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FRCM - Compositi fibrorinforzati a matrice inorganica per il rinforzo strutturale: caratteristiche, vantaggi e normativa di riferimento


Il Ministero conferma la scadenza del 30 giugno 2021 per l'obbligatorietà del CVT - Certificato di Valutazione Tecnica obbligatorio per poter commercializzare gli FRCM. Cosa devono fare (e sapere) i Fabbricanti e i Responsabili di Cantiere alla luce della nuova normativa
FRCM - Compositi fibrorinforzati a matrice inorganica per il rinforzo strutturale: caratteristiche, vantaggi e normativa di riferimento
Caratteristiche dei sistemi FRCM

I sistemi FRCM, acronimo di “Fiber Reinforced Cementitious Matrix”, sono materiali compositi costituiti da fibre di varia natura (carbonio, vetro, arammide, basalto, PBO, acciaio ad alta resistenza) inserite all'interno di matrici inorganiche, tipicamente malte a base calce o cementizie. 

Gli FRCM derivano dalla combinazione di una fase fibrosa resistente a trazione inglobata in una matrice inorganica in grado far aderire il sistema di rinforzo al supporto da consolidare. Sono sistemi da realizzare direttamente in situ per il rinforzo strutturale di opere esistenti in muratura o in conglomerato cementizio armato. 

Materiali fibrorinforzati in edilizia: il motivo della loro rapida espansione

Come i sistemi CRM (Composite Reinforced Mortar), FRP (Fiber Reinforced Polymer), FRC (Fiber Reinforced Concrete), anche i sistemi FRCM fanno parte della grande famiglia dei materiali compositi per il rinforzo strutturale e stanno trovando in Italia una diffusione sempre maggiore. 

L'esigenza crescente di profondi e capillari interventi di riqualificazione degli edifici esistenti (l'Italia è dopo la Spagna il paese con il patrimonio edilizio più vecchio in Europa) e gli eventi sismici che hanno colpito la penisola italiana nell'ultimo decennio, hanno aumentato la necessità di intervenire sul patrimonio esistente con azioni mirate alla riduzione del rischio sismico e alla prevenzione di potenziali situazioni di pericolo

I materiali compositi hanno numerosi vantaggi rispetto alle tecniche più tradizionali, tra cui:

- facilità di posa
- adattabilità a diverse geometrie strutturali
- elevate prestazioni meccaniche 

Cosa richiede la normativa

Come noto tra il 2020 e il 2021 scatta l'obbligo per tutti i Fabbricanti di fibrorinforzati di essere in possesso del CVT - Certificato di Valutazione Tecnica - per poter commercializzare in Italia i propri sistemi per il rinforzo strutturale.
 
Per i sistemi FRP (in carbonio, vetro o arammide) e sistemi FRC è già scattata l'obbligatorietà del CVT.
Mentre per i sistemi CRM (29 maggio 2021), FRP in acciaio e basalto (29 maggio 2021) e FRCM (30 giugno 2021) ci troviamo nel periodo transitorio che consente ai Fabbricanti la conclusione delle procedure di qualificazione dei loro prodotti. 
 
In questo articolo ci concentreremo su caratteristiche, vantaggi e normativa di riferimento relativa agli FRCM.

Elementi che compongono gli FRCM e le loro limitazioni geometriche

Le caratteristiche degli FRCM sono descritte nelle Linee Guida pubblicate dal Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici

Nei sistemi di rinforzo FRCM la matrice inorganica, a base di cemento o di calce, viene rinforzata con reti realizzate con fibre continue di una o più delle seguenti tipologie di materiali:

- acciaio ad alta resistenza;
- arammide;
- basalto;
- carbonio;
- poliparafenilenbenzobisoxazolo (nel seguito PBO);
- vetro AR.

Nel sistema FRCM possono essere presenti anche componenti organiche (la cui percentuale complessiva in peso non può essere superiore al 10% del legante inorganico), quali:

- promotori di adesione rete-matrice;
- additivi per il miglioramento delle proprietà reologiche (di presa, ecc.) della matrice;
- componenti aggiunte in situ per promuovere l'adesione “fresco su fresco”.

All'aumentare della percentuale complessiva delle componenti organiche, il sistema FRCM può conseguire un decadimento delle proprietà di permeabilità, durabilità e di comportamento al fuoco.

Per quanto riguarda le modalità di applicazione dei sistemi di rinforzo FRCM, lo spessore è compreso, nel caso di una singola rete, tra 5 e 15 mm, al netto del livellamento del supporto. Nel caso di più reti lo spessore massimo non può essere superiore a 30 mm. La distanza netta tra il contorno dei fili o dei trefoli, nelle direzioni in cui sono presenti, non può essere superiore a due volte lo spessore della malta e comunque non può essere maggiore di 30 mm.

FRCM: impieghi in edilizia e vantaggi

I sistemi FRCM, analogamente a quelli FRP, vengono impiegati per gli interventi di consolidamento e rinforzo strutturale su edifici esistenti sia per le strutture in muratura sia per quelle in cemento armato.
 
