma UNI 11973:2025 pubblicata a marzo, fornisce linee guida dettagliate sul contributo degli edifici alla sostenibilità, coprendo la progettazione, la gestione e il "fine vita". La norma promuove l'interconnessione degli edifici con il contesto urbano e l'adozione di materiali e tecniche costruttive innovative e rispettose dell'ambiente, tra cui il calcestruzzo alleggerito.
 
Esistono poi le certificazioni volontarie (LEED, BREEAM, ITACA) dove l'utilizzo di calcestruzzo alleggerito soddisfa specifici criteri di sostenibilità (per esempio il basso contenuto di clinker e l’alto contenuto di riciclato) può contribuire all'ottenimento di crediti nei principali protocolli di certificazione energetico-ambientale, aumentando il valore e l'attrattiva degli edifici.
 

Vantaggi tecnici e prestazionali

L'impiego del calcestruzzo alleggerito, rispetto al calcestruzzo tradizionale, offre una serie di vantaggi tecnici e prestazionali che lo rendono una scelta attraente per la progettazione contemporanea:
 
- Riduzione del peso proprio delle strutture. La caratteristica più evidente è la sua massa volumica significativamente ridotta, che tipicamente varia da 400 a 2000 kg/m³ , in netto contrasto con i 2200-2600 kg/m³ del calcestruzzo tradizionale. Un minor peso proprio si traduce in una riduzione dei carichi permanenti sulle fondazioni e sugli elementi strutturali verticali (pilastri, muri portanti), ciò consente di ottimizzare le dimensioni delle sezioni strutturali, riducendo i consumi di calcestruzzo e dei ferri, quindi i costi complessivi della struttura.  La resistenza a compressione minima per il calcestruzzo alleggerito strutturale è di 15 N/mm². La normativa EN 206 classifica queste resistenze con le sigle "LC" (Light Concrete), ad esempio LC25/30, LC30/37. Sebbene la resistenza tenda a diminuire con la densità, i calcestruzzi alleggeriti strutturali moderni possono raggiungere resistenze elevate di 45 N/mm², paragonabili a quelle dei calcestruzzi tradizionali ad alte prestazioni.  
 
- Modulo di elasticità, resistenza a trazione e duttilità. Il modulo di elasticità del calcestruzzo alleggerito è generalmente inferiore (circa il 30% in meno) rispetto a quello del calcestruzzo normale. Ciò può comportare maggiori deformazioni, ritiro e perdite di precompressione, aspetti che devono essere attentamente considerati in fase di progettazione. La resistenza a trazione, intrinsecamente bassa nel calcestruzzo, può essere migliorata significativamente con l'aggiunta di fibre (per esempio fibre d'acciaio riciclate), che aumentano la capacità portante e la resistenza alla propagazione delle fessure. Il calcestruzzo alleggerito fibrorinforzato può esibire una maggiore duttilità e tenacità, mantenendo la capacità di sopportare carichi anche dopo la fessurazione, una proprietà cruciale per le strutture in zone sismiche.  
 
- Miglioramento delle proprietà termoisolanti. La porosità degli aggregati leggeri e la conseguente struttura cellulare del calcestruzzo alleggerito aumentano la sua resistenza termica, riducendo le dispersioni e, quindi il fabbisogno energetico, con un impatto diretto sulla riduzione dei consumi e delle emissioni. Il calcestruzzo alleggerito presenta una conducibilità termica con valori tipici che vanno da 0.15-0.8 W/mK per il calcestruzzo alleggerito con argilla espansa, contro 0.9-1.5 W/mK per il tradizionale. L'uso di calcestruzzo alleggerito può migliorare le proprietà isolanti fino all'80%.
 
- Migliori proprietà fonoisolanti. Per quanto riguarda l'isolamento acustico, i calcestruzzi alleggeriti, in particolare quelli contenenti polistirolo, possono offrire prestazioni superiori ai calcestruzzi tradizionali e un miglior potere fonoassorbente per i rumori ambientali come echi e rimbombo. La struttura porosa, in generale, contribuisce all'assorbimento acustico, migliorando l'isolamento dai rumori aerei e da calpestio, questo aspetto è particolarmente vantaggioso in contesti urbani densi o in edifici dove il comfort acustico è prioritario come in ospedali, scuole, edifici residenziali.
 
