Materiali fibrosi – pannelli in grc

Autore testo: Lorenzo Soro, Valentina Susini

Questo tipo di pannelli è realizzato attraverso l'utilizzo di un tipo di materiale il GRC (Glass Reinforced Concrete o Glassfibre Reinforced cement) o GRFC (Glass Fibre Reinforced Concrete), com'è denominato negli USA, ottenuto dall'unione di una matrice costituita da cemento e inerti fini e da un rinforzo realizzato mediante fibre di vetro di tipo particolare, trattate con biossido di zirconio, e denominate AR (alcalino resistenti), e l'aggiunta di eventuali additivi. L'utilizzo in un impasto di tali componenti, permette di ottenere pannelli monostrato autoportanti particolarmente sottili e leggeri. Matrice e rinforzo hanno ognuno particolarità che conferiscono al prodotto finito elevate caratteristiche fisico-meccaniche, non ottenibili con l'utilizzo separato dei singoli componenti.
 
Matrice
La matrice è generalmente costituita da cemento Portland  o da cemento a rapido indurimento, anche se in alcuni casi, specie quando si vogliano ottenere determinate tonalità di colore, sono utilizzati cementi bianchi o per ottenere particolari prestazioni, cementi alluminosi o a presa rapida. Gli inerti utilizzati sono generalmente costituiti da sabbia silicea a granulometria fine. Generalmente sono presenti nell'impasto degli additivi come: aggiunte minerali, agenti riduttori d'acqua, acceleranti, ritardanti ecc.
Soprattutto nei GRC di ultima generazione, sono presenti anche additivi costituiti da lattici polimerici che conferiscono al prodotto finito maggiore durabilità.
 
Rinforzo
il rinforzo del GRC è costituito da particolari fibre di vetro realizzate per trafilatura continua e trattate con particolari componenti, tra i quali l'ossido di zirconio, che permettono alle fibre di resistere all'azione corrosiva prodotta sui rinforzi vetrosi dagl'alcali del cemento.
Il problema della corrosione del rinforzo è risolto quindi agendo direttamente sulle fibre con trattamenti particolari, oppure sulla matrice diminuendo l'alcalinità del cemento o come nelle ultime tecnologie attraverso la dispersione di componenti polimeriche che creano una sorta di rivestimento superficiale delle fibre proteggendole dalla corrosione.
I diversi metodi di fabbricazione, automatizzati o no, permettono di realizzare, attraverso stampi di materiali vari, come: legno, acciaio o resina prodotti d'ampia varietà e con un controllo dimensionale notevole.
La stagionatura segue un procedimento controllato onde evitare un'incompleta idratazione a causa del rapido essiccamento al quale, il GRC, è soggetto per il basso rapporto acqua / cemento (0,30-0,35).
Questo tipo d'elementi in GRC, sono di solito di spessori talmente ridotti da render necessaria la predisposizione di un'intelaiatura o più semplicemente di profili, con lo scopo sia di irrigidire il pannello stesso sia di crearne il supporto di base sia di permetterne la posa in opera. Questi irrigidimenti sono eseguiti o tramite profilati o telai metallici in acciaio o attraverso l'utilizzo di nervature tubolari in GRC. In tal caso gli spessori possono variare da 1-2 cm fino a 5 cm, nel caso che sia disposto un ulteriore strato di finitura superficiale. Spessori sottili e una buona lavorabilità, permettono di ottenere pannelli di varia forma, curva o con sagomature particolari, e in più con la possibilità di realizzare particolari elementi decorativi.
Graniglia di marmo o granito in varie colorazioni e malte colorate nell'impasto per mezzo di pigmenti inorganici, o ancora l'applicazione di particolari vernici acriliche o poliuretaniche compatibili con i materiali che costituiscono il pannello, oltre che l'utilizzo dei già citati cementi bianchi, consentono di realizzare le diverse tonalità di colore di questi elementi.
 
PRESTAZIONI E REQUISITI
Le elevate prestazioni dei GRC sono ovviamente correlate a quelle dei componenti che entrano in miscela ma sono anche funzione dei processi produttivi e quindi: modalità di getto e d'esecuzione della miscela matrice - rinforzo.
 
Matrice
Le principali prestazioni conferite dalla matrice al prodotto finito sono in relazione al tipo di cemento utilizzato, alla composizione della miscela e al livello di compattazione in base al quale e possibile eliminare completamente o quasi la formazione di cavità d'aria interne, garantire una buona aderenza matrice-rinforzo, migliorando tra l'altro l'aderenza fra impasto e stampo.
La buona resistenza a compressione (vedi tabella), del GRC, deriva esclusivamente dalla matrice cementizia, senza nessun tipo d'apporto da parte delle fibre.
Il basso rapporto acqua / cemento, insieme all'utilizzo di sabbia quarzifera e ad una superficie perfettamente liscia, migliorano la resistenza all'usura.
Il rapporto sabbia / cemento invece, influisce sulle variazioni dimensionali del materiale, infatti, un aumento di questo rapporto, permette di imitare i danni da fessurazione.
Un'altra prestazione importante è la resistenza al fuoco, essendo il GRC un materiale praticamente incombustibile. In taluni casi questa già buona prestazione, può essere ulteriormente accresciuta grazie all'aggiunta di perlite e vermiculite, che comunque causano una perdita in fatto resistenza meccanica.
 
