INTONACI ARMATI per il consolidamento murario; nota sul legame rinforzo/matrice

Gli interventi di consolidamento murario mediante INTONACO ARMATO si realizzano attraverso l’abbinamento di due diversi elementi:

MATRICI (malte)
RINFORZI (reti o tessuti)

La matrici prescritte ed utilizzate in cantiere possono essere di natura cementizia con cementi grigi e/o bianchi, a base di calce idraulica naturale (NHL) mentre, sempre più opportunamente, vengono prescritte le malte idrauliche confezionate con calce aerea e pozzolana reattiva (zeolite) che presentano caratteristiche di elevata compatibilità chimica, fisica e meccanica con le murature anche storiche.

Le resistenze meccaniche delle matrici a base di calce variano dallo standard di circa 5 MPa fino a 10 MPa delle malte di tipo strutturale (M10), mentre le malte cementizie spaziano in “pericolosi” (per la duttile muratura) ed inutili range al di sopra di 20 MPa.

L’elemento resistente, il rinforzo, è solitamente costituito da reti strutturali in fibra di vetro AR (alcali resistente) ricoperta con appretti di varia natura e presentate sul mercato in diversi colori e maglie di dimensioni da pochi mm per lato fino anche a 10 cm.

In casi di particolare esigenza di calcolo, vengono impiegate reti strutturali in fibra di carbonio che possono generare prestazioni anche raddoppiate rispetto a quelle ottenibili con le reti in vetro.

Ma nel variopinto mercato attuale esistono altre tipologie di reti, acciaio inox, basalto, canapa, PBO e tante altre fibre che nella maggior parte dei casi rappresentano studiate scelte di marketing aziendale, motivate più dalla necessità di personalizzare fedelmente i propri capitolati, che per motivazioni di carattere tecnico.

E bene ricordare che a tale riguardo la normativa Italiana considera attualmente esclusivamente tre tipologie di fibre strutturali; vetro, carbonio ed aramide

Le reti (se in vetro necessariamente da filato AR) possono essere secche o rivestite da un particolare rivestimento di protezione del filo denominato “coating” e composto da resine e/o materiali plastici, che ha la funzione di tenere insieme e legate le singole fibre.

Questo aspetto è molto importante in quanto queste resine o plastiche utilizzate per la produzione delle reti strutturali, possono compromettere l’aderenza tra la matrice ed il rinforzo.

Ma siccome le proprietà meccaniche degli interventi di consolidamento murario eseguito con INTONACO ARMATO dipendono principalmente dal legame rinforzo matrice, la presenza del rivestimento può costituire un problema.

Infatti negli intonaci armati in cui non si realizza una perfetta adesione fibra matrice quando si raggiunge il limite di resistenza della matrice, la malta fessura e il rinforzo interno scorre rispetto alla malta.

In queste situazioni, le proprietà meccaniche dell’intonaco armato sono indipendenti dal tipo di rinforzo impiegato, quindi a patto che il rinforzo impiegato sia in vetro, carbonio, aramide, acciaio, canapa, PBO o altro, il limite meccanico del funzionamento prestazionale resterebbe scarsamente efficace ai fini di migliorare la resistenza a trazione della malta.

La proposta è impiegare una rete in fibra di vetro priva di appretti.

Si tratta delle reti in Fibra di Vetro Alcali Resistente di altissima qualità corredate da certificato di garanzia e prodotte con un contenuto in Zirconia superiore al 19 % (rispondono alla Norma UNI EN 15422), che conferisce alla fibra un’elevata resistenza agli ambienti alcalini, rendendola compatibile con le malte cementizie o a base di calce.

Contrariamente alle altre reti in commercio queste reti non presentano trattamenti plastici o rivestimenti per proteggere la fibra dall’ambiente alcalino al contrario la fibra può interagire direttamente con le matrici, creando un legame ad alta stabilità e una struttura altamente coesa che conserva un’elevata superficie di adesione.

Sono ottenute con tecnologia modificata in modo da lasciare tutta la maglia della rete completamente libera per la successiva impregnazione o per l’inglobamento delle matrici, garantendo una migliore prestazione del sistema.

Questo processo di adesione tra la matrice e il rinforzo può essere notevolmente migliorato ed ottimizzato con l’impiego di uno speciale promotore di adesione, un compound di resine all’acqua, che permette di realizzare sempre una perfetta adesione tra fibra e matrice, sfruttando quindi fino in fondo le proprietà meccaniche del rinforzo scelto.