- Maggiore resistenza al fuoco. La presenza di aggregati leggeri, spesso incombustibili, e la maggiore porosità intrinseca del materiale possono conferire al calcestruzzo alleggerito una migliore resistenza al fuoco rispetto al calcestruzzo tradizionale. Infatti, la minore conduttività termica ritarda la trasmissione del calore e la disidratazione del conglomerato.
 
- Facilità di lavorazione e posa in opera. Il calcestruzzo alleggerito può essere pompato e lavorato con attrezzature standard e il suo peso ridotto ne facilita la movimentazione e la posa in opera, riducendo i tempi e i costi di cantiere. Alcune formulazioni permettono anche una maggiore facilità di taglio e chiodatura. La resistenza meccanica varia da 1 MPa a oltre 50 MPa a seconda del materiale di alleggerimento.
 
- Durabilità. Se correttamente progettato e curato, il calcestruzzo alleggerito può raggiungere durabilità paragonabili a quelle del calcestruzzo ordinario, resistendo agli agenti atmosferici e all'attacco di sostanze aggressive.
 

La sostenibilità

L'aspetto della sostenibilità ambientale del calcestruzzo alleggerito è oggi più che mai al centro dell'attenzione, in linea con gli obiettivi di decarbonizzazione e l'economia circolare promossi a livello europeo e nazionale. Nel 2025, le normative come la Direttiva Case Green (Direttiva UE 2024/1275, EPBD) e i Criteri Ambientali Minimi (CAM) italiani stanno spingendo il settore edile verso soluzioni sempre più ecocompatibili.

Tra l’altro, l'aggiornamento 2025 dei CAM prevede una maggiore integrazione con il Building Information Modeling (BIM), ciò permette una tracciabilità più accurata delle informazioni sui materiali, comprese le loro caratteristiche ambientali, facilitando la progettazione e la gestione di edifici sostenibili che utilizzano il calcestruzzo alleggerito.
 

Riduzione dell’impronta di carbonio (Embodied Carbon)

 
- Minore consumo di materie prime: la sostituzione degli aggregati pesanti con quelli leggeri, spesso derivanti da processi industriali o da recupero, riduce la domanda di aggregati naturali estratti da cave e questo mitiga l'impatto ambientale dell'estrazione, il consumo di suolo e le emissioni legate al trasporto su lunghe distanze.
 
- Utilizzo di sottoprodotti e rifiuti industriali: l'incorporazione di sottoprodotti industriali come ceneri volanti (da centrali termoelettriche), scorie di altoforno e, sempre più, rifiuti plastici riciclati (PET in forma di sabbia o granuli) nel mix design del calcestruzzo alleggerito è un pilastro dell'economia circolare. Questo non solo riduce la quantità di rifiuti destinati alle discariche, ma diminuisce anche la necessità di produrre nuovi materiali, con conseguente risparmio di energia e riduzione delle emissioni.
 
- Minori emissioni nel trasporto: il peso ridotto del calcestruzzo alleggerito si traduce in una minore quantità di carburante necessaria per il trasporto dalle centrali di betonaggio al cantiere, o per la movimentazione di elementi prefabbricati e, quindi, minori emissioni di gas serra.
 
- Innovazioni nei leganti: la ricerca in questo settore sta esplorando nuovi leganti a basse emissioni, come i leganti geopolimerici o biocompositi, che possono sostituire parzialmente o totalmente il cemento Portland (la cui produzione è notoriamente energivora e ad alta intensità di carbonio). La ricerca si concentra su aggregati che assorbono meno acqua e additivi, e sull'integrazione di biochar o pellet di carbonio nel calcestruzzo per raggiungere emissioni zero.
 

Efficienza nel ciclo di vita dell'edificio (Operational Carbon)

 
- Riduzione dei consumi energetici: le proprietà termoisolanti del calcestruzzo alleggerito riducono significativamente il fabbisogno energetico per il riscaldamento e il raffrescamento dell'edificio. L'isolamento termico fornito dal LWC può ridurre la necessità di strati isolanti aggiuntivi, semplificando la stratigrafia delle pareti e dei solai.
 
