Utilizzare le fibre aramidiche in edilizia

Che cos'è la fibra aramidica

La fibra aramidica, nota anche come aramide o kevlar, è un materiale di grande interesse che deriva dalla lavorazione di poliammidi aromatiche.

Originariamente sviluppata negli Stati Uniti, si caratterizza per le sue eccezionali proprietà, tra cui una notevole resistenza alla trazione, un peso specifico ridotto e una notevole tenuta al taglio e agli impatti.
Le fibre aramidiche rivestono un ruolo cruciale come componenti di rinforzo all'interno dei materiali compositi, comunemente noti come FRP, acronimo di "Fiber Reinforced Polymers".

Questi materiali trovano ampio impiego nel settore edilizio, contribuendo al consolidamento strutturale e all'incremento della capacità di resistenza sismica di edifici realizzati in muratura o cemento armato.

I compositi a base di aramide vengono denominati con l'acronimo AFPR.
Oltre alla fibra aramidica, vengono spesso impiegate altre tipologie di rinforzo, tra cui la fibra di carbonio, la fibra di vetro e la fibra di acciaio.

Aramid fiber: caratteristiche del materiale

Le aramidi sono una categoria di fibre derivanti dalla lavorazione di poliammidi aromatiche, da cui il loro nome, che fa riferimento alle caratteristiche chimiche (ARomatic polyAMIDes).

Nonostante siano legate ai nylon, che sono poliammidi alifatiche, le aramidi si distinguono per una differenza: la catena di carbonio alifatico è sostituita da gruppi aromatici, un cambiamento che conferisce a queste fibre eccezionali proprietà, tra cui una notevole resistenza al calore e performance meccaniche elevate.

Connessione strutturale costituita da barra tonda in fibra aramidica Sacen

I tessuti aramidici presentano un notevole vantaggio in termini di peso rispetto a materiali come l'acciaio, il poliestere e il carbonio, mantenendo allo stesso tempo una parità di resistenza.


Il tessuto aramidico infatti pesa solamente un quinto rispetto all'acciaio, la metà rispetto al poliestere e un quarto rispetto al carbonio. Inoltre, mantiene inalterate la maggior parte delle loro proprietà fisiche anche dopo essere state esposte a temperature elevate.

Ciclo di produzione delle fibre aramidiche

Il processo di produzione delle fibre aramidiche è simile a quello impiegato per altre fibre polimeriche. Queste sono il risultato della polimerizzazione di due monomeri all'interno di un reattore a solvente.

Una volta completata la polimerizzazione, il polimero risultante viene separato dal solvente attraverso un processo di coagulazione e quindi lavato con acqua.

Successivamente, viene disciolto in una soluzione acida, da cui si ottiene il filato che viene poi lavato per neutralizzare l'effetto dell'acido solforico. Infine, viene asciugato per ottenere un filato continuo.

Prodotti in fibre aramidiche Mates Italiana

Questo processo di produzione permette di ottenere due diverse varianti di fibre aramidiche, conosciute come Nomex e Kevlar.
La fibra aramidica Nomex, la prima ad essere sviluppata, trova ampio impiego per produrre indumenti antifiamma e presenta una tenacità media.

La fibra di Kevlar, di colore giallo e sviluppata in tempi più recenti, è impiegata per produrre indumenti resistenti al taglio e al proiettile, oltre che in applicazioni industriali, grazie alla sua notevole resistenza al calore e alle fiamme.

Vantaggi delle fibre aramidiche

L'aramide trova applicazioni in una vasta gamma di settori, spaziando dall'industria aerospaziale al campo edilizio. I vantaggi sono:

• elevata resistenza a trazione: queste fibre si distinguono per la notevole resistenza a trazione, con valori che si collocano tra le fibre di carbonio e le fibre di vetro, superando di circa dieci volte la resistenza dell'acciaio;
  
  
• tenuta a lungo termine sotto carico: l'aramide mantiene la sua capacità di sopportare carichi per periodi prolungati senza subire deformazioni significative;
  
  
• modulo elastico elevato: la fibra presenta un alto modulo elastico, il che significa che può conservare la sua forma originale anche quando sottoposta a sforzi intensi;
  
