Materiali fibrosi sandwich-rivestimento in grc

Autore testo: Lorenzo Soro, Valentina Susini

I pannelli sandwich di questo tipo, sono realizzati tramite l'interposizione, tra 2 sottili strati contrapposti di GRC, di uno strato di materiale termocoibente, in genere costituito da polistirene espanso estruso, lana minerale o ancora da un impasto di cemento e sfere di polistirene. Il GRC (Glass Reinforced Concrete o Glassfibre Reinforced cement) o GRFC (Glass Fibre Reinforced Concrete), come viene denominato negli USA, viene realizzato tramite l'unione, in un impasto, di una matrice costituita da cemento e inerti fini e da un rinforzo costituito da fibre di vetro di tipo particolare, trattate con biossido di zirconio, e denominate AR (alcalino resistenti).
A contribuire al miglioramento delle capacità del pannello di isolare sia termicamente che acusticamente, partecipa anche la particolare conformazione del pannello.
Rispetto ad altre tipologie di sandwich, i pannelli compositi con rivestimento in GRC, presentano il vantaggio di avere la parete interna del pannello già finita.
I formati, però, piuttosto limitati dimensionalmente, nei quali questo tipo di pannelli vengono prodotti, e le  difficoltà di realizzare la posa in opera, ne limitano l'utilizzo.
Un impasto di cemento e fibre, e particolari processi di fabbricazione meccanizzati, che permettono di ottenere tramite spruzzatura e conseguente compattazione del getto negli stampi uno spessore uniforme ed eliminare il problema di cavità d'aria interne, permettono di ottenere singoli strati o appunto i sandwich.
Le superfici in GRC, possono rimanere allo stato grezzo o subire ulteriori processi di finitura consistente nella lucidatura o nell'applicazione di sottili strati di malta spruzzata, o graniglia mista a cemento, che ricopre le fibre.
Graniglia di marmo o granito in varie colorazioni, oppure cementi 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, consentono di realizzare le diverse tonalità di colore di questi elementi.
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, vengono 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 viene 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 meno, permettono di realizzare, attraverso stampi di materiali vari, come: legno, acciaio o resina prodotti di ampia varietà e con un controllo dimensionale notevole.
La stagionatura segue un procedimento controllato onde evitare una incompleta idratazione a causa del rapido essiccamento al quale, il GRC, è soggetto per il basso rapporto acqua / cemento (0,30-0,35).
 
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 di 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 di 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 limitare 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 la 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.
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 sottili (di solito tra i 10 e i 12 mm, valore comunque variabile) e quindi leggeri.
I pannelli sandwich in GRC, sono particolarmente utilizzati come quasi tutti i fibrocementi per la tamponatura di edifici industriali, per uffici, anche se soprattutto negl'ultimi anni, sono utilizzati anche in ambito residenziale.
Varietà di forme, colori e trattamenti superficiali, permettono una certa flessibilità d'impiego e integrazione con altri materiali..
Comunque questo tipo di materiale risulta essere, 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.
 
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, viene progettato tenendo preventivamente in considerazione la soluzione d'ancoraggio.
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.