Il tondo per cemento armato è fuori, la fibra è dentro: Valley Metro termina le lastre della metropolitana leggera per l'ultima estensione

Oct 14, 2023

Le estensioni della metropolitana leggera interrompono gli affari e il traffico. L’uso di tondini di acciaio per rinforzare il cemento sotto i binari rallenta ulteriormente il processo, aumentando al contempo le preoccupazioni in materia di sostenibilità e sicurezza dei lavoratori. Quindi Valley Metro ha utilizzato un'alternativa sulla sua attuale estensione nord-ovest.

Il cemento fibrorinforzato fa esattamente quello che promette: sostituisce una gabbia di tondo per cemento armato da mezzo pollice con fibre di acciaio, vetro, ceramica, carbonio o polimero delle dimensioni di uno spillo da cucire mescolate nel calcestruzzo.

"L'area del cemento fibrorinforzato è un'area piuttosto matura; è in uso da più di 40 o 50 anni", ha affermato il responsabile del progetto Barzin Mobasher della School of Sustainable Engineering and the Built Environment dell'Arizona State University. "E ora, quando guardiamo alle questioni della sostenibilità e dell'efficienza dei materiali concreti, è diventato piuttosto rilevante."

La tecnica fa risparmiare peso, riduce la corrosione, riduce di un quinto l’uso del cemento e blocca le crepe a livello microscopico.

"Non lasciamo che la fessura cresca e si allarghi in modo da diventare una grande buca o una separazione importante perché, una volta che si crea, si verificano problemi di corrosione, problemi di durabilità e altri problemi significativi", ha affermato Mobasher.

Valley Metro ha scelto polipropilene e fibre di acciaio per i suoi 1,5 miglia di binari, che le squadre hanno completato all'inizio di maggio. Ha accettato il rinforzo in fibra proposto a seguito di test di fatica condotti dal Laboratorio Strutturale e dei Materiali dell'ASU simulando 45 anni di servizio a carichi superiori a quelli previsti.

Il calcestruzzo resiste bene alle forze che lo comprimono o lo comprimono, ma cede rapidamente alle forze che lo flettono o lo allungano, come la tensione. Questo è un problema perché il calcestruzzo si restringe naturalmente e le piastre dei binari supportano le rotaie che subiscono la loro stessa tensione.

Il rinforzo del calcestruzzo con armature riduce la propagazione delle crepe e consente al calcestruzzo di sostenere i carichi dopo la comparsa delle crepe.

"Molti dei problemi sugli impalcati dei ponti o sulle autostrade - il rumore sulle autostrade - è che, una volta che queste giunture si rompono, sono libere di spostarsi l'una accanto all'altra", ha detto Mobasher. "Quindi ora ci sono degli intoppi e fondamentalmente non hai un flusso di traffico molto regolare."

In effetti, la fessurazione è una qualità talmente presunta delle lastre di cemento che i costruttori tagliano i giunti di controllo con seghe a lama diamantata per limitarne la diffusione.

Mobasher preferisce provare a fermare le crepe prima che siano visibili, anche come fratture sottili.

"Le crepe spesso iniziano come piccole micro-fessure", ha detto. "E l'opportunità qui è che, se riesco a impedire a queste micro-fessure di collegarsi tra loro, posso effettivamente aumentare la resistenza del materiale."

La produzione di barre d’armatura produce un’impronta di carbonio notevole e l’utilizzo del rinforzo delle barre d’armatura richiede settimane di personale che lavora in posizioni precarie, posando le barre, saldandole insieme e mettendo a terra i componenti.

Mobasher afferma che il calcestruzzo fibrorinforzato è più semplice, più sicuro e richiede una frazione del tempo.

"È come la differenza tra qualcosa che è stato realizzato in fabbrica, consegnato al cantiere e versato invece di fare tutto il lavoro sul posto di lavoro", ha detto.

Ha aggiunto che, considerati i 500 milioni di tonnellate di tondo per cemento armato e i 20-30 miliardi di tonnellate di cemento utilizzati in tutto il mondo, il rinforzo in fibra è davvero il “frutto a portata di mano” delle tecniche di costruzione, dal punto di vista della sostenibilità.

"E se riusciamo a sviluppare sistemi di rinforzo sostenibili e a ripensare le metodologie sviluppate più di 100 anni fa, questo è ciò che dobbiamo fare."