Materiali compositi e fibrorinforzati (FRP), guida alla scelta

25/04/2019 - I sistemi di rinforzo FRP, generalmente realizzati mediante l’impiego di fibre lunghe e continue di vetro, carbonio o arammide, ed immerse in una matrice polimerica termoindurente, sono tra i materiali più utilizzati per gli interventi di miglioramento strutturale degli edifici esistenti grazie ai numerosi vantaggi che assicurano, come l’elevata leggerezza abbinata alla resistenza meccanica.
 

FRP: caratteristiche e ambito di utilizzo

Gli FRP possono essere di due tipi:
- Sistemi preformati (precured systems), costituiti principalmente da elementi a forma di lastre sottili (lamine o nastri) preparati in stabilimento mediante pultrusione, o altri processi produttivi di comprovata validità tecnologica, e successivamente incollati in cantiere alla membratura da rinforzare con collanti forniti dallo stesso Produttore;
- Sistemi impregnati in situ (ad esempio wet lay-up systems), costituiti da fogli o tessuti di fibre uni o multi-direzionali, impregnati direttamente in cantiere con resina polimerica, che può fungere anche da adesivo al substrato interessato dall’intervento di rinforzo.
 
Le fibre utilizzate per la produzione di FRP devono avere alta resistenza meccanica o elevato modulo elastico, a seconda della problematica da affrontare. Le più comuni sono: il carbonio, il vetro e l’aramide; meno usate sono le fibre di boro e quelle ceramiche.
 
Gli FRP si utilizzano soprattutto nel rinforzo strutturale, in particolare nel ripristino di strutture ammalorate o nei lavori di adeguamento sismico di edifici.
 

Nastri, tessuti e lamine in fibra di carbonio

Tra i tessuti  unidirezionali in fibra di carbonio c’è MasterBrace FIB 300/50 CFH di BASF Construction Chemicals, utilizzato come materiale di rinforzo a flessione, taglio e per confinamento di strutture su tutti i supporti con un elevato modulo elastico grazie alla grande leggerezza e maneggiabilità.

 
Un altro esempio è MAPEWRAP C UNI-AX - UNI-AX HM di MAPEI, tessuto unidirezionale in fibre di carbonio caratterizzato, rispettivamente, da elevato (230.000 N/mm²) ed elevatissimo (390.000 N/mm²) modulo elastico, oltre a possedere alte resistenze meccaniche a trazione. I tessuti sono idonei per la riparazione di elementi in cemento armato danneggiati da azioni fisico-meccaniche, per il confinamento a pressoflessione di elementi in calcestruzzo e per l’adeguamento sismico di strutture poste in zone a rischio.


Se si vuole optare per le lamine c’è KIMITECH PLATE di Kimia, una lamina in fibra di carbonio preimpregnata con resina epossidica, prodotta per pultrusione in diverse larghezze; è specifica per realizzare consolidamenti strutturali di opere in c.a., c.a. precompresso, legno, muratura ed acciaio. Risulta particolarmente adatta per il placcaggio di elementi prevalentemente inflessi e per la legatura di sistemi in muratura.

 
Un altro sistema per il rinforzo strutturale è RUREDIL X MESH C10 di RUREGOLD, un composito strutturale costituito da una rete di carbonio che funge da rinforzo continuo e da una matrice inorganica pozzolanica stabilizzata (M25), studiata per rendere solidale la rete al supporto in muratura.

 
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Nastri, tessuti e lamine in fibra di vetro

Tra le reti di rinforzo in vibra di vetro c’è RÖFIX SismaProtect, un sistema che integra il rinforzo armato della muratura insieme con l’isolamento termico integrale, consentendo in un’unica soluzione il miglioramento delle prestazioni antisismiche e di efficienza energetica dell’edificio.

 
Un altro esempio è FASSANET ZR 185 di FASSA, un prodotto che deriva dalla tessitura di filati in fibra di vetro di elevata qualità, ad alto contenuto di Ossido di Zirconio, in modo tale da non perdere le caratteristiche meccaniche iniziali se posta in ambiente alcalino. Per la natura delle materie prime impiegate, la rete di armatura resiste agli alcali anche in assenza dell'appretto di rivestimento a differenza delle normali reti.

