Durabilità delle pavimentazioni esterne in calcestruzzo SFRC

L'uso di fibre d'acciaio corte nella matrice di calcestruzzo rendono il materiale duttile, con alta resistenza a trazione post-fessurazione e aumentano la resistenza all'impatto e a fatica. In questo articolo tutti vantaggi dell'uso del calcestruzzo fibrorinforzato con le fibre d'acciaio Dramix® 4D nella realizzazione di pavimentazioni esterne, in particolar modo delle banchine portuali.

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Figura 1 - Banchina portuale in calcestruzzo fibrorinforzato (SFRC) con fibre d'acciaio Dramix®

L'uso del calcestruzzo fibrorinzortato (SFRC) nelle pavimentazioni esterne

Il calcestruzzo fibrorinforzato (SFRC, Steel Fiber Reinforced Concrete) è un calcestruzzo a cui vengono aggiunte fibre d’acciaio corte (discrete e discontinue): l'aggiunta delle fibre conferisce al calcestruzzo, dopo la fessurazione, una significativa resistenza residua a trazione, detta tenacità. Le fibre agiscono come un punto di sutura nel calcestruzzo ed impediscono la propagazione delle fessure nella pavimentazione: in particolare le fibre d’acciaio costituiscono un rinforzo che si distribuisce in modo omogeneo all’interno del calcestruzzo trasformandolo in un materiale duttile, con alta resistenza a trazione post-fessurazione, con resistenza all’impatto e a fatica. 

Una volta superato il limite elastico della matrice, le fibre sono in grado di manifestare il proprio contributo, conferendo al composito una resistenza a trazione nettamente superiore rispetto ad un normale calcestruzzo. Il rinforzo fibroso consente inoltre di limitare l'ampiezza delle fessure causate dai carichi, dagli effetti termici e dal ritiro.

L'impiego del calcestruzzo fibrorinforzato, in linea di principio è indicato soprattutto per le strutture iperstatiche, in quanto lo sforzo residuo di trazione può aumentare la capacità portante complessiva della struttura e migliorarne la duttilità, per cui è giustificato il suo impiego massiccio nella realizzazione di pavimenti industriali, banchine portuali e pavimentazioni esterne.

Proprio nelle pavimentazioni esterne, le fibre d’acciaio hanno dimostrato di essere il sistema di rinforzo che offre le migliori prestazioni per soddisfare le capacità di carico, la durabilità, la resistenza alla fatica e la resistenza agli urti.

Inoltre, l’impiego di macchinari come la slip-form per la stesa del calcestruzzo fibrorinforzato ha permesso di evitare l’uso delle reti elettrosaldate risparmiando decisamente sui tempi di realizzazione delle opere, oltre ai vantaggi tecnici e di durabilità (fig. 1).

L’utilizzo di SFRC rispetto alle reti comporta anche una riduzione di spessore in quanto la lastra è interamente armata e non necessita del copriferro (fig. 2).

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Figura 2. L'uso del calcestruzzo SFRC permette una riduzione di spessore della lastra

Infatti, anche in caso di attacco chimico alle fibre d’acciaio, grazie alla loro geometria (diametro ridotto) la corrosione prodotta non esercita tensioni sufficienti per fessurare il calcestruzzo, a differenza dei tondini delle reti in cui questo comportamento causa espulsione del copriferro. Inoltre le fibre generano una rete discontinua e pertanto la corrosione non si propaga da una fibra all’altra; questo fa sì che la capacità di carico del calcestruzzo rinforzato con fibre d’acciaio rimanga invariata anche dopo che un’eventuale ossidazione abbia avuto inizio (fig. 3).

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Uso delle fibre d’acciaio Dramix®4D nella costruzione di banchine portuali

Grazie a questa caratteristica, milioni di metri quadrati di aree di sosta aeroportuali, strade e banchine portuali nel mondo sono stati costruiti con calcestruzzo rinforzato con fibre d’acciaio Dramix® 4D.

Soprattutto nelle pavimentazioni portuali Bekaert ha accumulato una grande esperienza, con conseguente partecipazione in diversi progetti di alto profilo come:

  • Maersk Terminal (ora APM) (Spagna): Algeciras - 350.000 m2
  • Hanjing Terminal (ora HMM) (Spagna): Algeciras - 400.000 m2
  • Astakos Terminal S.A (Grecia): 250.000 m2 
  • TCP de Paranagua Terminal (Brasile): 250.000 m2

E su tutti il porto commerciale di Barcellona che dal 1995 continua ad espandersi sul mare (più di 1.000.000 m2) con banchine interamente costruite con fibre d’acciaio Dramix®, a significare che gli operatori riconoscono la tecnologia con fibre Dramix®4D come la soluzione ottimale e durabile per le loro strutture.

