Efficacia dei sistemi FRCM basati su malta sostenibile per il confinamento di colonne in muratura: uno studio preliminare

Il tema del rinforzo strutturale delle murature esistenti è oggi al centro del dibattito tecnico, soprattutto alla luce delle esigenze di sostenibilità e sicurezza del costruito. In questo contesto si inserisce il progetto STRIPES, sviluppato nell’ambito del PRIN-PNRR, che esplora l’impiego di sistemi FRCM abbinati a malte innovative a basso impatto ambientale. La ricerca, presentata ad ANIDIS 2025, mette a confronto soluzioni tradizionali e materiali “green”, con l’obiettivo di valutarne prestazioni e criticità. I primi risultati sperimentali offrono indicazioni promettenti, ma evidenziano anche alcune sfide applicative. Si tratta di un contributo significativo verso un approccio più sostenibile al consolidamento del patrimonio edilizio.

Il contributo presentato da Roberto Realfonzo nell’ambito di ANIDIS 2025 si inserisce nel più ampio contesto del progetto di ricerca STRIPES, sviluppato all’interno del programma PRIN-PNRR in collaborazione tra l’Università di Salerno e l’Università della Calabria. Il lavoro, introdotto dal professor Alfonso e affiancato da un secondo contributo presentato da Maria Milena Della Vecchia, affronta un tema centrale nell’ingegneria strutturale contemporanea: il miglioramento delle prestazioni meccaniche delle murature attraverso sistemi FRCM (Fabric Reinforced Cementitious Matrix).

Il progetto nasce con l’obiettivo di confrontare sistemi di rinforzo tradizionali, già disponibili sul mercato, con soluzioni innovative a basso impatto ambientale. In particolare, accanto a un sistema commerciale sviluppato da Kerakoll, basato sull’impiego di malte strutturali e fibre in acciaio o basalto, viene introdotta una malta “green” sviluppata dai ricercatori calabresi, ottenuta tramite attivazione alcalina di loppa d’altoforno. Questa scelta rappresenta uno degli elementi più innovativi del progetto, poiché consente di esplorare alternative sostenibili ai materiali cementizi tradizionali, mantenendo adeguati livelli prestazionali.

La presente relazione è stata presentata ad ANIDIS 2025 (Assisi, 7-11 settembre) e gli autori sono: Francesco Ascione, Francesco Bencardino, Sebastiano Candamano, Maria Milena Della Vecchia, Pietro Mazzucca, Alfredo Micieli, Annalisa Napoli, Luciano Ombres e Roberto Realfonzo.

Campagna sperimentale e approccio metodologico

La ricerca si distingue per un’impostazione sperimentale articolata e multidisciplinare. Le attività hanno riguardato innanzitutto la caratterizzazione dei materiali, includendo le proprietà delle murature di base – in laterizio e in tufo giallo campano – delle malte e dei sistemi fibrorinforzati, sia allo stato secco che impregnato. Il tufo, in particolare, rappresenta un materiale di grande interesse per il patrimonio edilizio storico del Sud Italia, essendo ampiamente diffuso nelle costruzioni tradizionali dell’area flegrea.

Un aspetto rilevante del programma sperimentale è stato lo studio della durabilità dei sistemi FRCM attraverso prove in condizioni ambientali severe. Presso l’Università di Salerno sono stati eseguiti cicli di gelo-disgelo su tessuti e sistemi applicati, mentre l’Università della Calabria ha condotto test ad alta temperatura, simulando condizioni di incendio. A queste indagini si sono aggiunte prove di delaminazione su supporti murari differenti, con l’obiettivo di comprendere i meccanismi di adesione e distacco tra rinforzo e substrato.

Parallelamente alla caratterizzazione di base, sono state sviluppate prove su elementi strutturali. A Cosenza l’attenzione si è concentrata su test di compressione centrata su pilastrini in muratura confinati, mentre a Salerno sono state avviate prove cicliche a taglio, particolarmente complesse dal punto di vista sperimentale e tuttora in fase di approfondimento. Questa doppia linea di ricerca consente di analizzare sia il comportamento monotono che quello ciclico delle murature rinforzate, offrendo un quadro più completo delle prestazioni strutturali.

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Risultati preliminari: confronto tra malte tradizionali e sostenibili

I risultati presentati riguardano principalmente una prima serie di prove su pilastrini in laterizio, elementi di dimensioni contenute sottoposti a compressione assiale. Il confronto tra campioni non confinati e campioni rinforzati evidenzia in modo chiaro l’efficacia dei sistemi FRCM nel migliorare la resistenza e la capacità deformativa delle murature.

Le prestazioni migliori si registrano nei campioni confinati con fibre di acciaio e malta commerciale, che mostrano incrementi significativi di resistenza e modalità di rottura caratterizzate anche dalla rottura di alcuni trefoli metallici. L’utilizzo della malta green in combinazione con fibre d’acciaio evidenzia invece alcune criticità, probabilmente legate a fenomeni di ritiro e a una maggiore sensibilità alle condizioni di posa, come temperatura e umidità.

Diverso è il comportamento osservato con le fibre di basalto, per le quali la malta sostenibile sviluppata dall’Università della Calabria ha fornito risultati comparabili a quelli del sistema commerciale. Questo dato appare particolarmente interessante, poiché suggerisce la possibilità di impiegare materiali alternativi a ridotto impatto ambientale senza penalizzare le prestazioni strutturali, almeno in specifiche configurazioni.

Nel complesso, i risultati preliminari confermano il potenziale dei sistemi FRCM come tecnica di rinforzo efficace e versatile, ma evidenziano anche la necessità di un’attenta ottimizzazione delle nuove malte sostenibili. Il progetto STRIPES, in fase di completamento, promette di fornire ulteriori indicazioni soprattutto grazie ai test su murature in tufo e alle prove cicliche, contribuendo così allo sviluppo di soluzioni innovative per la riqualificazione del patrimonio edilizio esistente in chiave sostenibile.

DI SEGUITO LA RELAZIONE INTEGRALE DI ROBERTO REALFONZO.

Il testo è stato elaborato mediante la videoregistrazione dell'intervento, con l'aiuto dell'IA.

IN SINTESI
-Il progetto STRIPES, sviluppato nell’ambito del PRIN-PNRR, indaga il rinforzo delle murature mediante sistemi FRCM con particolare attenzione a soluzioni sostenibili.
-La ricerca confronta un sistema commerciale con una malta “green” a base di loppa d’altoforno alcalino-attivata sviluppata dall’Università della Calabria.
-La campagna sperimentale include caratterizzazione dei materiali, prove di durabilità (gelo-disgelo e alte temperature) e test su elementi strutturali in laterizio e tufo.
-I risultati preliminari mostrano significativi incrementi di resistenza nei campioni confinati, soprattutto con fibre di acciaio e malta tradizionale.
-Le malte sostenibili offrono prestazioni promettenti, in particolare con fibre di basalto, ma richiedono ulteriori ottimizzazioni per un’applicazione affidabile.