Il comportamento a flessione dei calcestruzzi fibro-rinforzati (FRC)

I calcestruzzi fibro-rinforzati sono stati i protagonisti indiscussi di alcuni dei miei precedenti articoli.

Ritengo ora interessante riportare l’attenzione su questi “nuovi” materiali da costruzione per poter approfondire una loro ulteriore caratteristica molto dibattuta: il comportamento a flessione.

Le prove a flessione utilizzate per i calcestruzzi fibro-rinforzati sono due: una secondo la norma belga NBN B15-239, 239 e una secondo la norma giapponese JSCE SF4. Queste due prove hanno in comune il fatto che la prova deve essere eseguita su provini prismatici che solitamente presentano le misure di 150x150x600 mm.

Esiste anche una norma italiana inerente alla prova a flessione, la UNI 11039, secondo la quale la prova deve essere condotta su travi di dimensioni analoghe a quelle utilizzate nelle altre due prove, ma caratterizzate da un intaglio nella mezzeria del lembo inferiore.

Ciò che è interessante sottolineare è che l’introduzione delle fibre non modifica in maniera sostanziale la resistenza a flessione del calcestruzzo, in quanto il comportamento del sistema fino alla fase di fessurazione è governato dalla matrice cementizia. Le fibre modificano invece in maniera considerevole il comportamento postfessurativo del sistema, ovvero la presenza di fibre aumenta la duttilità del materiale. Di conseguenza aumenta anche la tenacità, ovvero l’energia di frattura che indica il lavoro necessario per deformare il materiale fino al collasso.

Considerando la figura sopra riportata, l’energia di frattura è rappresentata dall’area sottesa dalle due curve: quella rossa rappresentativa del comportamento dei calcestruzzi fibro-rinforzati e quella blu rappresentativa del comportamento dei calcestruzzi ordinari.

Si può notare che i calcestruzzi fibro-rinforzati, con un adeguato dosaggio delle fibre presentano un’energia di frattura molto più elevata dei calcestruzzi ordinari e di conseguenza una tenacità maggiore.

Quest’ultima qualità dei calcestruzzi fibro-rinforzati è molto apprezzata in determinate strutture che vengono spesso sottoposte a sollecitazioni impulsive e ripetute, quali ad esempio i giunti autostradali, oppure i pavimenti industriali esposti a carichi di tipo dinamico.

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