Il calcestruzzo fibrorinforzato

Cos’è il calcestruzzo fibrorinforzato?

Il calcestruzzo fibrorinforzato è un materiale composito appartenente alla categoria dei calcestruzzi speciali. Le sue componenti sono costituite da una matrice di calcestruzzo normale ed elementi fibrosi discontinui dispersi in questa matrice.

La matrice è formata da:

• cemento
• acqua
• aggregati
• fibre
• eventuali additivi.

I diversi componenti devono essere opportunamente combinati per ottenere le proprietà allo stato fresco e le caratteristiche allo stato indurito richieste dallo scopo.

Le fibre possono essere in acciaio o polimeriche. Oltre al materiale, è importante considerare questi altri loro aspetti:

1. lunghezza della fibra (distanza tra le sue estremità misurata in accordo con le norme di riferimento specifiche)
2. lunghezza in sviluppo della fibra (lunghezza della linea d’asse)
3. diametro equivalente (diametro di un cerchio con area uguale all’area media della sezione trasversale della fibra)
4. rapporto d’aspetto (quoziente tra la lunghezza e il diametro equivalente della fibra)
5. forma (fibre lisce, uncinate, ecc.).

Tipologie di calcestruzzo fibrorinforzato

In base alle fibre utilizzate, si possono distinguere diverse tipologie di calcestruzzo fibrorinforzato.

Alla fine degli anni ’40 cominciarono a essere usate negli Stati Uniti le fibre di acciaio, poi verso la fine degli anni ’60 comparvero le fibre di vetro. Successivamente si è cominciato a utilizzare le fibre organiche.

Nel corso degli anni sono state poi utilizzate anche fibre di ghisa, di ottone, poliolefiniche, in polipropilene e in polacrilonitrile.

Come utilizzare il calcestruzzo fibrorinforzato

L’aggiunta delle componenti fibrose nella matrice migliora alcune prestazioni del calcestruzzo e, in particolare, la sua resistenza a trazione, contrastando il formarsi di fessurazioni.

Le fibre esercitano infatti una vera e propria funzione di cucitura.

Questa caratteristica è dovuta alla duttilità delle fibre.
In pratica, poiché l’allungamento a rottura delle fibre è circa 2 – 3 volte maggiore della deformazione a rottura della matrice cementizia, la crisi del conglomerato avviene molto prima che si possa verificare la rottura delle fibre.

Quindi le fibre riducono il comportamento fragile della matrice cementizia.

Visto che la presenza delle fibre nel cemento può ridurre le fessurazioni dovute al ritiro igrometrico, tale tipo di calcestruzzo è usato spesso per la realizzazione di pavimenti industriali, dove si sostituisce alle reti elettrosaldate per contrastare la formazione di fessurazioni.

Pregi e difetti del calcestruzzo fibrorinforzato

Diversi sono i vantaggi derivanti dall’uso del calcestruzzo fibrorinforzato.

La sua resistenza alle fessurazioni, di cui si è detto, aumenta certamente la durabilità dell’opera.

Ma il suo uso comporta anche una riduzione dei tempi di posa in opera dell’armatura, con la conseguente riduzione dei costi di manodopera.

Oltre a una maggiore resistenza a trazione, le fibre conferiscono a questi cementi compositi buone caratteristiche di tenacità e durabilità e buona resistenza all’urto (resilienza), alla fatica, allo stress termico e all’abrasione.

C’è da dire invece che l’unico svantaggio del materiale da segnalare è la minore facilità di lavorazione dell’impasto, dovuta proprio alla presenza delle fibre.

Si tratta comunque di un difetto facilmente superabile, aggiungendo all’impasto degli additivi superfluidificanti che lo rendono più facilmente lavorabile.

Il calcestruzzo fibrorinforzato e le NTC 2018

Le recenti nuove norme tecniche per le costruzioni (NTC 2018) includono il calcestruzzo fibrorinforzato tra i materiali strutturali utilizzabili per le costruzioni.

L’accettazione di questo materiale per la realizzazione di elementi strutturali avviene così, anche in ambito europeo, più di 50 anni dopo la sua comparsa sul mercato.

Le NTC 2018 prevedono che questi calcestruzzi speciali abbiano la marcatura CE in accordo con le seguenti norme europee armonizzate per le fibre realizzate in acciaio o materiale polimerico:

• UNI EN 14889‐1
• UNI EN 14889‐2.