Nel caso di edifici in muratura, i sistemi FRCM possono essere impiegati per il rinforzo a flessione e taglio di pannelli murari e per evitare meccanismi locali di collasso. In elementi curvi, quali archi e volte, possono essere facilmente applicati sulla superficie estradossale e/o intradossale (opportunamente collegati da connettori), per incrementarne la duttilità e la resistenza. Sono inoltre impiegati per la realizzazione di cordolature di piano e per il confinamento di pilastri e colonne in muratura.
 
Nel caso di edifici in cemento armato, i sistemi FRCM possono essere impiegati per il rinforzo a flessione e taglio di travi portanti e setti in c.a. Vengono inoltre impiegati per il confinamento di pilastri in c.a., al fine di aumentare la capacità portante e la duttilità degli stessi, e per il rinforzo dei nodi trave-pilastro.
 
Gli FRCM offrono un ampio numero di vantaggi. Oltre a quelli forniti anche dai sistemi FRP, quali:
  1. elevato rapporto resistenza/peso, 
  2. facilità di applicazione
  3. ridotta invasività dell'intervento
gli FRCM garantiscono anche: 
  1. Migliore resistenza al fuoco e alle alte temperature 
  2. Maggiore compatibilità ai supporti murari 
  3. Elevata traspirabilità
  4. Facilità di installazione da parte delle maestranze “tradizionali”.
FRCM: prove di qualificazione per il rilascio del CVT

Come anticipato in apertura, le Linee Guida relative alla qualificazione delle quattro principali tipologie di materiali compositi ad uso strutturale - FRP, FRCM, CRM ed FRC - sono state approvate nel 2019: tra il 2020 e il 2021 scatta l'obbligo per tutti i Fabbricanti di essere in possesso del CVT - Certificato di Valutazione Tecnica - per poter commercializzare in Italia il proprio prodotto. 

Per gli FRCM l'obbligo scatta a partire dal 30 giugno 2021

Per ottenere il CVT, il Fabbricante deve fare eseguire tutte le prove di qualificazione (prove iniziali di tipo) ad apposito Laboratorio Autorizzato che emette specifico Rapporto di Prova e lo invia direttamente al STC.

Le prove sugli FRCM vengono eseguite sulla base delle specifiche Linee Guida per l'identificazione, la qualificazione e il controllo per l'accettazione in cantiere, approvate dal Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici per garantire qualità e sicurezza delle opere e delle infrastrutture.

Questo l'elenco delle prove di qualificazione degli FRCM che il Fabbricante deve far eseguire presso apposito laboratorio ufficiale autorizzato.
 
PROVE DI TIPO MECCANICO SU FRCM
  • Prove di trazione su rete (tessuto)
  • Prove di trazione su provini di FRCM
  • Prove di trazione in presenza di sovrapposizione di reti
  • Prove di trazione sulle fibre d'acciaio dopo la piegatura
PROVE DI DURABILITÀ SU FRCM
  • Provini non condizionati (“di riferimento”)
  • Resistenza a cicli di gelo-disgelo
  • Resistenza all'umidità
  • Resistenza agli ambienti salini
  • Resistenza agli ambienti alcalini
  • Comportamento alle sollecitazioni termiche
  • Resistenza agli ambienti salini delle fibre in acciaio dopo la piegatura
CertiMaC in qualità di laboratorio ufficiale autorizzato dal Consiglio dei Lavori Pubblici esegue per il Fabbricante tutte le prove di qualificazione (prove iniziali di tipo) e rilascia apposito certificato di prova per l'ottenimento del CVT.
 
Le competenze e l'esperienza di CertiMaC nella certificazione dei materiali

CertiMaC ha sviluppato nel corso degli anni diverse competenze e progettualità sul tema della scienza e della certificazione dei materiali da costruzione.
 
Oltre ad essere Laboratorio Autorizzato dal CSLP ad operare nell'ambito della qualificazione di materiali compositi ad uso strutturale del tipo FRP, CRM, FRCM e FRC, CertiMaC è Organismo Notificato n°2685 da MISE e Commissione EU ai sensi del Reg.to CPR(EU) 305/'11 per il rilascio della marcatura CE di più di 30 famiglie di prodotti da costruzione. 

FRCM: come orientarsi tra adempimenti, prove di laboratorio e scadenze

Per aiutare i produttori di materiali a orientarsi tra adempimenti, prove di laboratorio e scadenze, gli esperti della Divisione Materiali di CertiMaC hanno predisposto un e-book scaricabile gratuitamente:

>> SCARICA E-BOOK
"Qualificazione dei materiali compositi ad uso strutturale"

>> Leggi l'Editoriale su Compositi Magazine a cura di CertiMaC

>> Guarda il webinar realizzato in collaborazione con Compositi Magazine:
Materiali compositi innovativi per il rinforzo strutturale: FRP, FRCM, CRM e FRCIter di qualificazione prodotto e accettazione in cantiere: cosa bisogna sapere alla luce della nuova normativa.” 
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