  
• resistenza alle alte temperature e al fuoco: questo materiale mantiene le sue proprietà fisiche anche in presenza di temperature elevate e in situazioni di esposizione al fuoco, contribuendo alla sicurezza strutturale;
  
  
• resistenza all'usura: l'aramide è in grado di resistere all'usura nel corso del tempo, garantendo una lunga durata e una buona affidabilità;
  
  
• resistenza al taglio: questo materiale offre una notevole resistenza al taglio, contribuendo a preservare la sua integrità strutturale;
  
  
• notevole maneggevolezza: grazie alla sua versatilità, l'aramide può essere facilmente lavorato e adattato a diverse esigenze strutturali;
  
  
• basso peso specifico: nonostante le sue eccezionali proprietà, l'aramide presenta un peso specifico inferiore rispetto a molte altre alternative, contribuendo a una maggiore efficienza.
  
  
  

Fibre aramidiche: soluzioni

I prodotti compositi fibrorinforzati con l'impiego di fibre aramidiche offrono molteplici applicazioni:

• nastri a barra piatta in fibra aramidica: questi nastri trovano impiego nel restauro di antiche costruzioni, fornendo un metodo efficace per la realizzazione di ancoraggi solidi e affidabili;
  
  
• tessuti di rinforzo con fibre aramidiche: questi tessuti costituiscono una componente essenziale per il rinforzo e il consolidamento di una vasta gamma di strutture, tra cui quelle in muratura, legno e calcestruzzo;
  
  
• connettori a base di fibra aramidica: questi connettori sono una soluzione ideale per la creazione di ancoraggi e interconnessioni strutturali all'interno dei sistemi di rinforzo basati su tessuti compositi.

Un intervento di rinforzo strutturale che utilizza le fibre aramidiche assume una natura principalmente locale, rendendo possibile l'accesso ai benefici del Sismabonus, incentivo fiscale dedicato a favorire interventi di miglioramento sismico.

Tipologia di fibra aramidica

L'azienda Sacen S.r.l. offre una gamma di soluzioni di rinforzo strutturale, sia in fibra aramidica che in fibra di carbonio. Uno dei loro metodi, SACEN COMPOSITE SYSTEM 'A', fa uso di tessuti unidirezionali in fibra aramidica FRP.

Questo approccio è particolarmente indicato per il restauro, il rinforzo strutturale e il potenziamento della capacità di resistenza di elementi strutturali che potrebbero essere sottodimensionati o danneggiati.

Fibre aramidiche Sacen

Questo metodo è efficace nel migliorare la capacità di resistenza a varie sollecitazioni, tra cui quelle sismiche, dinamiche e impulsive.

Può essere applicato con successo per ottimizzare le caratteristiche strutturali di una vasta gamma di elementi, tra cui murature portanti, sistemi voltati, strutture in pietra e opere in legno.

L'obiettivo principale è garantire una maggiore stabilità e sicurezza strutturale, contribuendo a preservare e migliorare le prestazioni delle costruzioni.

Fibra aramidica per il rinforzo strutturale

Le fibre aramidiche di Mates Italiana Srl, che costituiscono la base del tessuto kevlar/aramidico, appartengono a una categoria speciale di fibre sintetiche.

Le loro proprietà chimiche conferiscono una resistenza straordinaria, rendendole estremamente robuste sia in termini di resistenza al calore che allo sfregamento.

Kevlar, marchio DuPont, rappresenta la migliore fra le fibre aramidiche attualmente disponibili sul mercato, scelta dall'azienda per la sua elevata capacità di assorbire l'umidità.

Fibre aramidiche Mates Italiana

Le fibre aramidiche trovano largo impiego nell'industria dei compositi avanzati, sia da sole che in combinazione con altri rinforzi ad alte prestazioni, come la fibra di carbonio.

Sono in grado di resistere non solo al calore e alle fiamme ma anche alla perforazione e all'abrasione. Inoltre, vengono utilizzate per mitigare i danni causati dagli urti, contribuendo a prevenire la rottura dei materiali.