Il calcestruzzo fibrorinforzato (FCR) è una particolare tipologia di calcestruzzo che presenta al suo interno particolari fibre che ne migliorano le caratteristiche meccaniche di insieme, oltre che a ridurre la quantità di inquinanti rilasciati durante la produzione di questo materiale. Si tratta quindi di un mix di materiali innovativi che ha come obiettivo quello di sostituire, almeno in parte, il calcestruzzo armato. Ma quali tipologie di fibre possono essere inserite al suo interno? E perché questo materiale non è da confondere con l'Eternit?
A cosa serve il calcestruzzo fibrorinforzato
Il calcestruzzo, ottenuto dalle reazioni chimiche che il cemento (legante) sviluppa con l'acqua di impasto e con l'aggiunta di elementi aggregati (come la sabbia), è una miscela di materiali che acquisisce nel tempo una conformazione solida molto simile a quella di una roccia. Tuttavia, questa conformazione – essendo principalmente legata a questa matrice cementizia che opera da collante tra gli aggregati – può essere facilmente "rotta" per le scarse capacità del materiale di resistere a sollecitazioni di trazione: il calcestruzzo, cioè, si fessura facilmente sotto l'azione delle forze esterne e se non "armato" è praticamente inefficace nel suo utilizzo come materiale da costruzione. Storicamente, il rimedio a questa grave deficienza è stato fornito dalle gabbie di armatura in acciaio, di cui ancora oggi quotidianamente si ampio fa utilizzo. Tuttavia, recenti sperimentazioni sembrano provare l'efficacia di tecniche alternative per sopperire a questa problematica, tra cui appunto la strada dei fibrorinforzi.
Cosa sono i fibrorinforzi e quali sono le tipologie
Le ricerche tecniche legate allo sviluppo di nuovi materiali da costruzione tentano l'eliminazione delle barre di armatura di acciaio per produrre calcestruzzi ugualmente resistenti, ma la cui produzione richieda meno anidride carbonica per il suo sviluppo. In questo panorama nascono i calcestruzzi fibrorinforzati: l'obiettivo è inserire nella miscela di calcestruzzo delle fibre che conferiscano allo stesso non trascurabili resistenze alla trazione e, quindi, una minimizzazione del possibile innesco di quadri fessurativi. La resistenza alla trazione che ora il materiale può sviluppare viene chiamata tenacità, e dipende essenzialmente dalla percentuale volumetrica di fibre inserite nella miscela, nonché dalla caratteristiche fisico-meccaniche delle fibre inserite.
Tipologie di fibre
Le fibre vengono aggiunte all'impasto senza uno specifico ordine, a differenza invece di quanto si fa per le barre di armatura. Tuttavia, il quantitativo di fibre deve essere omogeneo in tutto l'elemento realizzato, minimizzando la presenza di vuoti che possano compromettere localmente la resistenza del prodotto. Tra le fibre maggiormente utilizzate per comporre la miscela troviamo:
- Fibre di Acciaio: queste hanno un diametro "equivalente" compreso tra i 0.15 mm e gli 1.20 mm, con lunghezze che vanno dai 6 ai 70 mm;
- Fibre polimeriche: di acrilico, nylon o poliestere (per citarne alcuni). Si parla in questi casi di microfibre (lunghezze nell'ordine dei millimetri) e macrofibre (fino a 80 mm);
- Fibre di carbonio: come le precedenti, vengono classificate in micro e macro fibre;
- Fibre di vetro e fibre di natura organica.
La ricetta del calcestruzzo prevede una determinata identificazione dei quantitativi di cemento, acqua e aggregati presenti per fornire adeguate caratteristiche in termini di resistenza meccanica. In particolare, gli aggregati vengono selezionati in modo da avere uno specifico assortimento granulometrico. Nel caso dei fibroriforzati, è prassi aumentare la percentuale di materiale fine che è presente tra gli aggregati, al fine di garantire un buon accoppiamento tra le fibre e una buona lavorabilità. Per quanto riguarda invece i quantitativi di fibre le evidenze sperimentali dimostrano che una percentuale volumetrica di fibre tra il 2-8% migliora sensibilmente il comportamento meccanico atteso della matrice cementizia, incrementando significativamente la resistenza a trazione del conglomerato.
Il quadro normativo
I calcestruzzi fibrorinforzati sono una delle novità delle più aggiornate Norme Tecniche per le Costruzioni (NTC 2018), che disciplinano le regole e i criteri di progetto. In questa norma, un calcestruzzo fibrorinforzato è a tutti gli effetti considerato un materiale da costruzione, alla pari del cemento armato, del legno o dell'acciaio. La norma da anche un chiaro confine delle fibre utilizzabili per la creazione della matrice, ovvero fibre in acciaio o in materiale polimerico, rimuovendo già dal panorama di utilizzo tutta una serie di prodotti oggigiorno presenti. Si pensi, ad esempio, che anche le fibre di canapa vengono testate e sperimentate per candidarsi a fibrorinforzo della matrice cementizia.
Oltre alle NTC 2018, esistono documenti tecnici che disciplinano la progettazione di calcestruzzi fibrorinforzati. Vale la pena infatti citare le Istruzioni CNR del 2006 (CNR DT204, 2006). Questo documento, in particolare, contiene utili informazioni non solo relative alla fase di progetto ma anche alla fase di esecuzione e controllo nel tempo.
Le similitudini con l'Eternit
L'Eternit è un brevetto che nasce dall'accoppiata del cemento con fibre di amianto, infatti è anche noto con il nome di cemento-amianto. Il ruolo dell'amianto nell'impasto è lo stesso di un qualsivoglia altro fibrorinforzo oggigiorno utilizzato. In aggiunta, l'amianto conferisce all'impasto di cemento un'ottima resistenza al calore. Tuttavia, dopo la scoperta del suo grado di pericolosità legato agli effetti cancerogeni provocati dalla respirazione delle sue polveri, l'utilizzo di questa tipologia di prodotto è stata ufficialmente vietata, sia come materiale a se stante (amianto, spesso utilizzato come materiale isolante) che in accoppiata con il cemento. Ancora oggi, il ritrovamento di prodotti in eternit comporta una serie di procedure di bonifica non banali e importanti problemi legati al suo smaltimento.
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