Durabilità di travi armate in calcestruzzo fibrorinforzato

I risultati della campagna sperimentale hanno evidenziato che i calcestruzzi fibrorinforzati, anche per bassi dosaggi di fibre, danno buone prospettive di miglioramento della vita utile di elementi strutturali esposti in ambienti aggressivi. L’effetto delle fibre risulta essere particolarmente efficace, non solo nel ridurre la macro-fessurazione istantanea, ma anche nel contrastare gli effetti differiti nel tempo, causati dall’azione dei carichi di esercizio sulla struttura.

Il tema della durabilità delle opere in calcestruzzo armato è oggi di grande attualità: il costo elevato connesso alla manutenzione e riparazione delle strutture esistenti è diventato un problema non solo economico e sociale ma anche di sostenibilità ambientale per l’intero settore delle costruzioni. La durabilità strutturale migliora nella misura in cui si impedisce alle sostanze aggressive l’ingresso nella matrice di calcestruzzo. Ciò è possibile agendo su due fronti: il primo è rappresentato dalla porosità interna del calcestruzzo che può essere ridotta abbassando il rapporto acqua/cemento; il secondo è rappresentato dalle fessure che rappresentano una via preferenziale per raggiungere le parti più interne della struttura.

Una possibile soluzione potrebbe essere quella di investire nell’impiego di nuovi materiali progettati ad hoc per migliorare la durabilità degli elementi strutturali e dare maggiori prospettive di vita utile, soprattutto a quelle opere esposte in ambienti particolarmente aggressivi.
In quest’ambito, l’impiego di calcestruzzi fibrorinforzati (FRC- Fiber Reinforced Concrete) può risultare di grande utilità. Infatti, l’aggiunta di fibre all’impasto di calcestruzzo consente di migliorarne le caratteristiche di tenacità: le fibre, agendo come “crack arrestors”, limitano l’ampiezza delle fessure, ingresso preferenziale di agenti aggressivi che causano la corrosione delle armature.

I codici normativi vigenti prevedono una limitazione dell’ampiezza delle fessure che, soprattutto per classi di esposizione ambientale severe, costringono il progettista a variare parametri come la percentuale di armatura e le dimensioni delle sezioni, al fine di soddisfare i requisiti imposti. L’impiego delle fibre consentirebbe una riduzione dell’ampiezza delle fessure senza variare parametri progettuali significativi, che comporterebbero un aggravio dei costi della costruzione ed un condizionamento architettonico maggiore.

Sul mercato sono oggi disponibili diversi tipi di fibre: variando materiali e dimensioni, è possibile avere un controllo della fessurazione a diversi livelli. Fibre flessibili e corte consentono una riduzione della micro-fessurazione causata dal ritiro, mentre fibre lunghe e ad elevata rigidezza consentono di limitare la macro-fessurazione. Entrambi i fenomeni possono essere modulati utilizzando FRC di tipo ibrido, cioè che impiegano cioè più tipi di fibre contemporaneamente. Il documento CNR DT 204-2006 [1] rappresenta oggi un valido rifermento normativo in Italia per l’impiego degli FRC per usi strutturali.

L’Università del Salento e di Brescia hanno condotto sinergicamente, insieme al Laboratorio Italcementi di Mesagne (BR), un’attività sperimentale rivolta allo studio dell’impatto delle fibre sulla durabilità di travi armate esposte in ambiente marino.

Per fare questo sono state realizzate 10 travi armate e sottoposte ad un carico di lunga durata, allo scopo di simulare le condizioni di esercizio dell’elemento all’interno della struttura. Tali travi sono state esposte agli agenti atmosferici nella zona industriale di Brindisi in un sito a 600 m dal mare. Dopo cinque anni di esposizione sono stati condotti test chimici e meccanici rivolti a valutare l’influenza delle fibre sull’ampiezza delle fessure e sulla profondità di carbonatazione nelle zone fessurate e non. I risultati della ricerca hanno rivelato una buona efficacia delle fibre, anche a bassi dosaggi, nel limitare gli effetti del carico prolungato sulla fessurazione e sulla penetrazione delle sostanze aggressive.

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