Rinforzo
Le prestazioni conferite al GRC dalle fibre sono molteplici e dipendono generalmente dalla quantità, dalla lunghezza, dall'orientamento delle fibre che possono essere ordinate secondo direzioni ortogonali complanari, conferendo maggiore isotropia nel piano al pannello, soprattutto ai fini di una buona resistenza meccanica e agl'urti,  oppure disposte tridimensionalmente ma secondo direzioni casuali, il che determina, invece, anisotropia.
Fondamentalmente, comunque, l'utilizzo di fibre di vetro in miscela (5% in peso), permette di ottenere una buona resistenza a trazione (semplice e per flessione) (vedi tabella), proprietà che nella maggior parte dei casi determina la scelta di questo materiale rispetto ad altri, e quindi estremamente importante.
La presenza di fibre inoltre preserva da eventuali diminuzioni di resistenza meccanica, a volte di notevole portata, causate da shock termici.
 
PROCESSO PRODUTTIVO
Dal processo produttivo (ne esistono differenti), dipendono, le proprietà meccaniche, specie nei casi in cui sono differenti i sistemi di distribuzione delle fibre in miscela, la permeabilità al vapore e l'impermeabilità all'acqua che nel GRC è molto elevata, grazie all'eliminazione della porosità capillare, delle cavità interne ottenute grazie anche alla compattazione della miscela in fase produttiva. Un esempio è rappresentato dai pannelli monostrato autoportanti in GRC, che essendo appunto estremamente compatti presentano un basso livello di permeabilità soprattutto rispetto ai cls ordinari.
La buona impermeabilità inoltre, permette di migliorare la già presente resistenza agli agenti chimici (solfati, acidi, alcali, ambiente marino) che si riscontra nei cls ordinari.
I pannelli realizzati con questo tipo di materiale sono estremamente vantaggiosi anche laddove si vogliono realizzare rivestimenti dal peso ridotto. Infatti, i diversi sistemi di fabbricazione e la particolare miscela (cemento-fibre) permettono di ottenere elementi per rivestimenti estremamente sottili (di solito tra i 10 e i 12 mm, valore comunque variabile) e quindi leggeri.
Infatti, basti pensare che rispetto ai normali manufatti in cls, che mediamente pesano fra i 300-400 kg / m², il GRC è sensibilmente più leggero arrivando a pesare al massimo fra i 40 e i 60 kg / m².
I pannelli in GRC, sono particolarmente utilizzati come quasi tutti i fibrocementi per la tamponatura d'edifici industriali, per uffici, anche se soprattutto negl'ultimi anni, sono utilizzati anche in ambito residenziale. Inoltre ne è diffuso l'utilizzo anche in ambito di recupero di murature degradate d'edifici esistenti.
Varietà di forme, colori e trattamenti superficiali, permettono una certa flessibilità d'impiego e integrazione con altri materiali..
Comunque questo tipo di materiale è, per il suo alto costo, impiegabile solo in quei casi in cui resistenza, leggerezza e forme particolari si rendono necessarie e non consentono l'uso di manufatti in cls ordinario.
 
Tabella - Proprietà meccaniche del GRC
 

 
POSA IN OPERA
Nell'ambito dei rivestimenti in GRC con pannelli prefabbricati, il sistema di ancoraggio è strettamente correlato con la realizzazione del pannello stesso. Infatti, ogni pannello in GRC prefabbricato, è progettato tenendo preventivamente in considerazione la soluzione d'ancoraggio. I pannelli sono realizzati appunto mediante l'applicazione di una pelle in GRC, ad un sistema costituito da un telaio metallico in acciaio o da profilati nello stesso materiale o da un sistema di tubolari in GRC. Tale sistema costituisce oltre che, come già indicato, il sistema d'irrigidimento e di supporto del pannello, anche il sistema che permette il fissaggio allo strato portante.  L'applicazione della pelle di GRC al telaio metallico, avviene tramite particolari ancoraggi che permettono la distribuzione, sul telaio stesso, dei carichi agenti sulla pelle esterna, senza comunque impedirne il movimento a causa di variazioni termoigrometriche e quindi a garanzia di eventuali rischi di danneggiamento dovuti a fenomeni di coazione sullo strato di GRC.
Il fissaggio allo strato portante, avviene tramite l'ancoraggio del pannello in due punti superiormente e due inferiormente mediante l'ausilio di staffe provviste di asole di regolazione, profili metallici, perni e mensole.
 
Bibliografia:
E. Gregorini, I rivestimenti esterni- materiali e sistemi, Maggioli Editore, Rimini, 1996.
A Galbiati, L. Granzini, C. Macchia, I calcestruzzi fibrorinforzati, produzione e applicazione, Maggioli Editore, Rimini, 1996.