L'utilizzo di materiali compositi nell'edilizia e le relative applicazioni

L'applicazione delle tecnologie dei materiali compositi in edilizia, iniziata alla fine degli anni Ottanta a seguito di una lunga fase di studio e di sperimentazione, si è particolarmente affermata in Italia e in Europa come tecnica di recupero e rinforzo strutturale di edifici in muratura o cemento armato.

Diverse proprietà dei materiali compositi sono compatibili con le esigenze dell’attività edile: leggerezza, resistenza alla trazione, all’impatto e alla corrosione, stabilità dimensionale, facilità di installazione e possibilità di ottenere qualsiasi forma e finitura.

Cosa sono i materiali compositi

Si definisce materiale composito un materiale costituito da due o più fasi (anche detti costituenti) con proprietà fisiche differenti, le cui caratteristiche finali sono più elevate rispetto a quelle delle fasi che lo compongono. I singoli materiali che costituiscono i compositi avanzati, noti come costituenti, sono di due tipi: matrice e rinforzo. È dall’insieme di questi che nasce il prodotto finale.

Esistono tre famiglie di materiali compositi, in funzione della diversa natura della matrice: compositi a matrice ceramica, metallica, polimerica. Nell’ambito dei compositi a matrice polimerica possono essere individuati ulteriori raggruppamenti in funzione della natura della matrice, termoplastica o termoindurente, e della tipologia di fibra del polimero fibrorinforzato (anche detto frp o fiber reinforced).

Le fibre di rinforzo dei materiali compositi

Grazie alle loro dimensioni limitate, le fibre di rinforzo dei materiali compositi assicurano proprietà quali: resistenza meccanica elevata, modulo elastico alto, basso peso specifico e un comportamento elastico lineare fino alla rottura. Le fibre di rinforzo più usate per i materiali compositi sono:

• Fibra di vetro: dalle notevoli proprietà di resistenza meccanica e resilienza, la fibra di vetro è ottenuta da materie prime rinnovabili, facilmente reperibili in natura quali caolino, allumina, silice. La plastica rinforzata realizzata con fibra di vetro, materiale composito costituito da fibre di vetro e una matrice polimerica, vanta numerose applicazioni nell’ambito dell’edilizia, come per esempio nell’isolamento delle abitazioni;
• Fibra di carbonio: dalle elevate proprietà meccaniche derivate dalla struttura cristallina della grafite, la fibra di carbonio presenta elevata resistenza meccanica, bassa densità, capacità di isolamento termico, resistenza a variazioni di temperatura e all'effetto di agenti chimici e buone proprietà ignifughe;
• Fibra aramidica: nota anche come aramide o kevlar, la fibra aramidica è ottenuta dalla lavorazione di poliammidi aromatiche. Si contraddistingue per un’elevata resistenza alla trazione, un basso peso specifico e un’elevata resistenza al taglio e agli impatti;
• Fibra basaltica: originata dalla roccia vulcanica effusiva di basalto, la fibra basaltica, dalla grana fine e dal colore scuro, è ricca di minerali quali plagioclasi, pirosseni e olivina.

Materiali compositi: applicazioni per l’edilizia

A differenza delle soluzioni tradizionali, i materiali compositi risultano essere più leggeri a parità di resistenza apportata e, per questo motivo, trovano applicazione in vari settori delle costruzioni:

• Vengono impiegati nel recupero e nel restauro strutturale di strutture esistenti quali edifici storici, archi, volte, pilastri, strutture in cemento armato, ponti e viadotti;
• Permettono di realizzare forme sinuose, morbide, cave, di importanti dimensioni e in un pezzo unico, distinguendosi come soluzioni capaci di portare valore architettonico al patrimonio edilizio;
• Il loro rapporto peso/resistenza meccanica offre la possibilità di utilizzarli per interventi di consolidamento strutturale contribuendo a mettere in sicurezza edifici che hanno subito danni alla struttura portante;
• Infine, possono essere utilizzati per rinforzare a taglio tramite l’applicazione, sulla superficie esterna della membratura da rinforzare, di tessuti (monoassiali o biassiali) costituiti da uno o più strati.

Gavazzi: materiali compositi per il rinforzo strutturale

Gavazzi fornisce soluzioni per il rinforzo e consolidamento strutturale, con una gamma di reti realizzate con fibra di vetro AR (Alcali-Resistente) che, grazie all’alto contenuto di ossido di Zirconio, non teme l’aggressione degli agenti alcalini.

Tra i vantaggi dell’utilizzo dei materiali compositi in fibra di vetro per il rinforzo strutturale si contano:

• Elevata efficienza del composito: speciali trattamenti di impregnazione vengono realizzati per aumentare le prestazioni meccaniche dei sistemi compositi;
• Mantenimento delle performance: le prestazioni meccaniche rimangono pressoché inalterate nel tempo;
• Riduzione di spessore e peso: i sistemi rinforzati con reti in fibra di vetro AR permettono di costituire compositi leggeri e di basso spessore.