Il calcestruzzo autocompattante ad alte prestazioni può resistere al fuoco

Su PHYS.ORG un interessante articolo dedicato a una ricerca svolta sui calcestruzzi autocompattanti ad alta prestazione e la loro resistenza al fuoco.

L’articolo pubblicato da Reto Zanettin riferisce delle prove effettuare da Ricercatori del “Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology or Empa”.

Fino ad oggi ogni test aveva dimostrato che il calcestruzzo autocompattante ad alte prestazioni (SCHPC) soffriva di una debolezza: in caso di incendio si creavano delle spaccature, che ne riducevano la sua capacità portante.

Gli scienziati dell’Empa hanno ora sviluppato un metodo di fabbricazione di un calcestruzzo ignifugo ad alte prestazioni autocompattante, che mantiene la sua integrità meccanica in queste condizioni.

Il legno crepita mentre brucia in un camino, quando un calcestruzzo è esposto al fuoco avviene un fenomeno noto come scheggiatura. Entrambi gli effetti sono dovuti allo stesso fenomeno: acqua intrappolata all'interno del pezzo di legno o elemento di cemento che vaporizza a causa della temperatura elevata. Nelle strutture in cemento questo porta a una perdita di prestazioni e al rischio di crollo.

La resistenza del calcestruzzo tradizionale al calore di un incendio può essere migliorata aggiungendo pochi chilogrammi di fibre polipropilene (PP) per metro cubo di miscela di calcestruzzo. Quando sono esposte al fuoco le fibre si fondono, creando una rete di canali sottili in tutta la struttura in cemento armato. Questa permette la fuoriuscita del vapore acqueo senza aumentare la pressione interna, in modo che la struttura in calcestruzzo rimanga intatta.

La ricerca dell’ENPA
L’elemento di cemento-SAP ha resistito a temperature di circa 1000 ° C, e la sua capacità prestazionale è stata conservata. La soletta in calcestruzzo senza SAP ha invece mostrato alcuni spalling di grave entità, che hanno ridotto la capacità di carico della lastra e aumentato il rischio di un collasso.
Ma in un calcestruzzo SCC l’aggiunta di più di 2 kg di fibra PP per metro cubo di miscela SCHPC incide sulla sua capacità di auto-compattabilità, quindi la proporzione di fibre PP in SCHPC deve essere mantenuta relativamente bassa. Ciò a sua volta significa che se il calcestruzzo è esposto al fuoco, la rete di canali fini create dalle fibre di fusione non è continua su tutta la struttura, permettendo che lo spalling accada.

I ricercatori provenienti dell'Empa sono ora riusciti a trovare una risposta. Hanno fabbricato una serie di lastre di cemento con pareti sottili che sono state precompresse con cavi in ??fibra di carbonio rinforzata con polimero. Il calcestruzzo da cui sono state effettuate le lastre conteneva anche 2 kg di fibra PP per metro cubo di miscela. In alcune lastre gli scienziati hanno anche aggiunto una piccola quantità di super polimero assorbente (SAP), uno speciale materiale sintetico che è in grado di assorbire molte volte il proprio peso in acqua. Essi quindi hanno esposto le lastre di cemento al fuoco, raggiungendo temperature fino a 1000 ° C. Dopo 90 minuti è stato chiaro che mentre le lastre di cemento-SAP hanno mostrato solo qualche fessurazione minore, un’ampia scheggiatura si è verificata nelle lastre senza SAP.

 La spiegazione di questo comportamento è il seguente: durante il processo di produzione ilSAP è saturato con acqua, con un gonfiore alle diverse volte il volume secco. Durante l’indurimento l'acqua è tirata fuori dal SAP per azione capillare nella matrice cementizia porosa. Il SAP si restringe e il risultato è una rete di fibre dendritica SAP e PP che permeano l'intero volume del calcestruzzo, consentendo di tollerare il calore del fuoco sufficientemente a lungo per mantenere l'integrità strutturale dell'edificio.

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