Per il rinforzo degli angoli c’è ANGOLO STRUKTURA di Biemme, in fibra di vetro AR GLASS costruito a giro inglese apprettato con resina. È adatto per garantire continuità di prestazioni meccaniche delle reti in fibra di vetro per i rinforzi strutturali e il consolidamento delle murature e delle aperture come finestre e porte.

 
Un altro esempio è RI-STRUTTURA di Fibre Net, una nuova generazione di reti, angolari e connettori in materiale composito preformato  composti da fibre di vetro AR, resine termoindurenti e accessori che si completa con malte da intonaco strutturali a base di calce o cementizie. L’intervento permette di ottenere un miglioramento strutturale omogeneo e diffuso, con elevate caratteristiche meccaniche e di duttilità e con un incremento modesto di rigidezza della struttura.

 
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Nastri, tessuti e lamine in fibre aramidiche

Tra i prodotti in fibre aramidiche c’è ARMOGRIP BC di DRACO ITALIANA un dispositivo di ancoraggio disposto in fasci intrecciati in abbinamento alle barre pultruse per renderle interconnesse e collaboranti con i rinforzi eseguiti con i tessuti.
 
Tra i tessuti di rinforzo c’è AXIR di Gavazzi, in grado di garantire la massima stabilità lungo le varie direzioni oltre ad un’elevata resistenza del tessuto nel suo insieme, pur conservando flessibilità e adattabilità alle forme del tessuto finito.


Un altro esempio è OLY GRID ARAMIDE 180 BI-AX HM di OLYMPUS, una rete bidirezionale in fibra di aramide di grammatura 180 g/m² ad elevato modulo elastico specifico per gli interventi di consolidamento strutturale di elementi in cemento armato, c.a. precompresso, muratura, acciaio e legno.

 
Se si decide di optare per barre di rinforzo si può adoperare NAILTEX di SACEN una barra tonda in fibra con terminale sfioccato, diametri e dimensioni variabili secondo le necessità di calcolo, per la realizzazione di chiodature, ancoraggi e collegamenti con la tecnologia Multitex. 

 
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Fibre per il rinforzo del calcestruzzo

Tra i prodotti per il rinforzo del calcestruzzo c’è FIOCCO UD/M di Seico Compositi costituito da fibre ad alta resistenza ed altissima resistenza meccanica utilizzate assieme a specifiche matrici per il rinforzo e l'adeguamento statico e sismico di strutture in calcestruzzo armato.

 
Per il rinforzo del calcestruzzo si può anche optare per Fibre StrutturaliI Massetto di PANTHERM, costituite da un monofilamento non fibrillato a base di una miscela speciale di polimeri poliolefinici, in grado di incrementare la duttilità del calcestruzzo e di ridurre (in taluni casi eliminare completamente) il ritiro plastico.


C'è anche FIBRE ECOMICS 180 di BETONSAFE una miscela di fibre polipropileniche, multifilamento e fibrillate, di lunghezza 18 mm, confezionate in sacchetti predosati di carta degradabile in ambiente alcalino da 1 kg, per l'impiego in autobetoniera, per il confezionamento, in abbinamento all’additivo in polvere BETONSAFE, di conglomerati compositi, fibrorinforzati, idonei per la realizzazione di calcestruzzi ad elevatissima impermeabilità specifici per la costruzione di opere interrate sottofalda, nonché di svariate altre tipologie di calcestruzzi speciali.

 
Un altro esempio è READYMESH PM-060 di Azichem, una micro-fibra ausiliaria polipropilenica multifilamento, di lunghezza pari a 6 mm, adatta per l’addizione in conglomerati cementizi, a base calce o misti. L’aggiunta di READYMESH PM-060 all’impasto permette di contrastare il fenomeno delle fessurazioni da ritiro plastico dell’intonaco, malta, massetto o calcestruzzo, oltre ad avere effetti positivi per quanto riguarda la duttilita` dell’impasto, la resistenza al gelo/disgelo, la resistenza agli urti e l’impermeabilita` complessiva.

 
Infine, c’è Grace® MicroFiber di GCP Applied Technologies, una fibra sintetica per calcestruzzo prodotta con polipropilene vergine al 100% sotto forma di microfilamento, atta a ridurre drasticamente la formazione di fessurazioni da ritiro plastico del calcestruzzo.
 
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