Facciate ventilate in fibrocemento

Autore testo e disegno: Lorenzo Soro, Giovanni Falvella

Le pareti ventilate in fibrocemento sono quel sistema di rivestimento esterno realizzato attraverso la posa in opera a secco di una serie di strati funzionali composti, dall'interno verso l'esterno, da:
strato di supporto;
strato di regolarizzazione del supporto;
strato di isolamento termico;
strato di ventilazione;
sistemi di connessione dello strato di rivestimento esterno (a secco);
strato di rivestimento esterno realizzato in fibrocemento.
Il fibrocemento è un prodotto costituito, come tutti i materiali compositi, per miscelazione mirata di materiali diversi in genere una fase continua (matrice), in cui è immersa una fase discontinua (rinforzo).
Nel caso del fibrocemento, la matrice è costituita essenzialmente da una legante cementizio, in genere cemento Portland con granulometria degl'inerti opportunamente calibrata, 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. Il rinforzo è costituito, invece, da fibre di vario genere, solitamente di tipo naturale o sintetico sottoforma di particelle sferoidali, aciculari, fibrose discontinue o continue orientate, tessuti bidimensionali o tridimensionali a diversa maglia. La tipologia del rinforzo determina caratteristiche meccaniche d'isotropia o anisotropia marcata, diversamente sfruttabili secondo le esigenze.
Tra le fibre naturali utilizzate troviamo le fibre di cellulosa mentre tra quelle di natura sintetica troviamo: fibre di materiali polimerici (polipropilene, poliesteri, poliammide, alcool polivinilico), di carbonio, ceramiche, metalliche ma, soprattutto, vetrose.
Sono spesso aggiunti alla miscela, inoltre, anche sabbie silicee, elementi additivanti con funzione tensostabilizzante e, in alcuni casi, persino un supporto in poliestere sinterizzato.
Le lastre compresse e stabilizzate in autoclave, possono essere sottoposte ad ulteriori operazioni atte a realizzarne un'apprezzabile finitura esterna che può essere costituita da: uno strato sottile ma durissimo di smalto minerale liscio, oppure possono essere sottoposte a verniciatura tramite vernice acrilica lavabile, con superficie liscia o ruvida (ottenuta attraverso l'aggiunta di grani di quarzite), o ancora con rivestimento plastico variamente trattato ottenibile in molteplici tonalità cromatiche o, infine, con finitura in cemento bianco (usato nell'impasto) levigato e ricoperto da uno strato durevole di silicone.
Matrice e rinforzo presentano ognuno particolarità che conferiscono al prodotto finito elevate caratteristiche fisico-meccaniche, non ottenibili con l'utilizzo separato dei singoli componenti. L'unione di cemento e fibre, infatti, consente ottenere un materiale estremamente resistente e durevole, con spessori di solito piuttosto contenuti variabili da pochi millimetri ad almeno 60 mm e con relativo peso altrettanto ridotto (comunque dipendente dalla composizione della miscela) variabile  in genere fra i 20 kg/m2 e i 90 kg/m2 circa.
Lo sviluppo del fibrocemento nei rivestimenti ventilati, è stato, com'è logico pensare, fortemente favorito dalla sua elevata resistenza meccanica, agli urti, dalla durevolezza accentuata e dalla ottime prestazioni termiche e igrometriche ma, sopratutto proprio dal ridotto peso e dalle apprezzabili doti estetiche. Non indifferenti sono anche le sue valenze in ambito ecologico essendo spesso un materiale perfettamente riciclabile.
Da un punto di vista prestazioni ' costi, infatti, il fibrocemento presenta non pochi vantaggi. Questo tipo di materiali, infatti, sono spesso utilizzati per rivestimenti esterni, laddove si richiedono alte prestazioni tecniche ed allo stesso tempo, tranne alcuni casi, economicità di realizzazione.
Il fibrocemento per pareti ventilate è commercializzato sotto forma di lastre e pannelli dai formati variabili in genere tra i 50 x 50 cm e i 150 x 300 cm.
I pannelli sono in genere mediamente di un centimetro di spessore associati a dei telai di supporto in materiale vario che può essere: alluminio, acciaio o nervature tubolari sempre in fibrocemento. Tale tipo di supporto varia in funzione del sistema di ancoraggio previsto e/o dallo strato di supporto a cui si andranno ad applicare i pannelli.
Particolarmente diffuso e impiegato nell'ambito delle pareti ventilate, è uno speciale tipo di cemento fibrorinforzato: 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.
Anche e soprattutto in questo tipo di fibrocemento, le fibre donano alla matrice, generalmente fragile, un'alta resistenza attraverso un buon controllo e contenimento delle propagazioni delle fratture.
Il GRC, è prodotto anch'esso in pannelli e lastre dalle finiture, formati, spessori e colori più vari, che consentono un'ampia libertà espressiva al progettista permettendo di ottenere svariatissime tessiture di facciata e generalmente buone capacità estetiche, altrimenti non ottenibili con l'impiego di materiali tradizionali.
 
