Il calcestruzzo fibrorinforzato, denominato FRC (Fiber Reinforced Concrete), integra nella matrice cementizia fibre metalliche o sintetiche per migliorare il comportamento a trazione e limitare la propagazione delle fessure. L'aggiunta di fibre trasforma un materiale fragile in un composito duttile, capace di mantenere capacità portante residua anche dopo la fessurazione. Le NTC 2018 richiedono per l'impiego strutturale di FRC un Certificato di Valutazione Tecnica (CVT) rilasciato dal Presidente del Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici, secondo linee guida approvate dallo stesso organo.

Normativa di riferimento: Linee Guida del CSLLPP e UNI EN 14889

Con decreto del Presidente del Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici n. 258 del 21 luglio 2022 sono state approvate le "Linee guida per la progettazione, messa in opera, controllo e collaudo di elementi strutturali in calcestruzzo fibrorinforzato con fibre di acciaio o polimeriche". Questo documento completa il quadro normativo avviato nel 2019 con le linee guida per l'identificazione, qualificazione e controllo di accettazione dei calcestruzzi fibrorinforzati. Le Linee Guida si applicano sia alla realizzazione di nuovi elementi strutturali che al consolidamento di strutture esistenti in cemento armato.

Le fibre utilizzate devono rispondere alla normativa UNI EN 14889, che distingue due gruppi principali:

  • UNI EN 14889-1 Gruppo 2: fibre metalliche ricavate da lamiera tagliata, in acciaio al carbonio per calcestruzzi ordinari o in acciaio legato (inox) per applicazioni refrattarie
  • UNI EN 14889-2: fibre sintetiche polimeriche (polipropilene, polietilene, poliestere)

Le caratteristiche meccaniche prestazionali del FRC alla base della progettazione sono contenute nel CVT di qualificazione e garantite dal fabbricante. Il calcestruzzo fibrorinforzato può essere preparato nello stabilimento del fabbricante e fornito in cantiere come prodotto pronto per l'impiego, oppure fornito come prodotto secco premiscelato al quale si aggiunge acqua in cantiere.

Comportamento meccanico e resistenza residua a trazione

Secondo il documento CNR-DT 204/2006 "Istruzioni per la progettazione, l'esecuzione ed il controllo di strutture di calcestruzzo fibrorinforzato", la presenza di fibre migliora sensibilmente la resistenza del calcestruzzo dopo la fessurazione della matrice. Una volta superato il limite elastico, le fibre conferiscono un comportamento elasto-plastico e una resistenza residua a trazione significativa, aumentando la tenacità del materiale e riducendone la fragilità.

Le fibre in acciaio ottenute da nastro presentano forma piatta con sezione rettangolare. Questa geometria offre vantaggi rispetto alle fibre a sezione circolare: migliore lavorabilità della miscela senza fenomeni di agglomerazione (effetto balling), maggiore aderenza tra fibra e matrice per via della superficie di contatto superiore, maggiore resistenza allo sfilamento (pull-out) e distribuzione più omogenea all'interno del composito.

Vantaggi prestazionali del calcestruzzo fibrorinforzato

L'impiego di fibre nel calcestruzzo genera molteplici benefici prestazionali:

  • Riduzione dell'apertura e della propagazione delle fessure e delle micro-cavillature
  • Aumento della resistenza a trazione diretta e indiretta
  • Miglioramento della resistenza a compressione in modo indiretto
  • Maggiore tenacità e capacità di assorbire urti e carichi dinamici
  • Incremento della durabilità in ambienti aggressivi

Studi sperimentali condotti dalla Facoltà di Ingegneria Civile dell'Università di Praga e pubblicati su Elsevier nel 2016 hanno dimostrato che, con percentuali di fibre di acciaio inferiori allo 0,5%, la resistività elettrica del calcestruzzo migliora. La presenza delle fibre limita la formazione di fessure e quindi la porosità del materiale, riducendo la penetrazione dell'umidità e il rischio di corrosione dell'armatura.

Applicazioni strutturali e classificazione degli elementi

Le Linee Guida classificano gli elementi strutturali in FRC in tre categorie principali: elementi lineari (travi, colonne), elementi prevalentemente bidimensionali verticali (lastre, setti) ed elementi prevalentemente bidimensionali orizzontali. Il materiale fibrorinforzato trova applicazione sia in nuove costruzioni che negli interventi di consolidamento di strutture esistenti. Il direttore dei lavori può accettare soltanto prodotti in possesso della qualificazione rilasciata secondo le Linee Guida del CSLLPP.

Le pavimentazioni in conglomerato cementizio rappresentano una delle applicazioni più diffuse in ambito industriale, dove il FRC consente di ridurre o eliminare l'armatura tradizionale, garantendo comunque prestazioni adeguate in presenza di carichi concentrati e traffico pesante. La distribuzione casuale e omogenea delle fibre nella matrice cementizia è condizione fondamentale per il raggiungimento delle prestazioni attese.

Per approfondire le problematiche di fessurazione e ritiro nel calcestruzzo, si rimanda agli articoli dedicati alla prevenzione dei difetti in fase di maturazione. La normativa italiana colloca il calcestruzzo fibrorinforzato tra i materiali innovativi sottoposti a qualificazione secondo il caso C) del § 11.1 delle NTC 2018, garantendo un controllo rigoroso delle prestazioni dichiarate dal produttore.