GRC: quando il cemento si unisce alle fibre di vetro

GLASS-FIBRE REINFORCED CONCRETE: composito a valenza strutturale
Il GRC è un materiale composito a matrice cementizia, essenzialmente costituito da calcestruzzo con inerti a granulometria molto fine, rinforzato con fibre di vetro allo zirconio alcali-resistenti, dato l’ambiente alcalino della matrice cementizia. L’aggiunta di copolimeri acrilici conferisce al GRC adeguata impermeabilità all’acqua e ne incrementa la durabilità. In oltre 30 anni di ricerche si è arrivati quasi a stabilizzare i valori di resistenza del GRC, assicurandone anche a tempo infinito i valori caratteristici.
Il mix design ottimale del GRC è funzione della tecnologia produttiva, della forma da ottenere e delle caratteristiche prestazionali di progetto.

Composizione del GRC
– Cemento 52.5 bianco/grigio: 100/150
– Sabbia silicea al 95%: 100
– Fibra di vetro AR: 3% – 5% (del peso totale)
– Acqua: 30% – 38% (del cemento)
– Additivi fluidificanti: 0,5% – 3% (del cemento)
– Copolimeri acrilici: 2% – 4% (del cemento)
– Pigmenti coloranti o graniglia superficiale: secondo finitura richiesta

Due sono i metodi di produzione maggiormente utilizzati nel processo di fabbricazione: il processo “spray” (a spruzzo) e il processo “premix” (a premiscelazione).
Nel processo a spruzzo le fibre di vetro, sotto forma di un fascio continuo, vengono immesse in una pistola che taglia le fibre nella lunghezza desiderata (dai 25 ai 50 mm) e le proietta insieme alla malta direttamente nel cassero.
Nel processo a premiscelazione invece i componenti sono miscelati tutti assieme nell’impasto che viene poi gettato e compattato mediante vibrazione, stampaggio o lisciatura, includendo nella miscela anche le fibre di vetro precedentemente tagliate di lunghezza tra i 12 e i 25 mm. Nelle zone soggette a forti sollecitazioni di trazione o taglio è prevista una armatura aggiuntiva diffusa (rete in fibra di vetro 40×40 mm, peso circa 100-120 g/mq) o specifica (barre di acciaio lento o cavi unbounded da post-compressione). Terminata l’operazione di getto, il prodotto viene coperto con un telo di polietilene e lasciato maturare a UR e T° controllate per alcuni giorni.

Caratteristiche del GRC
– Leggerezza: dovuta allo spessore di soli 8-15 mm.
– Resistenza meccanica: dovuta al rinforzo diffuso ed alla rete in fibre di vetro AR, che conferisce alti valori di resistenza a trazione per flessione al composito e caratteristiche di autoportanza all’elemento.
– Resistenza all’usura: conferita dall’uso del quarzo come inerte e dalla granulometria molto fine che rende la superficie particolarmente liscia e compatta.
– Resistenza all’urto: dovuta alla diffusione capillare dell’armatura in fibre di vetro.
– Durabilità: dovuta all’impiego di fibre AR e di copolimeri acrilici.
– Resistenza al fuoco: materiale di classe “O”.
– Finitura e colori: superficie contro cassero molto liscia. Sono possibili finiture a graniglia con trattamenti sabbiati e lavati. Il colore naturale è bianco/grigio ma si possono ottenere colorazioni in pasta utilizzando polveri colorate.

Il GRC è un materiale composito nel quale le fibre di vetro assumono la funzione di rinforzo disperso della matrice.
Il comportamento a flessione di un composito in GRC è elastico fino alla prima fessura (valore del LOP), un ulteriore incremento del carico porta a grandi deformazioni fino a un massimo, per il quale viene convenzionalmente calcolato il valore del MOR. Infine, con lo sfilamento delle fibre, si ha la parte discendente della curva con conseguente rottura del provino. Il vantaggio dato dalle fibre è quindi la tenacità, o capacità di assorbire energia di frattura, che corrisponde all’area sottesa alla curva sforzo-deformazione.
Le caratteristiche meccaniche vengono determinate da una prova a momento flettente su quattro punti: il limite di proporzionalità (LOP), il modulo di rottura (MOR) e il modulo di Young (E).