PRESTAZIONI E REQUISITI
Le prestazioni della parete ventilata in fibrocemento, sono fortemente dipendenti, oltre che dalla scelta del tipo di sistema di connessione dello strato di rivestimento, anche e soprattutto in funzione del tipo di matrice e fibra adottati tra i numerosi rientranti in queste categorie.
Per applicazioni in esterno col sistema delle pareti ventilate, i requisiti tecnici richiesti sono principalmente: resistenza a flessione, resistenza agli urti, all'esposizione agli agenti atmosferici e alle sostanze inquinanti, ecc., requisiti questi che il fibrocemento è perfettamente in grado di soddisfare.
L'unione in miscela di cemento, inerti di granulometria fine e fibre (insieme ad una serie di elementi additivanti e riempitivi) permette di ottenere prodotti con migliori caratteristiche di durabilità, tenacità, resistenza a flessione, come nei pannelli di SRFC (rinforzati con fibre d'acciaio) e anche a trazione e compressione, agli shock termici, agli urti come nei pannelli in GRFC (rinforzati con fibre di vetro).
Inoltre, i calcestruzzi fibrorinforzati, sono particolarmente apprezzati per le doti di leggerezza, plasmabilità, impermeabilità e resistenza agli agenti atmosferici e chimici. In alcuni casi specie nei pannelli in GRFC sono notevoli anche le capacità di resistere al fuoco in quanto, essendo costituiti da materiali inorganici, sono praticamente ininfiammabili (classe 0).
Le elevate prestazioni dei GRC, come dei fibrorinforzati in genere, discendono da quelle dei componenti che costituiscono la miscela ma sono anche funzione dei processi produttivi e quindi delle modalità con cui viene eseguito sia il getto sia la miscelazione fra matrice e rinforzo.
Le principali prestazioni conferite dalla matrice al prodotto finito sono strettamente dipendenti dal tipo di cemento utilizzato, dalla composizione della miscela e dal livello di compattazione in base al quale è 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.
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.
Le prestazioni conferite dalle fibre dipendono generalmente dalla quantità, dalla lunghezza, dall'orientamento delle fibre. Fondamentalmente, comunque, l'utilizzo di fibre di vetro in miscela (5% in peso) per esempio, come nel caso del GRC, permette di ottenere una buona resistenza a trazione (semplice e per flessione), 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.
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, per esempio 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.
Le pareti ventilate in fibrocemento sono di solito concepite per effettuare la rapida sostituzione di eventuali elementi danneggiati o degradati e, comunque, consentire l'ispezionabilità dei vari strati componenti la parete stessa, specie degli elementi di connessione dello strato d'isolamento e dello strato di rivestimento stesso che ha di solito un ciclo di vita mediamente intorno ai 40 anni.
Varietà di forme, colori e trattamenti superficiali, permettono una certa flessibilità d'impiego rendendo il materiale particolarmente versatile ed insieme ad una buona integrazione con altri materiali, l'utilizzo non solo in edifici di nuova costruzione ma anche in interventi di recupero di murature degradate anche se, in alcuni casi, i fibrocementi sono piuttosto costosi risultando impiegabili 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
Le tecniche di posa in opera delle pareti ventilate in fibrocemento sono solitamente di tipo indiretto continuo, ossia fanno uso di sottostrutture di ancoraggio costituite da orditure di montanti e correnti o da soli montanti che possono essere in legno, in metallo di tipo misto (per esempio legno e metallo) oppure in fibrocemento stesso. L'ancoraggio delle lastre alla sottostruttura, può essere eseguito con tecniche che lasciano a vista il punto di fissaggio o totalmente a scomparsa eseguite tramite l'utilizzo di viti autofilettanti. Le lastre possono essere semplicemente accostate per formare una facciata dagli elementi complanari o sovrapposte.
Tra i sistemi con sottostruttura di soli montanti in legno e con lastre non sovrapposte con fissaggi a vista, un esempio è rappresentato da quel sistema di posa costituito da listelli verticali in legno fissati allo strato di supporto tramite viti distanziatrici  al quale sono fissate le lastre di fibrocemento attraverso l'ausilio di viti a testa bombata. In questo caso in quanto il listello determina la larghezza della strato di ventilazione, esso non dovrà avere una larghezza inferiore a 3 cm.  Nel caso, invece, di montanti metallici, il sistema di ancoraggio è di solito realizzato tramite profilati metallici ad omega fissati anch'essi allo strato di supporto con viti distanziatrici. Anche in questo caso, le lastre di fibrocemento sono fissate al profilo metallico con viti autofilettanti in acciaio inox.
Nel caso di utilizzo di strisce di fibrocemento, l'ancoraggio di queste ultime viene effettuato come nei due casi precedenti ma il fissaggio alla striscia di fibrocemento delle lastre, avviene non più con viti autofilettanti bensì con viti a tassello.
Alcuni sistemi come accennato fanno spesso ricorso anche a sistemi di rivestimento in cui le lastre in materiale fibroso sono sovrapposte. In questi casi le lastre stesse sono di solito di lunghezza piuttosto rilevante fino a 300 cm e larghezza non maggiore di 24 cm e con spessori piuttosto variabili tra 4 e 15 mm.
La posa in opera, in questi casi, può avvenire adottando come elemento distanziatore un profilo metallico posto verticalmente e fissato con staffe metalliche allo strato di supporto o da listelli verticali in legno fissati ad un supporto metallico o  in legno. Le lastre vengono sovrapposte secondo i lati lunghi per alcuni centimetri alle lastre sottostanti, e possono essere a contatto o staccate le une dalle altre tramite profili metallici o listelli lignei. Anche in questo caso il fissaggio avviene tramite viti autofilettanti e con il sistema a vista o a scomparsa.
Altri sistemi adottano vere e proprie sottostrutture costituite da profili verticali metallici fissati allo strato di supporto con tasselli ad espansione meccanica o chimica ai quali sono fissate guide sempre metalliche disposte in senso orizzontale ai quali si agganciano le lastre tramite particolari ganci di ancoraggio provvisti di viti di regolazione e serraggio. In tali casi il sistema di fissaggio è sempre a scomparsa.
 
