Nuovi elementi di rivestimento realizzati con malte cementizie ad alte prestazioni rinforzate con sistemi differenti

Realizzare elementi di rivestimento per facciate con materiali già pronti non si è dimostrata una scelta ottimale

Negli ultimi anni sono stati diversi gli studi legati alla realizzazione di elementi di rivestimento per facciate prefabbricati, di basso spessore e prodotti con malte cementizie (Aubry et al. 2013, Berlucchi et al. 2021, Boysen 2019, Fontana et al. 2016, Henry & Heany 2017, Menétrey 2013, Perez et al. 2015, Ricciotti et al. 2011, Suter et al. 2011).
La maggior parte di queste analisi prevede l’impiego di materiali già pronti, in cui tutti i componenti costituenti la matrice sono miscelati dal fornitore, ad esclusione dell’acqua di impasto.

Questa soluzione non risulta ottimale né dal punto di vista della produzione né da quello dell’ottenimento del prodotto desiderato, in quanto si deve fare riferimento a formulazioni standard presenti sul mercato che non si adattano perfettamente a produzioni specifiche. Per questo motivo, uno degli aspetti che si è deciso di sviluppare in questo lavoro è la formulazione e messa a punto di miscele partendo dai componenti base, cosa che permette anche una maggiore flessibilità delle caratteristiche del materiale e una notevole riduzione del costo dello stesso, legata anche a una migliore industrializzazione del processo produttivo.
La “malta pronta”, inoltre, viene fornita abitualmente in sacchetti di difficile gestione pratica su produzioni di grandi quantità.

Dalla collaborazione tra Politecnico di Milano e Magnetti Building si è dato corso allo studio congiunto dei due componenti il sistema (matrice e rinforzo).

Per l’ottimizzazione dei problemi produttivi emersi in studi e realizzazioni precedenti sono stati utilizzati prodotti di Aziende specializzate nella tecnica e nella produzione di questa tipologia di materiali con l’obiettivo, per la malta, di utilizzare nella massima parte materiali disponibili sul mercato locale con dosaggi effettuati in maniera industrializzata nell’impianto di produzione del calcestruzzo e per il rinforzo di individuare materiali di facile approvvigionamento.

La memoria analizza una selezione di soluzioni a base cementizia, differenti per tipologia di matrice e per rinforzo, da utilizzare per pannelli di rivestimento in facciata.
Essendo gli elementi in questione soggetti ai solo carichi orizzontali determinati dal vento o da eventuali azioni accidentali, il motivo per cui si è ritenuto necessario l’inserimento di un rinforzo riguarda la possibilità di ottenere un comportamento duttile post- fessurativo, per evitare fenomeni di fragilità.

Si sono considerati sia soluzioni caratterizzate da armatura diffusa (materiali cementizi fibrorinforzati), sia soluzioni con armatura discreta in barre e/o rete di diverso materiale. Le soluzioni presentate in questa memoria sono state selezionate a partire da un campione più ampio; in questa sede vengono presentati i risultati inerenti esclusivamente le soluzioni che si sono reputate essere maggiormente adatte all’utilizzo in questione.
Infatti, sulla base dei riscontri visivi e delle modalità di realizzazione del getto è stato definito su quali elementi condurre prove di caratterizzazione meccanica e prove al vero sui pannelli realizzati, in quanto alcuni campioni non sono risultati idonei.

Tabella 1 riassume le soluzioni presentate nella memoria: per ciascuna soluzione, oltre alla ricetta utilizzata per il getto, sono indicate la resistenza a compressione media della matrice cementizia (su due campioni cubici) e la tipologia di rinforzo adottato per la soluzione.
Il valore di resistenza alla compressione non rappresenta il dato più significativo per questi materiali; il parametro determinante per queste applicazioni riguarda la duttilità dello stesso legata sia alle caratteristiche della matrice e, soprattutto, a quelle del rinforzo.

Per quanto riguarda i rinforzi discreti adottati, sono state considerate tre differenti soluzioni corrispondenti a una rete in vetro A/R (carico ultimo in direzione ordito 110kN/m; ξ_u=4%), barre lisce in acciaio inossidabile di diametro 8 mm (f_y,av = 554 MPa, f_u,av=710 MPa; E_s=162 GPa, Agt = 28%; 13 barre/m) e barre in vetro resina di diametro 8 mm (f_u,k=900 MPa, ξ_u=1.9%; 13 barre/m). Tutti i rinforzi sono stati posizionati nominalmente nel centro dello spessore.

Campagna sperimentale

Le indagini sulle differenti soluzioni analizzate sono state condotte con rifermento sia al comportamento costitutivo della soluzione su piccola scala, sia su prove in scala al vero simulando le principali sollecitazioni a cui è sottoposto il pannello di rivestimento in opera.

In particolare, sono state condotte prove di flessione a quattro punti su lastrine di due differenti spessori nominali (35 e 45 mm), prove di flessione in scala al vero con carico uniformemente distribuito e prove di impatto su pannelli in scala al vero.

Nel seguito vengono illustrate le metodologie di prova e i principali risultati conseguiti.

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La presente memoria è tratta da Italian Concrete Conference - Napoli, 12-15 ottobre 2022
Evento organizzato da aicap e CTE