- Miglioramento della resilienza climatica: un migliore isolamento termico contribuisce alla resilienza degli edifici di fronte a eventi climatici estremi (ondate di calore, freddo intenso), garantendo un maggiore comfort e sicurezza per gli occupanti e riducendo la vulnerabilità delle infrastrutture.
 
Gestione sostenibile delle risorse e economia circolare
 
- Riutilizzo e riciclo a fine vita: sebbene il riciclo del calcestruzzo alleggerito a fine vita sia ancora un'area di ricerca e sviluppo, l'utilizzo di aggregati riciclati e la possibilità di disassemblare le strutture aprono nuove prospettive per il riutilizzo dei materiali.
 
- Riduzione dell'impatto idrico: alcune formulazioni di calcestruzzo alleggerito, in particolare quelle che utilizzano determinati tipi di aggregati riciclati, possono contribuire a ridurre il consumo di acqua nel processo di produzione rispetto al calcestruzzo ordinario.
 

Aggregati leggeri innovativi e nuove frontiere

La ricerca nel campo del calcestruzzo alleggerito è in continua evoluzione, spinta dalla domanda di soluzioni sempre più sostenibili e performanti, ad oggi si può assistere all’avvento di diverse innovazioni già in atto in questo settore.
 
Infatti, oltre alle ceneri volanti e alle scorie, si stanno esplorando attivamente l'uso di vetri riciclati, granulati di pneumatici fuori uso (gomma riciclata) e plastiche.
 
L'impiego di scarti di plastica post-consumo (PET, PE, PP, HDPE, LDPE) come sostituti parziali degli aggregati naturali rappresenta una soluzione promettente per la gestione dei rifiuti e la riduzione dell'impatto ambientale. Il riciclo della plastica per questo scopo evita il conferimento in discarica o l'incenerimento, riducendo il consumo di risorse primarie e l'impatto ambientale complessivo. Studi recenti (2020-2024) indicano che, sebbene l'aumento della percentuale di plastica riciclata possa ridurre la resistenza meccanica, i valori rimangono accettabili per molte applicazioni, inclusi usi strutturali con basse percentuali di sostituzione (es. 5% con perdite di proprietà non superiori all'8%). Il rivestimento degli aggregati plastici con polvere fine può mitigare la riduzione di resistenza.
 
L'incorporazione di gomma riciclata da pneumatici (Waste Rubber Crumb, WRC) nel calcestruzzo offre un'alternativa sostenibile e può ridurre l'impronta di carbonio. Le barriere in gomma riciclata, ad esempio, possono avere un'impronta di carbonio negativa (-107g CO2e) e ridurre le emissioni di 2,750 tonnellate per miglio di barriera rispetto al calcestruzzo tradizionale. Tuttavia, l'aggiunta di gomma può comportare una riduzione della resistenza a compressione e flessione del calcestruzzo.  
 
Le ceneri volanti sono sottoprodotti industriali, provenienti da centrali termoelettriche e altiforni e possono essere utilizzati come leganti cementizi supplementari (SCMs) o come aggregati. Il loro impiego riduce la necessità di cemento Portland, abbattendo significativamente le emissioni di CO₂ associate alla produzione del clinker.
 
I geopolimeri rappresentano una classe di leganti alternativi al cemento Portland, la loro microstruttura più densa conferisce eccellente resistenza agli agenti aggressivi e, soprattutto, un ridotto valore di GWP, con potenziali riduzioni delle emissioni di gas serra fino al 66%. Sono particolarmente adatti per elementi prefabbricati.  
 
Anche l'introduzione di nanomateriali, come il grafene o i nanotubi di carbonio e additivi specifici può migliorare ulteriormente le prestazioni del calcestruzzo alleggerito, aumentandone la resistenza, la durabilità e le proprietà isolanti. Alcune ricerche puntano a calcestruzzi "intelligenti" con sensori integrati.
 
