Il CFRP — Polimero Rinforzato con Fibra di Carbonio — è un composito di fibre di carbonio ad alta resistenza immerse in una matrice epossidica indurita. Applicato sulla superficie di un elemento strutturale esistente, aggiunge capacità di trazione esattamente dove l'elemento ne ha bisogno, trasformando una trave, soletta, colonna o parete sottodimensionata in una che soddisfa i carichi attuali. Questo avviene senza la demolizione, i tempi di fermo e l'aumento di peso proprio che i metodi tradizionali comportano.
Perché la fibra di carbonio?
Il vantaggio risiede nel materiale stesso. La fibra di carbonio ha una resistenza a trazione diverse volte superiore a quella dell'acciaio strutturale con circa un quinto del peso e non si corrode. Un laminato spesso solo un millimetro può sostituire una piastra d'acciaio molte volte più pesante. Poiché il rinforzo è sottile e leggero, può essere installato a mano, in alto e in spazi ristretti dove imbullonare piastre d'acciaio sarebbe poco pratico.
Come funziona
Il rafforzamento si basa sull'adesione tra il composito e il substrato. La fibra sopporta la trazione; l'adesivo epossidico trasferisce lo stress dal calcestruzzo alla fibra attraverso l'area incollata. La struttura esistente deve pertanto essere sana: materiale incoerente, latitanza e contaminazione vengono rimossi, la superficie viene levigata per esporre gli aggregati e viene applicato un primer affinché la resina di impregnazione possa aderire. Quando il sistema indurisce, l'elemento e il CFRP agiscono in modo composito come un unico corpo.
Dove viene utilizzato
Le applicazioni tipiche includono: aumento della capacità di carico vivo di travi di ponti e solette di parcheggi; ripristino della capacità persa a causa di corrosione o impatto; aggiunta di resistenza a flessione o taglio dopo un cambio di destinazione d'uso; confinamento di colonne per migliorare duttilità e capacità assiale; e adeguamenti sismici. Il CFRP funziona su calcestruzzo armato, calcestruzzo precompresso, acciaio, muratura e legno.
Due forme comuni
Il sistema si presenta principalmente come tessuto flessibile (anche detto foglio o fascia), che viene saturato con resina in cantiere e si adatta a forme curve e irregolari, e come piastra rigida pre-indurita (striscia laminata), che viene incollata su intradossi piani per un rafforzamento flessionale efficiente. La scelta tra di essi è oggetto di una guida apposita.
Vantaggi e limiti
I vantaggi sono la velocità, il peso aggiunto minimo, la resistenza alla corrosione e quasi nessuna modifica alle dimensioni o agli ingombri dell'elemento. Anche i limiti contano: il CFRP è un rinforzo a trazione incollato in superficie, quindi l'elemento esistente deve avere sufficiente capacità a compressione di partenza; le prestazioni dipendono fortemente dalla preparazione della superficie e dall'abilità dell'installatore; e la fibra di carbonio nuda perde resistenza al fuoco, quindi le strutture con requisiti di resistenza al fuoco necessitano di rivestimenti protettivi o lastre. La progettazione dovrebbe sempre seguire un codice riconosciuto come ACI 440.2R ed essere eseguita da un ingegnere qualificato.
Utilizzato entro questi limiti, il rafforzamento con CFRP è uno dei modi più rapidi e meno invasivi per prolungare la vita utile di una struttura esistente.