Grace Construction Products

Il Il calcestruzzo calcestruzzo fibrofibro--rinforzatorinforzatocon con fibre polimerichefibre polimeriche

((applicazioniapplicazioni:: pavimentazioni pavimentazioni in CLS)in CLS)

Bormio, 15 marzo 2007Bormio, 15 marzo 2007

ing. Mario CasaliTechnical Manager GRACE Concrete Products

ing. Mario CasaliTechnical Manager GRACE Concrete Products

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Il calcestruzzo tradizionaleè un materiale molto fragile:

resistente alla compressione,debole alla trazione

Resistenza Compressione : 25 - 50 MPaResistenza Trazione : 3 - 5 MPa

Il calcestruzzo è normalmente rinforzato con acciaio (reti, barre o fibre di

acciaio) per rimediare alla sua fragilità a trazione

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Il calcestruzzo fibro-rinforzato (FRC)

Materiale compositoConglomerato cementizio additivato con fibre corte di:

acciaiomateriale polimericomateriale inorganico (carbonio, vetro)

cui possono aggiungersi in opera usuali barre di armatura, lente o pretese.

Le fibre conferiscono al calcestruzzo, dopo la fessurazione,una significativa resistenza residua a trazione (Tenacità)

dopo la fessurazione della matrice cementizia, le fibre manifestano il loro contributo conferendo al composito una resistenza post-fessurazione assente nella matrice senza fibre.

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Macro e Micro Fibre

Lunghezza: 25 - 65 mm

Diametro: 0.2 - 0.8 mmMacro-Fibre

Acciaio, Sintetiche, Carbonio,Vetro….

Lunghezza: 0.8 - 50 mm

Diametro: < 0.1 mm

Micro-Fibre

Polipropilene, Acciaio, Carbonio,Vetro ...

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Utilizzo delle Micro FibreUtilizzo delle Micro Fibre

Fibre per il controllo del ritiro plastico

Dominio delle Fibre Sintetiche in Polipropilenea basso dosaggio (600 - 1200 g/m3)

- Fibre Fibrillate

- Micro Fibre Monofilamento

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Cosa è il Ritiro Plastico ?

Il Ritiro è la diminuzione di volume che avviene nel calcestruzzoper effetto dell’evaporazione dell’acqua contenuta al suointerno:

Il Ritiro Plastico avviene:Durante le prime 6 - 24 ore dopo la posa del calcestruzzo

Mentre il calcestruzzo è ancora “plastico”

Mentre il calcestruzzo sta svilupando l’inizio ed il fine presa

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Tensile Stresses in Restrained ConcreteConcrete

Cracks

Tensile Strength ofPlain Concrete

Concrete Age 12 hours

Fessurazioni da Ritiro Plastico

7

.

.

.

..

.

MICRO Fibre

MICRO FibreMICRO Fibre

Sufficiente incremento della resistenza a trazione del calcestruzzo “ancora plastico”

eIntercettazione & arresto del propagarsi della

fessura

Concrete Age 12 hours

Tensile Strength of Micro Fiber-Reinforced Concrete

(no cracks)Tensile Stresses in

Restrained Concrete

Tensile Strength of Plain Concrete

ConcreteCracks

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Micro fibre (area superficiale molto alta)> 225 mq per kg> 225 mq per kg

Possono essere usate solo a bassi dosaggi perragioni di lavorabilità

Ottime per il controllo delle fessurazioni da ritiro plastico

Insignificante incremento della tenacità,o della resistenza alla fessurazione nel cls indurito

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Micro Fibre - Carico vs deformazione

L o a d v s . D e f le c t io n

0

5

1 0

1 5

2 0

2 5

0 0 .5 1 1 .5 2 2 .5 3

D e fle c tio n (m m )

Load

(kN

)

Con le Microfibre non si ottengono incrementi di tenacità!

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Utilizzo delle Macro FibreUtilizzo delle Macro Fibre

Fibre per l’incremento delle caratteristiche del Calcestruzzo

Tenacità, Resistenza all’urto Resistenza alla Fatica,..

