Influenza dei trattamenti superficiali sull'efficacia del rinforzo esterno in FRP
Creators: name: Iovinella, Ivano
Publisher: name: Università degli Studi di Napoli Federico II
Year: 2009

description: Il rinforzo di elementi in calcestruzzo con materiali compositi è un intervento ampiamente diffuso grazie alla bassa invasività dell’intervento dal punto di vista architettonico e sismico e ai benefici che essi recano alla resistenza e alla duttilità dell’elemento. La buona riuscita di un intervento di rinforzo con FRP è strettamente legato ad una corretta progettazione che a sua volta non può prescindere dalla conoscenza dell’interazione che si genera fra il composito e l’elemento da rinforzare. , Tale interazione è fortemente influenzata dalle condizioni del substrato in termini meccanici e morfologici. Per tale motivo le tecniche di trattamento superficiale del calcestruzzo possono giocare un importante ruolo nell’efficacia di un intervento di rinforzo con materiali fibrorinforzati. Lo studio di tali tecniche risulta particolarmente importante se si considera che il rinforzo strutturale in genere viene applicato su strutture in cattivo stato di conservazione che pertanto presentano problemi legati al degrado del calcestruzzo. Tali problemi possono variare dalla semplice presenza sulla superficie di oli o grassi fino al degrado avanzato del copriferro e delle barre di armatura. Nei casi più semplici può essere sufficiente procedere ad una veloce ed economica pulitura della superficie, con una spazzolatura o una smerigliatura, mentre nei casi di degrado più avanzato è necessario rimuovere tutti gli elementi ammalorati e procedere al ripristino dello stato dei luoghi. In seguito a queste operazioni il substrato può assumere caratteristiche molto varie che possono anche renderlo inadeguato ad accogliere un applicazione di FRP. In particolare le superfici ripristinato, benché dotate di buone proprietà meccaniche spesso sono molto lisce e questo non favorisce l’interazione fra il rinforzo ed il substrato. Tra i molteplici studi condotti sulle problematiche riguardanti l’applicazione di FRP pochi si sono soffermati sullo sviluppo di un sistema di controllo qualitativo del substrato dal punto di vista della rugosità superficiale nonché sulla definizione di una relazione che leghi quest’ultima con la resistenza del composito applicato. Per rispondere a questa necessità è stata pianificata una campagna sperimentale su campioni di calcestruzzo caratterizzati da vari livelli di rugosità superficiale. Nell’ambito di tale campagna sono stati confezionati 40 blocchi di cemento armato di dimensione 60x40x17 cm utilizzando due tipi di calcestruzzo e varie modalità di confezionamento in maniera tale da analizzare l’incidenza di ciascuna di esse sulle condizioni finali del substrato. Le variabili ritenute più interessanti ai fini della ricerca, oltre alla resistenza a compressione del calcestruzzo, sono il sistema di costipamento (vibratura o battitura) ed il tipo di cassero utilizzato per il confezionamento (doghe o pannelli). Una prima indagine è stata eseguita per determinare la rugosità superficiale dei provini confezionati. Per l’analisi del substrato è stato utilizzato un profilometro laser che sfruttando le proprietà riflettenti delle superfici ne riesce a “misurare” il profilo microscopico associandolo ad una serie di parametri geometrici. Questa prima fase della campagna profilometrica ha permesso di determinare l’influenza che ciascuna delle variabili introdotte in fase di confezionamento ha sulla rugosità superficiale del provino. Tale campagna è stata estesa anche a blocchi di pietra naturale ed in particolare a 20 blocchi di tufo napoletano e 20 blocchi di pietra leccese. In questo modo le modalità di prova e la precisione del sistema di rilevamento sono stati valutati in riferimento a substrati di varia natura. Su 30 dei 40 campioni di calcestruzzo realizzati sono stati eseguiti, da parte di personale esperto, 4 tipi di trattamento superficiale scelti fra quelli maggiormente utilizzati nelle applicazioni reali. I campioni ottenuti, con una rugosità diversa da quella di partenza, sono stati nuovamente sottoposti ad analisi profilometrica ed i risultati sono stati comparati con quelli rilevati prima dei trattamenti superficiali. Potendo disporre di un numero elevato di dati sulla rugosità dei campioni prima e dopo i trattamenti superficiali è stato possibile determinare l’efficacia di ciascun trattamento superficiale in relazione al grado di rugosità del substrato. Inoltre un indice di rugosità, ricavato dalla combinazione di due indici elementari forniti dal profilometro, è stato messo a punto ed utilizzato per descrivere il grado di rugosità di ciascun campione prima e dopo i trattamenti superficiali nonché l’efficacia di ciascun trattamento. Per valutare il rapporto tra il grado di rugosità superficiale e l’efficacia dell’applicazione di compositi fibrorinforzati sui 40 campioni in calcestruzzo è stato applicato uno strato di CFRP con sistema a secco. I campioni così rivestiti sono stati sottoposti a prove termografiche che hanno permesso di indagare sulla corretta posa in opera del composito e individuare i difetti dell’applicazione. Le prove termografiche sono state estese ai blocchi di pietra naturale, anch’essi rivestiti con CFRP, per valutarne l’efficacia in relazione a vari tipi di supporto. Con lo stesso obiettivo sono stati realizzati e analizzati 9 provini, 3 per ciascun tipo di supporto, con difetti di geometria nota creati dagli operatori stessi prima dell’applicazione del composito. Prove di pull off sono state eseguite sui provini in calcestruzzo rinforzati con CFRP. Le prove hanno fornito per ciascun tipo di trattamento dei valori della resistenza allo strappo che hanno dimostrato la dipendenza tra tale resistenza e la rugosità dei provini e di conseguenza la relazione che lega tale resistenza al tipo di trattamento superficiale. In ultimo da 10 dei 40 provini di calcestruzzo sono stati ricavati 10 campioni di dimensione 60x20x17 cm e testati, grazie ad un particolare setup, con prove di delaminazione di tipo statico. Il valore della forza di delaminazione di ciascuna prova è stato messo in relazione con il valore della rugosità media rilevato nella campagna profilometrica evidenziando come tali valori siano legati da una relazione di tipo lineare. Grazie alla campagna sperimentale è stato possibile in primo luogo determinare un indice di rugosità che può essere utilizzato con efficacia per descrivere la rugosità superficiale del calcestruzzo e stabilire dei valori minimi di accettabilità per l’applicazione dell’FRP. E’ stato inoltre possibile correlare tale indice a varie tecniche di trattamento superficiale ed associare a ciascuna di esse un giudizio oggettivo frutto di un indagine scientifica anziché di mere osservazioni visive e soggettive. La varietà di prove, distruttive e non, effettuate ha inoltre permesso di evidenziare il legame fra i trattamenti superficiali l’indice di rugosità e l’efficacia dell’applicazione del composito.