Nella fase di polimerizzazione delle resine si crea un reticolo che conferisce alla matrice elevate proprietà meccaniche e termiche nonché una buona porosità al vapore d’acqua (traspirabilità).

Il promotore d’adesione viene impiegato per l’inglobamento diretto del rinforzo, su strati di malta di tipo cementizio o a base di calce.

Con l’impiego di questo semplice ma importante accorgimento, si annullano totalmente gli scorrimenti tra la malta e la rete di rinforzo e le prestazioni dipenderanno esclusivamente dal tipo di rinforzo impiegato

Potremmo cosi riassumere gli interventi di intonaco armato attualmente possibili;

Nel terzo caso, definito INTONACO ARMATO 3.0, il promotore d’adesione all’acqua conferisce una buona adesione fibra-matrice, cambiando completamente i quadri fessurativi della malta e sviluppano elevate deformazioni a rottura ed elevato assorbimento di energia di rottura, senza distacco della malta dal rinforzo.

Lo stato ultimo di rottura per trazione si verificherà per rottura delle fibre di rinforzo, con un enorme differenza di prestazione. Il limite meccanico del funzionamento prestazionale dipenderà quindi dalla resistenza a trazione del rinforzo.

Immagine al microscopio elettronico dell’interfaccia fibra R/matrice resina/matrice

Quando viene impiegata come rinforzo una rete in fibra di vetro, l’intero pacchetto stratigrafico malta + resina + rete, ha presentato una prestazione meccanica in termini di tensione di rottura pari a 1000 MPa.

Con una rete in carbonio la tensione di rottura può raggiungere 2000 MPa.

Per quanto riguarda il calcolo del rinforzo, quindi l’utilizzo del promotore di adesione consente di fare riferimento a parametri meccanici certi, noti a priori e dipendenti dalla tipologia di fibra utilizzata.

Questo significa per il progettista incaricato che calcola e verifica i rinforzi la possibilità di utilizzare le formule ed i metodi di calcolo e verifica previsti dalla normativa tecnica vigente, NTC 2008 ed in particolare i documenti tecnici previsti al capitolo 12 delle suddette NTC 2008.

Nel caso in cui si utilizzi la resina come matrice la normativa di riferimento è la DT200/2004 mentre per gli FRCM il documento è attualmente (novembre 2015) in fase di definizione.

I parametri da utilizzare nei calcoli riferiti alla sezione di rinforzo, sono:

Tensione di rottura;
Deformazione ultima
Modulo elastico

Per un rinforzo in FRCM composto da;

malta a calce e pozzolana +
promotore di adesione
rinforzo (vetro o carbonio) +
malta calce e pozzolana

tali parametri devono essere desunti da certificati di prove di laboratorio in particolare prove di trazione dell’intero pacchetto (rinforzo+matrice), correttamente riportati nelle schede tecniche e da prove di aderenza su supporti standard.

Per entrambi le prove la capacità deve essere governata dal rinforzo e non dalla matrice, ossia si deve rompere il rinforzo.

Terminando sottolineo un interessante aspetto per la compatibilità dei rinforzi strutturali da applicare su murature anche storiche, rappresentato dall’esclusiva caratteristica del promotore di adesione che garantisce elevate proprietà meccaniche al sistema ma non modifica sostanzialmente le proprietà igrometriche della matrice mantenendo una ottima traspirabilità della stratigrafia con l’impiego di malte a calce aerea e pozzolana.

Esempio applicativo di una cordolatura esterna su un edificio murario realizzata in poche ore lavorative nella stessa giornata con il sistema FRCM + promotore di adesione in resina all’acqua

<< intervento eseguito dall’impresa (partner dell’agenzia lancellottirestauro.com) specializzata in restauri architettonici e strutturali MASTIO RESTAURI Via Pirandello, 2/a 82037 TELESE TERME (BN) mastiorestaurisrl@gmail.com – responsabile tecnico in cantiere Ing. Giovanni Masella 328 7398391 >>

miscelazione della resina all’acqua

spicconatura intonaco

bagnatura del supporto

realizzazione di un primo strato di malta strutturale R FIBER a calce aerea e pozzolana (classe M10) con funzione di regolarizzazione delle conplanarità del substrato di posa

applicazione del primo strato della resina all’acqua direttamente sulla malta ancora umida

posa di tessuto in fibra di carbonio (con la stessa metodologia è possibile impiegare tessuti e/o reti in fibra di vetro AR per realizzare interventi di intonaco armato estesi all’intera superficie)