Inoltre i vantaggi nell’impiego di calcestruzzo fibrorinforzato in acciaio nelle pavimentazioni portuali sono stati riconosciuti da diversi Standard Tecnici Internazionali e Raccomandazioni, quali:

  • ROM 4,1-94 Recomendaciones SOBRE PAVIMENTOS (Spagna);
  • Heavy Duty Paviments: The structural design of heavy duty pavements for ports and other industries – Edition 4 (U.K.);
  • Design and maintenance of container terminal pavements; report n° 165 – 2015 – PIANC (The world association of waterborn transport infrastructure).

Dramix® per il nuovo terminal container del porto di Algeciras

Il porto di Algeciras, nel sud della Spagna, è uno dei porti commerciali fra i più importanti nell’area mediterranea. Gestisce un volume di carico annuale di container superiore ai 3,3 milioni di tonnellate di TEU (container standard da sei metri).

Bekaert fu scelta per la fornitura di fibre d’acciaio Dramix® per rinforzare il calcestruzzo delle banchine per un nuovo terminal container di 392.000 m2.

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Figura 4 - Il nuovo terminal container al porto di Algeciras

Nel 2008, l'autorità portuale locale venne contattata dalla Hanjin Shipping che aveva intenzione di sviluppare e gestire poi un nuovo terminal container al porto di Algeciras. Per realizzare il progetto, Hanjin ha collaborato con il gruppo spagnolo Acciona e la società di ingegneria ALATEC. I lavori in sito sono iniziati nell'aprile del 2009 con la previsione di concluderli nel 2010. Al termine dei lavori, circa 3700 tonnellate di fibre d’acciaio Dramix®4D sono state usate per rinforzare circa 98000 m3 di calcestruzzo per le banchine portuali, prodotto in loco da un impianto di betonaggio dedicato.

Sono così stati creati tre posti barca utilizzati intensamente da grandi navi da carico che trasportano tra i 5 000 e i 13 000 TEU. Dato che il traffico dei container era fissato da progetto a 1,7 milioni di TEU all'anno a causa dell’elevato numero di cicli di carico e scarico, il calcestruzzo richiedeva un rinforzo ottimale che garantisse la resistenza a fatica e la durabilità dell’opera. Infatti, ritardare le operazioni quotidiane al terminal per intervenire e riparare un pavimento difettoso, avrebbe potuto compromettere la redditività del suo operatore aumentando i costi per il fermo macchina.

Dato che lo standard spagnolo di allora per la progettazione e la costruzione dei porti fissava la durata minima della pavimentazione a 25 anni, grazie all’impiego delle fibre d’acciaio Dramix®4D nel calcestruzzo, si è raggiunta un’elevata resistenza a fatica e un’alta capacità portante superando di gran lunga questo standard.

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ALATEC ha scelto Bekaert perché le fibre Dramix®4D presentano vantaggi significativi in termini di utilizzo rispetto ad altre fibre di rinforzo. Ad esempio, ALATEC ha affermato che grazie alle placchette idrosolubili le fibre d’acciaio Dramix®4D si distribuiscono più uniformemente nel calcestruzzo senza creare grovigli o matasse di fibre, garantendo tempi di getto continui. Questo è uno dei motivi per cui ALATEC prescrive l’uso delle Dramix® nei capitolati di terminal container da più di 15 anni ormai.

La pavimentazione del nuovo Terminal portuale di Algeciras si estende per ben oltre 40 ettari. Rafforzare il calcestruzzo su una superficie così ampia con acciaio convenzionale come le barre o le reti elettrosaldate avrebbe comportato un lavoro intenso e lungo - ha dichiarato Antonio Garabatos, Project Engineer di ALATEC - Usando il calcestruzzo rinforzato con le Dramix®4D, le ore di lavoro manuale si sono bruscamente ridotte, abbassando il costo complessivo dell’opera. Ancora più importante, la soluzione fornita da Bekaert ha migliorato significativamente la durabilità della banchina portuale. "

>>> Per maggiori informazioni sulle fibre d'acciaio Dramix®4D visita il sito di Bekaert