Gli ingegneri preferiscono le fibre sintetiche alla rete metallica nel calcestruzzo

Il controllo delle fessurazioni nelle strutture in calcestruzzo armato è da tempo un focus critico nell'ingegneria. Tradizionalmente, la rete di acciaio saldata è stata ampiamente utilizzata nelle colate di calcestruzzo su solai metallici come armatura secondaria per ridurre al minimo le fessurazioni. Tuttavia, i progressi nella scienza dei materiali hanno posizionato le fibre sintetiche, in particolare le fibre macro sintetiche, come un'alternativa più sicura, economica ed efficace. Questo articolo esamina i vantaggi delle fibre sintetiche nelle strutture in calcestruzzo, le confronta con la tradizionale rete di acciaio e ne valuta le prestazioni in termini di sicurezza, costi ed efficienza costruttiva.

Il metodo convenzionale per la costruzione di lastre di calcestruzzo su solai metallici prevede travi in acciaio strutturale e solai metallici come piattaforma di supporto, seguiti dalla colata di calcestruzzo. La rete di acciaio saldata viene incorporata nel calcestruzzo per controllare le fessurazioni da ritiro e da stress termico in fase iniziale. Sebbene la rete di acciaio fornisca un'armatura secondaria (non strutturale) per limitare la propagazione delle fessurazioni e migliorare la durabilità, presenta limitazioni intrinseche:

• Rischi per la sicurezza: La rete di acciaio comporta rischi durante la manipolazione, il taglio e l'installazione, con bordi taglienti che aumentano il rischio di lacerazioni e lesioni da puntura per i lavoratori.
• Installazione laboriosa: Il processo di posa e fissaggio della rete di acciaio per mantenerne il posizionamento durante la colata di calcestruzzo aggiunge complessità e costi di tempo.
• Controllo limitato delle fessurazioni: La rete di acciaio affronta principalmente le fessurazioni superficiali, con un'efficacia minima contro le fratture più profonde. Dimensioni della griglia e diametri dei fili fissi limitano ulteriormente le prestazioni ottimali.
• Vulnerabilità alla corrosione: L'esposizione all'umidità accelera l'arrugginimento, compromettendo l'efficacia dell'armatura e riducendo la durata della struttura.

Le fibre macro sintetiche, realizzate con materiali polimerici, offrono elevata resistenza, modulo ed elevata resistenza alla corrosione. Quando vengono miscelate nel calcestruzzo, migliorano la resistenza alle fessurazioni, le prestazioni agli urti e la durabilità. I vantaggi principali rispetto alla rete di acciaio includono:

• Resistenza superiore alle fessurazioni: La rete di fibre tridimensionale disperde le sollecitazioni interne, inibendo l'innesco e la crescita delle fessurazioni. L'elevata resistenza alla trazione e il modulo delle macrofibre migliorano la capacità portante, riducendo l'ampiezza e la frequenza delle fessurazioni.
• Maggiore durabilità: A differenza dell'acciaio, le fibre sintetiche resistono alla corrosione, mantenendo l'integrità strutturale riducendo al contempo la permeabilità del calcestruzzo agli agenti dannosi.
• Maggiore resistenza agli urti: Le fibre assorbono l'energia cinetica, impedendo la rapida propagazione delle fessurazioni sotto carichi dinamici, fondamentale per ponti, tunnel e strutture ad alto traffico.
• Risparmio di costi e tempo: La miscelazione diretta nel calcestruzzo elimina l'installazione manuale della rete, riducendo le ore di lavoro e semplificando la logistica. Le fibre leggere riducono anche le spese di trasporto.
• Sicurezza sul posto di lavoro: Le fibre morbide e flessibili eliminano i rischi di lesioni associati ai bordi taglienti dell'acciaio, migliorando i registri di sicurezza in loco.

Le fibre sintetiche sono riconosciute dai principali enti di standardizzazione, tra cui il Steel Deck Institute (SDI), Underwriters Laboratories (UL), ASTM International e l'American Concrete Institute (ACI). Le loro linee guida convalidano le prestazioni delle fibre e i protocolli di applicazione, garantendo l'affidabilità tecnica.

Le solette dei piani alti e gli impalcati dei ponti utilizzano sempre più fibre sintetiche per sostituire la rete di acciaio. I progetti documentati dimostrano miglioramenti misurabili nel controllo delle fessurazioni, nella longevità e nell'efficienza dei costi, accelerando al contempo i tempi di costruzione.

Le fibre sintetiche rappresentano un progresso trasformativo nell'armatura del calcestruzzo, offrendo una resistenza alle fessurazioni, una durabilità e un'efficienza operativa senza pari. Man mano che la scienza dei materiali progredisce, la loro adozione si espanderà probabilmente, offrendo soluzioni più sicure e sostenibili per le moderne sfide costruttive.