Il calcestruzzo fibrorinforzato, denominato anche FRC (Fiber Reinforced Concrete) è un materiale composito in cui vengono miscelati e dispersi degli elementi fibrosi con lo scopo di rinforzare la matrice del calcestruzzo, conferendone caratteristiche di tenacità.
La tenacità del calcestruzzo fibrorinforzato è la proprietà di opporsi all'avanzamento del processo fessurativo, caratteristica che si contrappone alla fragilità del calcestruzzo tradizionale il quale, avendo bassa resistenza a trazione, è naturalmente incline alla formazione e propagazione di fessure.
Mi preme sottolineare il termine “propagazione” delle fessurazioni e non “formazione”, in quanto le fibre non sono in grado di ridurre in modo apprezzabile il ritiro igrometrico del calcestruzzo e la formazione di fessure. Tuttavia, in fase post-fessurativa, ovvero dopo l’innesco della fessurazione, le fibre offrono un eccellente “effetto cucitura”, il quale impedirà alle fessure di proseguire e propagarsi in modo incontrollato.
Le fibre più utilizzate per l’armatura del calcestruzzo sono generalmente polimeriche (polipropilene, polietileniche, poliestere…) od in acciaio.
La caratteristica principale da considerare in una fibra oltre al materiale che la compone, è il rapporto d'aspetto, ovvero il rapporto tra la lunghezza della fibra e il suo diametro equivalente. Maggiore è il rapporto d’aspetto, maggiore sarà l’aderenza tra matrice cementizia e rinforzo fibroso e quindi maggiore sarà l’efficacia (a parità di dosaggio) dell’armatura ed il suo effetto cucitura.
Ovviamente, la tipologia di fibra ed il quantitativo da miscelare per ogni metro cubo di calcestruzzo, dipende da innumerevoli fattori, primi fra tutti la tipologia di struttura e la classe di tenacità del calcestruzzo che si deve ottenere. Un basso quantitativo di fibre per metro cubo di calcestruzzo, può vanificare totalmente i benefici di questo rinforzo.
L’idea di rinforzare un materiale da costruzione con delle fibre, non è certo un’idea moderna. Basta infatti pensare ai mattoni di fango crudo, utilizzati in costruzioni risalenti anche a 7'000 anni a.C. nel Medio Oriente, realizzati impastando argilla e sabbia, utilizzando un “fibrorinforzo” costituito da fibre vegetali di canapa o riso. Questi mattoni erano crudi, ciò significa che l’argilla non veniva cotta in forni ma lasciata asciugare al sole, tuttavia il rinforzo con fibre vegetali conferiva ottime doti di resistenza e durabilità.
Possiamo quindi affermare che la tecnica del fibrorinforzo è più antica del calcestruzzo stesso!
I pavimenti industriali di tipo tradizionale sono generalmente delle piastre in appoggio continuo, armate con reti elettrosaldate in acciaio.
l’armatura con reti elettrosaldate viene preventivamente posizionata su distanziatori, al fine di mantenere la stessa all’altezza prevista da progetto.
Tuttavia tale operazione presenta dei limiti caratteristici:
L’utilizzo di calcestruzzo fibrorinforzato è particolarmente indicato nella realizzazione di elementi iperstatici, come i pavimenti industriali, in quanto la resistenza residua a trazione in fase post-fessurazione, aumenta la capacità portante complessiva della struttura.
L’utilizzo di fibre strutturali nella realizzazione di pavimenti industriali, consente di:
Smorziamo subito i facili entusiasmi: aggiungere fibre al calcestruzzo non è la soluzione facile per risolvere le problematiche tipiche dei pavimenti industriali.
I pavimenti in calcestruzzo fibrorinforzato offrono ottime prestazioni e durabilità solo se adeguatamente progettati e realizzati con un ciclo produttivo adeguatamente controllato.
Ricordiamo che l’utilizzo di fibre strutturali ha la funzione di conferire tenacità al calcestruzzo, pertanto questi valori devono costantemente essere monitorati dalla Direzione lavori, avvalendosi di un laboratorio tecnologico qualificato, effettuando un prelievo di almeno due campioni di travetto (UNI EN 14651) ogni 200 metri cubi, con un minimo di tre prelievi (sei campioni) e comunque almeno un prelievo per ogni giorno di getto. I travetti, dopo che sono stati fatti maturare in ambiente protetto, dovranno essere destinati a prove di flessione, al fine di ottenere i diagrammi Forza-deformazione, dai quali è possibile ricavare i valori di resistenza a trazione residua fR1k per lo Stato Limite di Esercizio e fR3k per lo Stato Limite Ultimo.
Tali controlli di conformità sono da intendersi obbligatori.
Per la progettazione di pavimenti in calcestruzzo fibrorinforzato, che dovrà essere condotta nei confronti dello Stato Limite di Esercizio (SLE) e dello Stato Limite Ultimo (SLU), si dovrà fare riferimento a:
Tiziano Massazzi
Tecnologo del calcestruzzo
Direttore tecnico @ ATEF srl
Autore del libro
I pavimenti industriali in resina
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