Caratterizzazione sperimentale di calcestruzzi fibrorinforzati

Da In Concreto n.83

Il calcestruzzo fibrorinforzato (FRC) rappresenta oggi un materiale con caratteristiche meccaniche che vanno oltre a quelle del calcestruzzo tradizionale, e risulta particolarmente utile in quelle applicazioni in cui si richiede un comportamento duttile e un efficace controllo della fessurazione. In questa nota vengono valutati i benefici derivanti dall’inserimento di fibre, in base ai risultati ottenuti da una campagna sperimentale basata su prove di flessione fatte su provini con diversi dosaggi e lunghezze di fibre metalliche.

Introduzione

L’utilizzo di materiali compositi come i calcestruzzi fibrorinforzati (FRC, Fiber Reinforced Concrete) si sta diffondendo in diversi campi di applicazione, in cui il miglioramento delle prestazioni meccaniche compensa ampiamente il maggior costo. Tuttavia la scelta di nuovi materiali richiede un’approfondita analisi delle loro caratteristiche e dei loro comportamenti. L’inclusione di fibre d’acciaio in un materiale fragile, come il calcestruzzo, permette di incrementarne la duttilità aumentando l’assorbimento di energia e controllando allo stesso tempo il fenomeno di propagazione della fessura. Per ottenere questo risultato, le fibre possono entrare in gioco rompendosi o sfilandosi, dopo aver svolto la funzione di collegamento tra i due lembi della fessura. Lo sfilamento, detto anche pull out, è il meccanismo desiderato, poiché è quello in grado di assorbire una maggiore quantità di energia. L’aggiunta di fibre permette quindi di migliorare il comportamento strutturale del calcestruzzo, incrementandone moderatamente la resistenza a trazione, ma soprattutto conferendogli una discreta duttilità nel comportamento a trazione e a flessione. Questa nota ha l’obiettivo di conseguire una migliore conoscenza delle caratteristiche dei compositi cementizi fibrorinforzati. La campagna sperimentale messa in atto si basa sulle procedure sperimentali previste espressamente dalle norme per la caratterizzazione dei FRC in termini di energia di frattura, attraverso prove di flessione in controllo di spostamento o di apertura della fessura. In particolare, si è seguita la procedura prevista dalla norma UNI 11039:2003. La campagna sperimentale è stata preceduta da prove classiche per la caratterizzazione del materiale, come prove di trazione indiretta e di compressione, che hanno permesso di ottenere riferimenti utili per la successiva fase di analisi ed elaborazione dei risultati. Mediante l’analisi e il confronto di calcestruzzi rinforzati con fibre di due diverse lunghezze e in diversi dosaggi si è cercato di trovare un riscontro sperimentale ai comportamenti descritti in teorie ormai diffuse e consolidate. L’analisi e i confronti tra i risultati sperimentali ha permesso di ottenere utili indicazioni sui vantaggi ottenibili dall’aggiunta di fibre nel calcestruzzo in alcune tipologie di applicazione, come, ad esempio, le pavimentazioni industriali.

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