SikaFiber®: l’alleato sostenibile per il calcestruzzo fibrorinforzato

Utilizzo delle fibre nel mix design del calcestruzzo

Il calcestruzzo fibrorinfozato (FRC – Fiber Reinforced Concrete) è un materiale composito caratterizzato da una matrice cementizia e da fibre discontinue. La matrice è comunemente costituita da calcestruzzi, le fibre possono essere di acciaio, di materiale polimerico, di carbonio, di vetro o di materiale naturale. Le fibre migliorano sensibilmente alcune proprietà del calcestruzzo, permettendo la produzione e messa in opera di calcestruzzi innovativi con caratteristiche prestazionali superiori ai calcestruzzi ordinari.

Le proprietà del calcestruzzo FRC dipendono dalle caratteristiche dei materiali componenti:

• Fibra (geometria, dosaggio o percentuale volumetrica, rapporto d’aspetto, caratteristiche meccaniche, orientamento e distribuzione).
• Matrice (resistenza meccanica e dimensione massima degli aggregati).

Le fibre contribuiscono a mitigare il fenomeno della fessurazione e/o incrementare significativamente l’energia assorbita nel processo di fattura (duttilità). Nell'attuale mercato delle costruzioni, l'FRC è spesso indicato come la prima scelta per alcune importanti applicazioni, tra cui i pavimenti industriali e i conci di tunnel. Viene spesso utilizzato come alternativa economica e facile da maneggiare al tradizionale rinforzo in acciaio o per migliorare altre proprietà.

L'uso delle fibre nel mix-design offre anche significativi vantaggi in termini di durabilità e sostenibilità, due aspetti strettamente correlati in queste applicazioni. Le fibre SikaFiber^® sono ideali per l'edilizia sostenibile, poiché riducono il deterioramento del calcestruzzo e ne prolungano la vita utile. Materiali durevoli sono oggi fondamentali per la progettazione sostenibile, poiché contribuiscono a preservare le risorse, ridurre gli sprechi e minimizzare gli impatti ambientali.

Misurare l'impatto delle soluzioni per ridurre le emissioni di carbonio: un caso studio

Il risultato dello studio LCA presentato in questo articolo conferma che l’utilizzo di un calcestruzzo armato con fibre polimeriche (SikaFiber®-40 Force) offre vantaggi in termini di sostenibilità rispetto al calcestruzzo armato con rete in acciaio.

In questo studio sono state valutate le seguenti tre categorie di indicatori ambientali, partendo da un calcestruzzo utilizzato per una pavimentazione industriale.

• Riscaldamento globale (GWP 100 anni) - esprime quanto un gas contribuisce al riscaldamento globale in un determinato periodo di tempo rispetto alla stessa quantità di CO₂.
• Consumo di energia (CED) - valutazione dell’energia primaria consumata durante una parte o l’intero ciclo di vita del sistema.
• Formazione ossidanti fotochimici (POCP) - utilizzato per valutare il contributo di una sostanza chimica alla formazione dell'ozono troposferico, comunemente noto come smog.

Per semplicità di esposizione, i seguenti fattori sono stati esclusi dallo studio, in quanto invarianti nei 2 casi: la miscelazione e la posa in opera del calcestruzzo, la fase di utilizzo, il trattamento a fine vita della pavimentazione, il riciclo e lo smaltimento finale.

In questo esempio, una lastra in calcestruzzo fibrorinforzato, con un carico leggero e un buon strato di massicciata e sottofondo, viene confrontata con una lastra in calcestruzzo armato e rete in acciaio nella parte superiore. La dimensione è la stessa per entrambi gli scenari e si considera una superficie rettangolare o quadrata di 1000 m² x 150 mm di spessore. La diffusione della rete metallica per questo esempio è stata assunta pari a 3,10 kg/m². Le prestazioni del calcestruzzo sono le stesse, con l'eccezione che nel caso dell'FRC il superfluidificante è stato adattato per avere la stessa lavorabilità del mix che non contiene le fibre polimeriche.

Software and Database: GaBi 10 software, ecoinvent 3.7.1 and Sphera CUP2021.2

LCA Method: CML 2001 Method (CML 2001)

Risultati dello studio

Di seguito si mostrano i risultati ottenuti dall’analisi delle tre categorie d’impatto ambientale:

Riscaldamento globale GWP – Riduzione del 13%

Consumo di energia CED – Riduzione del 18%

Formazione ossidanti fotochimici POCP – Riduzione del 32%

Il calcestruzzo additivato con le fibre polimeriche SikaFiber^®-40 Force ha determinato una riduzione importanti di tutte e tre le categorie d’impatto selezionate.

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In conclusione, si è dimostrato che le fibre SikaFiber^® non solo migliorano le prestazioni tecniche del calcestruzzo, ma rappresentano anche una scelta sostenibile per il mondo delle costruzioni. Utilizzando queste fibre è possibile ottenere strutture in calcestruzzo più durevoli, efficienti e rispettose dell'ambiente.

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