Le soluzioni DRACO per il calcestruzzo fibrorinforzato

Vantaggi delle fibre nella matrice cementizia

Il calcestruzzo è un materiale composito a comportamento fragile con una modesta resistenza a trazione e una naturale tendenza a contrarsi per effetto del ritiro idraulico allorquando è esposto ad un'atmosfera insatura di vapore.

Le fessure insorte negli elementi in c.a. a causa di questo fenomeno, potrebbero limitare la vita nominale di progetto delle opere a causa dell’ingresso di agenti aggressivi quali l'anidride carbonica e i cloruri, che proprio attraverso le fessure possono raggiungere rapidamente i ferri di armatura promuovendone in tempi molto rapidi i fenomeni di corrosione e di conseguente formazione di ruggine accompagnata dall'espulsione del copriferro.

L’inserimento di un rinforzo fibroso discontinuo all’interno di una matrice cementizia, ha consentito lo sviluppo di calcestruzzi con caratteristiche prestazionali che compensano tale carenza intrinseca di questo materiale, con la possibilità ulteriore di migliorare il comportamento a trazione del calcestruzzo e ridurre la formazione di fessure da ritiro sia in estensione che in ampiezza, migliorando di fatto la durabilità dell’opera stessa.

La presenza delle fibre può inoltre consentire di ottenere un generale miglioramento della resistenza a fatica, ai carichi impulsivi e al fuoco del calcestruzzo armato.

Il modo in cui le fibre possono influenzare le proprietà meccaniche di un calcestruzzo, è strettamente legato alla natura del materiale di cui sono costituite (acciaio, vetro, polimero, carbonio, cellulosa etc.), alla loro tenacità e al modulo elastico a trazione.

È importate sottolineare come in linea generale, la presenza di un rinforzo fibroso all’interno di una matrice cementizia non ne influenzerà in maniera apprezzabile la resistenza meccanica a compressione, quanto piuttosto il comportamento a trazione del calcestruzzo stesso nella fase post-fessurativa.

In tal senso, in funzione del dosaggio e della tipologia di fibra impiegata, sarà possibile ottenere un comportamento di tipo degradante o incrudente, incrementando di fatto la tenacità post-fessurazione, ossia la resistenza opposta dal materiale all’avanzamento del processo di frattura per effetto della sua capacità di dissipare energia di deformazione.

Resistenza residua a trazione dei calcestruzzi fibrorinforzati

Risulta evidente quindi come la proprietà meccanica principale dei calcestruzzi fibrorinforzati sia la resistenza residua a trazione, ossia la capacità del materiale di opporsi allo sviluppo della fessura, piuttosto che il suo comportamento a compressione.

Questa sua caratteristica, definita tenacità, viene valutata attraverso la prova di flessione definita dalla norma UNI EN 14651:2005+A1:2007, secondo la quale i provini prismatici, confezionati in accordo alla UNI EN 12390-1, vengono intagliati in mezzeria e sottoposti a una prova di flessione su tre punti di carico in controllo di CMOD (Crack Mouth Opening Displacement), ovvero lo spostamento rilevato fra due punti alla base dell'intaglio.

Il calcestruzzo fibrorinforzato viene quindi classificato sulla base di valori puntuali della tensione nominale f_R,j, corrispondenti a prefissati valori di CMOD e derivati dal carico F_j:

dove:
F_R,j = resistenza residua a trazione valutata per CMOD = CMOD_j (j = 1, 2, 3, 4) [N/mm²];
F_j = carico corrispondente a CMOD = CMOD_j o δ = δ_j (j = 1,2,3,4) [N];
l = luce del provino [mm];
b = larghezza del provino [150 mm];
h_sp = distanza tra l’apice dell’intaglio e la superficie superiore del provino [125 mm].

In conclusione, l’utilizzo di un sistema fibroso discontinuo disperso all’interno di una matrice cementizia, non provoca sostanziali variazioni in termini di resistenza a compressione, ma in tal modo è possibile aumentarne la duttilità e di conseguenza la capacità resistente a flessione dopo la fessurazione del conglomerato cementizio.

L’andamento della curva nella fase post-fessurativa dipende da diversi fattori che generalizzando sono legati al dosaggio e tipo di fibra utilizzata.

Campo di applicazione del calcestruzzo fibrorinforzato

L’utilizzo di calcestruzzo rinforzato con fibre sia in parziale che totale sostituzione dell’armatura tradizionale, per elementi strutturali e non, sta assumendo oggi sempre maggiore importanza e trova particolare applicazione nei seguenti campi:

• pavimentazioni industriali, autostrade, parcheggi;
• elementi prefabbricati sia strutturale che non strutturali;
• rivestimenti di gallerie.

Le soluzioni DRACO per calcestruzzi fibrorinforzati

In questo contesto applicativo si inserisce la gamma delle fibre sintetiche strutturali (FIBERFLEX) e in acciaio (FIBERMIX e FIBERMIX FLOW SPRITZ) per il rinforzo del calcestruzzo di DRACO.

Diverse sono le possibili soluzioni in termini di fibre sintetiche strutturali (Fiberflex S e Fiberflex ST50) e in acciaio (Fibermix, Fibermix 30-50, Fibermix 44-45, Fibermix 60-65, Fibermix Flow Spritz e Fibermix Flow Spritz EVO) che possono essere prese in considerazione per le diverse esigenze applicative (pavimentazioni industriali, aree di parcheggio, piste aeroportuali, calcestruzzo proiettato, etc.).

I principali vantaggi legati al loro utilizzo sono pertanto riassumibili tra strutturali e realizzativi.

A livello strutturale l’impiego delle fibre della gamma FIBERFLEX o FIBERMIX come rinforzo della matrice cementizia consente di ridurre le dimensioni delle fessure, garantendo una maggiore durabilità dell’opera, aumentando la resistenza a fatica, all’abrasione e ai carichi impulsivi del materiale.

In ambito realizzativo invece, l’utilizzo dei calcestruzzi fibrorinforzati consente di ridurre i tempi di esecuzione e il costo della manodopera in quanto non si deve posare l’armatura; inoltre, è possibile garantire un maggior livello di sicurezza per le maestranze ed evitare eventuali problemi connessi alla non corretta disposizione dei ferri all’interno del getto.