Nuove Fibre SinteticheMonofilamento: elevato dosaggio (fino a 1 vol.%)(2,5 – 9 kg/mc)

Dosaggio tipico delleFibre Metalliche0.3 - 1.0 vol.%(25 – 80 kg/mc)

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“Micro” vs. “Macro” Fibre

“Micro” Fibre

“Macro” Fibre

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Le nuove generazioni di fibre possono sostituire l’acciaio in molte applicazioni!

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Macro FibreMacro Fibre

Effetto principale in ambiente post-fessurativo

Come valutiamo le Performance ?

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Tests di Tenacità

ASTM C1018-97 (Standard Test Method for Flexural Toughness and First-Crack Strength of Fiber-Reinforced Concrete (Using Beam With Third-Point Loading)

100 mm by 100 mm by 350 mm beam

150 mm by 150 mm by 500 mm beam

ASTM C1609-05 (Standard Test Method for Flexural Performance of Fiber-Reinforced Concrete (Using Beam With Third-Point Loading) (JCI-SF4)

100 mm by 100 mm by 350 mm beam

150 mm by 150 mm by 500 mm beam

ASTM C1399-04 (Test Method for Obtaining Average Residual-Strength of Fiber-Reinforced Concrete)

100 mm by 100 mm by 350 mm beam

ASTM C1550-03a (Standard Test Method for Flexural Toughness of Fiber-Reinforced Concrete (Using Centrally Loaded Round Panel))

75 mm thick, 800 mm diameter round panel

Retired as of end of 2005

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L’ Evoluzione NormativaNegli ultimi anni è in atto un’intensa attività normativa, sia a livello nazionale che comunitario.

norme di controllo della conformità delle fibre metalliche e sintetiche(UNI 11037-03, EN 14889-06 parte 1 e 2)

norme di esecuzione (Raccomandazioni AICAP-90, UNI 10834-99, UNI U73041440, EN 14650-05, EN 14721-05)

norme di controllo per il FRC proiettato (UNI 10834-99, EN 14487-1,pr EN 14488)

norme di controllo conformità manufatti prefabbricati in FRC(UNI EN 1916-04, UNI EN 1917-04)

norme di progettazione (UNI U73041440, ...Istruzioni CNR_DT_204_06)

• Scopo delle Istruzioni CNR à quello di fornire, nell’ambito della Normativa vigente in Italia, un documento orientativo per la progettazione, l’esecuzione ed il controllo di strutture in FRC.

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Test con Carico sul Terzo punto (ASTM C1609-05, JCI-SF4)

L = 450 mmL = 450 mm

150

mm

150

mm

Load cell

LVDT

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ASTM C1609-05JSCE, JCI-SF4NBN B15-238

,3ef

Flex

ural

Str

ess

Resistenza a Flessione Equivalente: Hanno la stessa Tenacità, T150,3.0, ottenuta da test a flessione di L/150 (stessa area sotto la curva carico-deformazione)

Deflection (mm)

pf

Resistenza a Flessione Equivalente, fe,3

For Span, L= 450 mm

2150,3.0

2150,3.0

e,3 DWT150

DW3T450

= f⋅⋅

=⋅⋅

⋅

2

)150,3.0e,3

D(mm)W(mm)150

)(L(T)(L

=(MPa) f⋅⋅

⋅mm

Nmmmm

3, (L/150)

100ff

=(%) Rp

e,3e,3 ⋅

Fattore di Duttilità(è funzione della Tenacità)

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Resistenza Media Residua - ASTM C1399-04

Reloading Curve

Initial loading Curve

(Stop initial loading after beam cracking at 0.5 mm deflection)

L /3

Load

, N

L

ASTM C1399-04

Average Residual Strength(ARS)

ARS = ( (PA+ PB + PC + PD) /4 ) x K

K= L / bd2

PA+ PB + PC + PD = sum of recorded load at specified deflection, N

b

d

AB

C D

Beam size: 100 mm x 100 mm x 350 mm

0.50 0.75 1.0 1.25

Beam Deflection, mm

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STRUX 90/40 migliorano le proprietà dinamiche del calcestruzzo, in particolare:

resistenza alla fatica e la resistenza all’urto

STRUX 90/40 possono incrementare in modo deciso la tenacità o (energia di frattura) del calcestruzzo e cioè:

‘La capacità di sopportare ulteriore carico dopo la frattura del calcestruzzo’