I valori caratteristici e di calcolo per il progetto delle sezioni, in base alle prove di caratterizzazione meccanica del GRC, sono:
– Peso sp 20kNm3
– Fck ≥45 Mpa
– LOP= 10MPa (Spary) – 8 Mpa (Premix)
– MOR= 20 Mpa (Spray) – 10 Mpa (Premix)
– E= 18.000 Mpa
– α= 0.5 (coeff. di invecchiamento)

– Dimensioni principali: +/- 5 mm
– Spessori: – 2 mm/ +4 mm
– Posizione inserti e rilievi interni: +/- 10 mm
– Svergolamento: +/- 1/350 L
– UNI EN 1169: criteri generali per il controllo di produzione in fabbrica del cemento rinforzato con fibre di vetro
– UNI EN 1170-1-2-3-4-5-6-7-8: metodi di prova per cemento rinforzato con fibre di vetro.
– PCI: recommended practice for glassfibre reinforced concrete 2001.

Realizzazioni e applicazioni di manufatti in GRC per i rivestimenti e le finiture architettoniche di facciata, per il design e l’arredo sia edilizio interno che urbano
– Pannelli e sistemi di facciata (foto 1)
– Elementi di finitura e decoro edilizio (foto 2, 2a)
– Elementi per la progettazione di interni (foto 3)
– Elementi per esterni (foto 4)

Realizzazioni e applicazioni di manufatti in GRC per solai e coperture ultraleggere per edilizia residenziale, industriale e per ristrutturazioni
– Elementi piani da solaio H 20/25/30 cm per luci fino a 10 mt (foto 5, 6, 7)
– Coppelle curve di copertura H 5 cm per luci fino a 4.0 mt (foto 8)

IL SOLAIO AUTOPORTANTE IN GRC

Materiale
GRC strutturale spray e premix realizzato con fibre di vetro alcali-resistenti, cemento portland, sabbia silicea, addittivato con resina acrilica.

Impieghi e applicazioni
Gli aspetti che caratterizzano il solaio in composito, quali autoportanza, leggerezza, finitura dell’intradosso e durabilità, sono fattori di notevole interesse tecnico economico per il progettista ed il committente, soprattutto nel comparto del recupero edilizio e delle costruzioni in zona sismica. Completato con armatura lenta e/o precompressa e con i getti integrativi in opera, il solaio finale risulta verificato in conformità con la vigente normativa per le strutture in c.a. e c.a.p.
Pertanto i tipici impieghi correlati alle caratteristiche di autoportanza e leggerezza del solaio in GRC strutturale sono:
• Solai autoportanti in vecchi edifici da ristrutturare o all’interno (piani ammezzati) di edifici esistenti, commerciali o del terziario, in cui non è possibile operare con grosse gru o autogru di cantiere.
• Coperture di edifici civili o industriali, in sostituzione di vecchie coperture ammalorate o sopraelevazioni di edifici ed in cui le strutture portanti non possono sopportare i pesi delle normali strutture in c.a. ed i carichi di copertura come da nuova normativa
• Solai intermedi e di copertura in strutture leggere (acciaio e legno) o in zona sismica dove il peso proprio deve essere ridotto al minimo, con indiretti grossi vantaggi di costo totale della struttura
• Solaio in cui gli alleggerimenti strutturali non possono essere realizzati con polistirolo per ragioni d’inaccettabilità a causa delle esalazioni di fumi tossico-nocivi in caso d’incendio.

Descrizione Prodotto
Pannelli in GRC strutturale ad armatura lenta e/o precompressa con cavi unbounded, prodotti in conformità alle UNI EN 1169 e 1170.
– Larghezza modulare: 250 cm con possibilità di sottomoduli.
– Spessore solaio: H20/25/30 cm.
– Luci: secondo progetto esecutivo (fino a 10 mt. con sovraccarichi di 4,00 kN/mq) e con rapporto L/H ≤25 (ad armatura lenta) ed L/H ≤35 (ad armatura compressa).
– Resistenza al fuoco: fino a REI180’.
– Soletta collaborante: necessaria solo per carichi concentrati (maggiori di 5,00 kN/ml), per zone sismiche e per resistenza al fuoco R ≥120’.

Inserimenti Impianti
E’ possibile prevedere canalizzazioni per impianti nei vuoti tra le nervature (fino a 75×25 cm).

Collegamenti Strutturali
I collegamenti strutturali sono realizzati con minimi getti e armatura aggiuntiva in opera entro apposite fresature alle testate e nel giunto. I solai sono predisposti con armature trasversali ogni 2,5 m per incatenamento trasversale, adeguato anche in zona sismica senza necessità di cappa collaborante e per collegamenti in luce netta con travi in opera anche in spessore di solaio.

Sollevamento e Posa
Il sollevamento e la posa avvengono tramite 4 ganci di sollevamento.

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