 
Prescrizioni tecniche
Sistema di rivestimento esterno con camera d'aria ventilata realizzato attraverso la posa in opera di una serie di strati con funzioni diversificate:
 
Strato di regolarizzazione del supporto con la funzione di realizzare sulla muratura di supporto, una superficie regolare in modo da permettere il corretto posizionamento dello strato di isolamento termico. Lo strato di regolarizzazione è costituito da uno spessore generalmente di 1 o 2 cm di malta cementizia. È di una certa importanza il preventivo controllo, prima del posizionamento dell'isolante, delle condizioni della superficie del supporto verificandone eventuali inconvenienti geometrici o fisici.
 
Strato di isolamento termico costituito da pannelli rigidi o materassini flessibili di materiale vario (elementi isolanti in fibre vegetali, minerali o materie plastiche cellulari). Lo strato medesimo avrà uno spessore variabile fra i 3 e gli 8 cm, e sarà applicato allo strato di supporto mediante colle o fissaggi quali tasselli con testa a disco in materiale plastico. Lo spessore terra conto dell'eventuale dimensionamento del successivo strato di ventilazione, in modo tale che si possa innescare l'effetto camino all'interno della camera di ventilazione.
Quest'ultima dovrà costituire un`intercapedine dello spessore variabile tra i 3 e i 5 cm che permetta una buona ventilazione della superficie interna della muratura. Si dovrà necessariamente tener conto nella sua realizzazione che non intervengano problemi che influenzino l'agevole circolazione dell'aria al suo interno per varie cause quali: strozzature costituite da elementi strutturali o dai sistemi di connessione del rivestimento esterno (ancoraggi, profili, ecc.) interni alla camera di ventilazione, irregolarità delle superfici dell'isolante o del rivestimento esterno (i due limiti fisici della camera di ventilazione). Inoltre saranno da prevedere inferiormente e superiormente rispetto all'estensione della camera di ventilazione delle apposite griglie che permettano la circolazione interna dell'aria, pur garantendo un impedimento all'ingresso insetti.
 
