Nuovi risvolti applicativi per i laterizi

Si chiama Round Robin Test l’importante ricerca che si sta sviluppando in questi mesi e che ha come oggetto uno degli aspetti più critici dell’applicazione di materiali compositi alle strutture murarie, ossia il fenomeno di aderenza applicato ai laterizi. Lo studio è condotto dal Comitato Internazionale Rilem 223 MSC “Masonry Strengthening with Composite materials”, costituitosi nel 2007 e che conta attualmente oltre 40 membri appartenenti a 12 Paesi a livello mondiale.
Le attività sperimentali hanno coinvolto 12 Laboratori Europei (di cui 8 Italiani). Di qui il coinvolgimento di SanMarco – Terreal Italia come azienda di riferimento nella produzione di laterizi, che ha messo a disposizione la sua produzione ed il suo supporto tecnico/scientifico.
Sono state effettuate circa 300 prove di aderenza, contemporaneamente nei 12 laboratori, mettendo a confronto due sistemi possibili di prova, ed utilizzando per tutta la sperimentazione come elemento resistente il mattone Rosso Vivo prodotto con tecnologia a pasta molle “tipo a mano”. La scelta del mattone vivo SanMarco è stata effettuata perché è risultato il mattone a pasta molle con una notevole resistenza a compressione e con un bassissimo coefficiente di variazione dei dati di compressione, caratteristica questa di uno alto standard produttivo e relativa garanzia di affidabilità. La finitura Vivo, senza la sabbia sulla superficie, offriva un piano ideale per la stesura dei compositi adesivi.

I risultati, che ampliano le possibilità applicative e le prestazioni delle murature in laterizio, sono anticipati dall’articolo a firma Maria Rosa Valluzzi, dell’equipe di ricerca, che pubblichiamo di seguito.

Sperimentazione sull’efficacia del rinforzo di murature in laterizio con materiali compositi: il round robin test del comitato tecnico internazionale rilem 223-msc
A cura di: Prof.ssa Maria Rosa Valluzzi

L’impiego di materiali compositi (FRP – fibre reinforced polymer, SRG/P – steel reinforced grout/polymer) nelle costruzioni murarie, ha visto un notevole impulso nell’ultimo decennio, in particolare nel campo del rinforzo e riparazione di strutture esistenti e delle componenti strutturali (in particolare volte e pareti), in situazione di dissesto provocato da sisma.
La tecnica più comune consiste nell’applicare strisce di tessuto in fibrorinforzato con matrici a base resinosa o inorganica. Versatilità, facilità di applicazione, elevate potenzialità nel miglioramento prestazionale delle murature (resistenza a trazione), non corrodibilità, sono le maggiori qualità di tale proposta di intervento.
Tuttavia, l’efficacia della tecnica è fortemente influenzata dall’adesione del materiale composito alla muratura, che deve consentire il trasferimento degli sforzi dal supporto al rinforzo. Le ricerche svolte finora non hanno permesso di individuare procedure di prova standardizzate per la caratterizzazione dell’aderenza, né di chiarire alcuni aspetti critici del fenomeno connessi all’elaborazione dei dati (leggi costitutive e modelli di comportamento), e pertanto non esistono regole progettuali univoche.
Il comitato internazionale Rilem 223-MSC (Masonry Strengthening with Composite materials) (http://rilem223msc.isqweb.it/) ha svolto, tra il 2009 e il 2010, una estesa campagna sperimentale coordinata dall’Università di Padova, coinvolgendo 12 laboratori europei (di cui 8 appartenenti a università italiane, i restanti localizzati in Portogallo, Spagna, Polonia e Grecia), finalizzata alla caratterizzazione del fenomeno di aderenza dei materiali compositi applicati a mattoni in laterizio, prodotti da San Marco Terreal.
La sperimentazione è stata organizzata come round robin test, producendo oltre 280 campioni, rinforzati con 4 tipi di compositi (tessuti in fibra di carbonio, vetro, basalto e acciaio), cercando di riprodurre le condizioni di una muratura esistente, per simulare interventi su strutture storiche. A tale proposito, è stato scelto il mattone SanMarco Terreal Rosso Vivo – A6R55W, impiegato per l’intera sperimentazione.
I campioni (mattone rinforzato con tessuto in composito) sono stati realizzati tutti insieme e successivamente sottoposti a prova dai diversi laboratori, adottando diversi sistemi di prova per misurare la resistenza allo scorrimento per taglio (shear test). L’esperienza ha permesso di confrontare le diverse modalità di prova, di confrontare le prestazioni tra i diversi compositi, di fornire strumenti automatici per l’elaborazione dei risultati, di individuare i parametri per la progettazione (lunghezza di ancoraggio, resistenza limite), fornendo un contributo significativo alla ricerca scientifica internazionale (Valluzzi et al. 2012). In aggiunta, i risultati ottenuti sono stati impiegati per tarare le formulazioni adottate dal recente aggiornamento delle raccomandazioni CNR DT 200 R1/2012.
La ricerca ha mostrato il buon comportamento del mattone SanMarco Terreal nel garantire una interfaccia adeguata per l’aggrappo del rinforzo, che consente di attivare una resistenza allo scorrimento che può raggiungere il 60% della resistenza a trazione del composito, risultato rilevante se si considera che i materiali fibrorinforzati, date le loro resistenze molto elevate rispetto alla muratura, sono difficilmente “sfruttabili” in misura maggiore.
L’esperienza tra i laboratori coinvolti è tuttora in corso, e prevede l’estensione a prove di aderenza su elementi murari, per verificare l’influenza nel fenomeno dei giunti di malta, nonché l’adozione di matrici di diversa natura (organica e inorganica).

Bibliografia
CNR (2012) DT 200 R1/2012 : Istruzioni per la Progettazione, l’Esecuzione ed il Controllo di Interventi di Consolidamento Statico mediante l’utilizzo di Compositi Fibrorinforzati – Materiali, strutture di c.a. e di c.a.p., strutture murarie.

Valluzzi M.R., Oliveira D.V., Caratelli A., Castori G., Corradi M., de Felice G., Garbin E., Garcia D., Garmendia L., Grande E., Ianniruberto U., Kwiecień A., Leone M., Lignola G.P., Lourenço P.B., Malena M., Micelli F., Panizza M., Papanicolaou C.G., Prota A., Sacco E., Triantafillou T.C., Viskovic A., Zając B., Zuccarino G. (2012) “Round robin test for composite-to-brick shear bond characterization”, Rilem Materials&Structures, 45:1761–1791.

La preparazione dei campioni rinforzati con tessuti in fibra di carbonio (a) e acciaio (b)

Esempio dei sistemi di prova utilizzati all’Università di Padova

 

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