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STRUX 90/40 Synthetic Macro Fiber

STRUX 90/40 PropertiesMaterial Polypropylene/PolyethyleneSpecific Gravity 0.92Absorption NoneModulus of Elasticity 9.5 GPaTensile Strength 620 MPaMelting Point 160°CIgnition Point 590°CAlkali, Acid & Salt Resistance High

0.105 mm

1.4 mm

40 m

m

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Alcune tipiche applicazioniAlcune tipiche applicazioni

Pavimentazioni in Calcesatruzzo su suolo

Prefabbricazione elementi semplici

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Come dovrebbe essere ........

Supporto

40mm copriferro

Traliccio oDistanziatoriDi supporto

Alla rete

La rete elettrosaldata serve come contrasto delle fessurazioni da ritiro

idraulico e come controllo delle aperture dei giunti

150mma

250mm

Strato di usura superficiale

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Come dovrebbe essere ........

Corretta posa di due reti tralicciate e distanziate

Supporto

300 mma

180mm

Strato di usura superficiale40mm copriferro

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Saw cut joint

Shrinkage stress Shrinkage stress

Induced crack

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Shrinkage crack

Shrinkage stress Shrinkage stress

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STRUX 90/40 & crack control

Shrinkage stressShrinkage stress

STRUX 90/40 fibre

Saw cut joint

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STRUX 90/40Controllo più severo delle fessurazioni

Fratture di entità omogeneacon STRUX 90/40

Fratture più ampie in prossimitàdella Rete/Barre

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PrefabbricazionePrefabbricazioneOperazione di getto di Fibre Reinforced Concrete

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Posizionamento degli elementi

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0pera finita sul litorare inglese

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Fibre Strutturali Fibre Strutturali in in confrontoconfronto allaalla reterete elettrosaldataelettrosaldata

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Problemi connessi all’utilizzo di rete elettrosaldata

La Rete elettrosaldata ha poca efficacia su lastre di calcestruzzo con

spessori > 100 mm.

Problemi di Corrosione e Durabilità (fessurazioni dovute ad errato

posizionamento della rete)

Movimentazione, stoccaggio e posizionamento non è sempre facile

(problemi anche di sicurezza) e può essere costoso.

I getti di calcestruzzo possono essere più difficoltosi.

La rete elettrosaldata rappresenta un’ operazione addizionale nel

processo costruttivo.

LA RETE ELETTROSALDATA NON E’ UTILE SE NON COLLOCATA

ADEGUATAMENTE ALL’INTERNO DELLA LASTRA DI CALCESTRUZZO.

La Rete NON esercita un controllo sulle fessurazioni come le fibre

sintetiche.

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Benefici delle Fibre Strutturali in confronto alla Reteelettrosaldata

Efficace Controllo delle fessure

Sistema di armatura Tridimensionale contro un sistema Bidimensionale

Efficacia del Sistema non dipendente dal posizionamento

Vantaggio nella pianificazione del Lavoro

Rete ed Armature metalliche significano un’operazione aggiuntiva nelprocesso costruttivo

Non si corrodono

Facile pompaggio

Nessun danneggiamento della “Barriera al Vapore”

Aggiuntivo controllo delle fessure da Ritiro Plastico

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Benefici delle Fibre Polimeriche in confronto allefibre metalliche

Proprietà strutturali simili o migliorate (Tenacità)

Nessuna corrosione (macchie superficiali, fessurazione del calcestruzzo)

Facilità e Sicurezza nella movimentazioneSacchi da 2.3 kg di STRUX 90/40 invece di sacchi da 20 kg per le fibre metalliche

Pompabilità più facile

Protezione della “Barriera al Vapore”

Miglior controllo delle Fessurazioni da Ritiro Plastico Un numero più grande di fibre saranno usate con STRUX 90/40 in comparazione dellefibre metalliche

Più alto numero di fibre anche ai più bassi dosaggi

Taglio dei giunti più facile

Getto e Lisciatura finale comparabili

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Il pompaggio non viene influenzato da Strux 90/40

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Numero di fibre

Fibre di acciaio STRUX 90/40 (1 kg= 1700 fibre) (1kg= 141000 fibre)

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