Fibre per calcestruzzo

Il calcestruzzo può essere impiegato come miscela di inerte, cemento ed acqua o addittivato con fibre sintetiche o naturali, le caratteristiche fisiche del calcestruzzo cosi modificato variano sensibilmente in relazione all'elemento in miscela.

L'aggiunta di elementi al calcestruzzo ne modifica le proprietà chimico fisiche, l'acciaio nel cemento armato più che un elemento in miscela rappresenta più un materiale composito ma se l'acciaio si riduce in fibre tipo aghi le caratteristiche del calcestruzzo vengono stravolte.

Nel corso degli anni gli elementi aggiunti al calcestruzzo hanno creato anche situazioni di pericolo, basti ricordare le fibre di amianto nel cemento degli anni 70/80, le fibre sintetiche di cui molti calcestruzzi possono essere addittivati sono meno pericolose e ne migliorano le prestazioni.

Il calcestruzzo fibrorinforzato con fibre d'acciaio presenta caratteristiche meccaniche molto elevate ma presenta anche molte problematiche, la corrosione è quella più tangibile, l'acciaio o ferro da costruzione si ossida e crea incompatibilità con la superficie del calcestruzzo, tale incompatibilità è solo questione di tempo.

L'acciaio presente in fibre disperse nel calcestruzzo crea una barriera ai campi elettromagnetici non permettendo la ricezione del segnale per la telefonia mobile schermando interamente l'edificio, la miscelazione poi pone problemi seri di miscelazione ed ai componenti che la devono convogliare sulle strutture.

L'acciaio disperso in fibre ha un peso specifico diverso dal cemento e tende a precipitare per gravità creando disomogeneità nella gettata, la durezza eccessiva delle fibre crea abrasioni nei condotti dell'autobetoniera.

Le fibre naturali in aggiunta al calcestruzzo rappresentano le più antiche radici dell'edilizia, la paglia o l'agave sono solo alcuni dei vegetali impiegati per formare malte o mattoni naturali per l'edilizia, i loro conglomerati servivano per tenere caldo d'inverno e fresco d'estate e si utilizzavano le materie naturali che erano reperibili in zona.

Le fibre sintetiche oggi impiegate come rinforzo del calcestruzzo sono derivate da materiali polimerici, le più comuni sono:

• Kevlar
• Nylon
• Poliestere
• Polietilene
• Polipropilene

Le fibre di poliestere e di polipropilene sono impiegate con risultati differenti, la resistenza alla trazione del poliestere è inferiore al polipropilene con fibre orientate mentre il poliestere ha un modulo elastico (Young) superiore al polipropilene, di contro la fragilità del poliestere risulta maggiore a causa della rigidezza.

Tra i materiali che si possono disperdere in un calcestruzzo vi è anche il carbonio, solitamente si sente parlare di questo elemento chimico solo quando si parla di aeronautica o di formula 1 ma lo si può trovare anche nel cemento da costruzione.

Le fibre di carbonio hanno un modulo di elasticità molto elevato, ciò significa che sono resistenti, si stima oltre tre volte l'acciaio, le caratteristiche meccaniche elevate si sposano con una resistenza alla corrosione ed alla ossidazione molto elevata.

Grazie al peso davvero irrisorio delle fibre di carbonio il calcestruzzo arricchito non viene appesantito e la miscela risulta omogenea non essendoci problemi di precipitazione per gravità, non esistono problemi di interferenza con le radiocomunicazioni ne tanto meno di infiammabilità, il costo di contro è elevato; le fibre di carbonio le si impiegano spesso anche come rinforzi strutturali.