Un'innovazione promettente è l'uso di biochar, un materiale carbonioso prodotto dalla pirolisi di biomassa: incorporato in pellet e aggiunto al calcestruzzo, il biochar non solo alleggerisce il materiale, ma agisce anche come serbatoio di carbonio, contribuendo a ridurre le emissioni nette di CO₂ del calcestruzzo, infatti ha un'impronta di carbonio negativa (fino a -3.3 kg CO2-eq per kg di biochar) e può accelerare la carbonatazione del cemento durante la stagionatura, contribuendo al sequestro di CO2 a lungo termine.
 
L’uso della stampa 3D offre la possibilità di produrre elementi in calcestruzzo alleggerito con geometrie complesse e ottimizzate, riducendo gli sprechi di materiale e i tempi di costruzione.
Studi recenti esplorano l'utilizzo di fanghi di depurazione solidificati e modificati come parziale sostituzione del cemento o degli aggregati. Sebbene si debbano gestire le riduzioni di resistenza, questa strada apre a un ulteriore riutilizzo di scarti complessi.

Tabella 2_Confronto dell'Impronta di Carbonio Incorporato (GWP) per aggregati comuni
 
 

Valutazioni in fase di progettazione

La progettazione con il calcestruzzo alleggerito richiede un'attenta valutazione di diversi fattori da tenere in considerazione:
 
- Scelta dell'aggregato: è fondamentale selezionare l'aggregato più adatto all'applicazione specifica perchè influisce direttamente sulle proprietà finali del calcestruzzo (densità, resistenza, conducibilità termica, durabilità).
 
- Mix design ottimizzato: la formulazione del mix design è cruciale per bilanciare le prestazioni meccaniche con le proprietà termiche e la sostenibilità.
 
- Aspetti strutturali: per il calcestruzzo alleggerito strutturale, è essenziale considerare le differenze nelle proprietà elastiche e di creep rispetto al calcestruzzo tradizionale.
 
- Controllo di qualità: come per ogni materiale, un rigoroso controllo di qualità in fase di produzione e posa in opera è indispensabile per garantire le prestazioni attese.
 
- Analisi LCA: condurre un'analisi del ciclo di vita (LCA) comparativa tra il calcestruzzo alleggerito e le alternative tradizionali permette di quantificare i benefici ambientali in termini di emissioni di CO₂, consumo di risorse ed energia inglobata.
 

La transizione energetica

La transizione verso un approccio più sostenibile nel settore del calcestruzzo non si limita a una semplice sostituzione di materiali, ma richiede un'ottimizzazione sistemica che abbracci l'intero ciclo di vita del prodotto e dell'edificio. Sebbene il calcestruzzo tradizionale sia economicamente vantaggioso e versatile, il suo contributo alle emissioni di CO₂ globali, principalmente a causa del processo di produzione del cemento, è innegabile.
 
Il calcestruzzo alleggerito, riducendo il peso, può diminuire il volume totale di materiale necessario per una struttura e migliorare l'efficienza energetica operativa degli edifici. Tuttavia, la sua sostenibilità complessiva dipende criticamente dalla scelta degli aggregati, alcuni dei quali, come l'argilla espansa, hanno processi produttivi ad alta intensità energetica, e dall'ottimizzazione delle miscele per ridurre il contenuto di clinker.
 
Ciò indica che un'efficace strategia di sostenibilità non può limitarsi alla fase d'uso o alla sola riduzione del peso, ma deve considerare l'impronta ambientale "dalla culla alla tomba", integrando innovazioni nella composizione e nei processi produttivi.
 
Il quadro normativo, con direttive come la "Case Green" (EPBD) e i Criteri Ambientali Minimi (CAM), sta spingendo l'industria verso l'adozione di soluzioni più sostenibili, rendendo il calcestruzzo alleggerito un materiale sempre più strategico. L'integrazione dei CAM con il BIM, prevista per il 2025, promette di migliorare ulteriormente la trasparenza e l'efficienza nella gestione delle informazioni ambientali dei progetti.
 
È fondamentale valutare l'impatto ambientale complessivo del progetto, considerando le interdipendenze tra la scelta del calcestruzzo alleggerito, la riduzione dei carichi strutturali, l'efficienza energetica dell'edificio e la provenienza e il processo produttivo degli aggregati, al fine di massimizzare i benefici ambientali reali.