Strato di rivestimento esterno realizzato con lastre di fibrocemento autoclavate costituito da una matrice di cemento Portland, cemento a rapido indurimento, alluminoso o bianco, di tonalità cromatiche e lavorazione superficiale smaltata, verniciata o plastificata e da un rinforzo costituito da fibre naturali o sintetiche più eventuali additivi.
Il sistema di rivestimento così realizzato dovrà essere rispondente a esigenze di sicurezza (stabilità, resistenza al vento, agli urti, al fuoco, ecc.), acustiche, di aspetto (planarità, assenza di difetti superficiali ecc.), durabilità (come il mantenimento delle prestazioni sotto l'azione di natura fisica, chimica o meccanica prodotta dagli agenti esterni sul materiale di rivestimento: irraggiamento solare, calore, acqua piovana, gelo e disgelo, inquinanti ecc.) secondo quanto indicato dalla norma UNI 7959, che descrive i requisiti richiesti per pareti perimetrali verticali.
Le lastre dovranno essere perciò impermeabili all'acqua, incombustibili e imputrescibili ed inoltre leggere e solide.
Il sistema potrà essere realizzato tramite fissaggi a vista o a scomparsa su sottostruttura di vario genere con montanti metallici, lignei o costituiti da strisce di fibrocemento con funzione di supporto per il fissaggio delle lastre e di distanziatori, onde ottenere una camera d'aria come sopra descritto.
Le lastre di fibrocemento saranno poi fissate tramite viti con tasselli o viti autofilettanti con testa bombata in acciaio inox ai medesimi montanti i quali al loro volta saranno fissati allo strato di supporto tramite viti distanziatrici o attraverso un ulteriore sistema di correnti orizzontali fissati allo strato di supporto tramite tasselli. L'ancoraggio a vista o a scomparsa potrà essere realizzato per accostamento delle lastre o per sovrapposizione delle stesse che potranno essere a contatto una con l'altra o staccate tramite appositi listelli lignei o profili metallici.
In tutti i casi i sistemi di connessione terranno conto delle eventuali dilatazioni del materiale lapideo costituente il rivestimento esterno, attraverso la predisposizione di giunti. Sarà poi necessario tener conto della possibilità di realizzare aggiustamenti dello strato di rivestimento che permettano la regolazione nelle tre direzioni principali (X,Y e Z) per consentire non solo di correggere eventuali difetti dello strato di supporto murario (fuori piombo) ma anche per consentire il preciso posizionamento della lastre. I sistemi di connessione dovranno permettere l'agevole posizionamento delle lastre e l'eventuale rimozione in casi di manutenzione e sostituzione e non disperdere le qualità della parete ventilata riducendo al minimo i ponti termici.
 
Bibliografia:
E. Gregorini, I rivestimenti esterni, materiali e sistemi, Maggioli Editore, Rimini, 1996.
AA.VV., A. Lucchini, a cura di, Le pareti ventilate, fa parte di: I manuali del saie, Edizioni Tipografia Nettuno, Bologna, 1999.
Manuale di progettazione edilizia, materiali e prodotti, vol.5°, Ulrico Hoepli editore, Milano, 1995.
G. G. Bondielli, La facciata ventilata>>, Materia, n° 31, Federico Motta Editore Spa, Milano.
C. Benedetti, V. Bacigalupi, Materiali & progetto, Edizioni Kappa, Roma, 1996.
A. Galbiati, L. Granzini, C. Macchia, I calcestruzzi fibrorinforzati, produzione e applicazione, Maggioli Editore, Rimini, 1996.
C. Benedetti, V. Bacigalupi, Materiali & progetto, Kappa, Roma, 1996.
F. Celaschi, a cura di, Materiali e componenti industriali per l'edilizia, Maggioli Editore, Rimini, 1995.