Calcestruzzo fibrorinforzato: un metodo per il calcolo del volume di pasta aggiuntiva

Il volume di pasta deve aumentare di una quantità proporzionale al dosaggio delle fibre

Le fibre aggiunte nel calcestruzzo vanno a disturbare gli equilibri del composito ospitante in quanto richiedono uno spazio non previsto nella pasta cementizia che lo compone. Tutte le attività che si attendono dall’introduzione di un rinforzo fibroso (riduzione del crcking plastico e tenacità), avvengono se le fibre sono totalmente immerse nella pasta e ben distribuite.

Se lo spessore della pasta (Paste Thickness) non è sufficientemente proporzionato, le fibre rischiano di posizionarsi all’interfaccia fra pasta e aggregato penalizzando le resistenze meccaniche.

Di conseguenza serve aumentare il volume di pasta di una quantità proporzionale al dosaggio delle fibre introdotte. Le fibre sono metalliche o di plastica e si comportanto in maniera differente in una sospensione acquosa quale la pasta cementizia. L’assorbimento di acqua o semplicemente il movimento sono diversi a seconda della natura e della geometria dei filamenti.

Se immerse in acqua, ad esempio, le fibre metalliche affondano mentre quelle in plastica galleggiano. Fanno eccezione le fibre in poliestere che, possedendo un peso specifico superiore all’acqua, non galleggiano.

L’attitudine a muoversi in acqua in maniera differente determina un comportamento analogo nella pasta cementizia allo stato fresco che può provocare:

• affioramenti verso la superficie dei getti;
• aumento della velocità di bleeding;
• appallottolamento (balling);
• penalizzazione delle resistenze meccaniche.

La fibra come un inerte

È possibile pensare che ogni fibra sia un inerte con una forma un po’ sfortunata ed un peso specifico molto diverso rispetto agli altri costituenti.

Essendo noti il diametro, la lunghezza ed il peso specifico, per ogni dosaggio in massa sarà possibile calcolare il volume di fibra dosata e la superficie specifica dell’insieme fibroso.

Questo ultimo parametro incide in maniera rilevante sulla lavorabilità. Anche un dosaggio minimo di fibre penalizza la lavorabilità ed il suo mantenimento per effetto della presenza nella pasta di un aggregato con elevata superficie specifica. Più le fibre sono fini e numerose, maggiore sarà la superficie specifica e maggiore sarà la penalizzazione della lavorabilità.

Se si aggiunge un determinato “dosaggio” di fibre senza precauzioni, la lavorabilità prefissata potrà essere mantenuta solo con aggiunta di acqua con le penalizzazioni sopra elencate.

Oltre alla lavorabilità dovranno rimanere costanti anche le prestazioni meccaniche e, qualora richiesto, anche il ritiro posto che l’aumento del volume di pasta contribuisce a peggiorarlo.

Il metodo proposto non è applicabile per microfibre con diametro inferiore a 0,3mm per le quali è sufficiente considerare un volume di pasta aggiuntivo pari a circa 10 volte il volume di fibre impiegate:

Vp=10* dosaggio fibre /Mv fibre.

Dove:

• Vp= Volume di Pasta aggiuntivo;
• Mv fibre = Massa Volumica fibre.

Metodo proposto

Si considera la fibra come cilindrica. Quando la sezione non è circolare, si utilizza il diametro equivalente reperibile sulla scheda tecnica.

Noti il diametro equivalente e la lunghezza si calcola la numerosità/kg cioè il numero di filamenti per ogni chilogrammo e si calcola la superficie unitaria di ogni filamento. Nota la superficie unitaria e la numerosità si calcola la superficie specifica per ogni chilo di fibra. Nota la superficie specifica/chilo si calcola la superficie specifica dell’intero dosaggio espressa in mm²/chilo.

Trasformandola in m²/chilo si ottiene un numero indicativo dei litri di pasta che occorre aggiungere per un determinato dosaggio di fibre.

In allegato è possibile scaricare e visualizzare il calcolo del volume di pasta aggiuntivo per calcestruzzi fibrorinforzati