materiali compositi / composite materials
Le fibre di carbonio e aramidiche nell’edilizia di recupero e nel consolidamento strutturale Nell’ambito specifico dell’ingegneria strutturale, del restauro e del recupero e consolidamento dell’opera edilizia, vengono impiegati anche i materiali compositi. Iniziamo parlando della fibra di carbonio che è ottenuta mediante un processo di pirolisi in una serie di forni a 1500°C che trasforma un polimero organico precursore poliacrylonitrile (PAN) in carbonio sotto forma di sottilissimi filamenti di colore nero, con una catena molecolare molto lunga e ordinata. La fibra di carbonio subisce dei trattamenti superficiali specifici, per favorire i diversi procedimenti di lavorazione; viene trattata inoltre con un agente di pontaggio per ottimizzarne la bagnabilità e l’aderenza da parte della resina. I filamenti vengono raggruppati in cordoni,
roving, il cui titolo è indicato da un’unità K, che corrisponde a 1000 filamenti; il titolo 3K significa che il roving, o filato è composto da 3000 filamenti primari. Il roving è il filato utilizzato nella produzione di tessuti, nelle varie grammature e composizioni. Oltre a questa finalità il roving viene usato nella costruzione di corpi cilindrici con la tecnica di avvolgimento detta filament winding. Filamenti di carbonio raggruppati invece in grossi fasci, costituiscono il rinforzo continuo di tubi e profilati ottenuti per poltrusione. La fibra di carbonio è disponibile anche tagliata in fibrette: chopped strands, oppure macinata: milled fibres, utilizzate nel rinforzo di masse da colata. Le fibre vengono prodotte in diverse qualità: il tipo HT, definito anche HS, che è il modulo standard caratterizzate da
Carbon and aramid fibres for the recovery and structural consolidation in building industry Matteo Bosi - Prochima
In the specific areas of the structural engineering, of the restoration and recovery/ consolidation of the building work, composite materials are used too. The carbon fibre is dealt with first of all, which is obtained from a pirolysis process in a range of ovens at 1500°C, which turns the polyacrylonitrile precursor organic polymer (PAN) into carbon in the form of very thin and black filaments with a very long and regular molecule chain. The carbon fibre undergoes specific surface treatments to favour different processes; it is also treated with a bridging agent to optimize the resin wetting and adhesion properties. The filaments are grouped in cords, rovings whose count is shown by a K unit, standing
for 100 filaments; the 3 K count means that the roving or yarn is based on 3000 primary filaments. The roving is the yarn used for the production of fabrics, in all their basic weights and compositions. Beside this scope, the roving is used for the construction of cylinder bodies by a winding technique, which is called filament winding. The carbon filaments which are grouped in large bundles, represent the continuous reinforcement of pipes and sections obtained through pultrusion. The carbon fibre is available even cut out into small fibres: chopped strands or ground fibres, such as milled fibres, used for the reinforcement of cast mass flow. Fibres are manufactured in various qualities: the HT type, also called HS which is the standard modulus, featuring
ecochimica per edilizia • green chemicals for buildings n. 1 - 2012
Matteo Bosi Prochima
buona tenacità e resistenza a trazione. Il tipo HM (alto modulo), con minor allungamento a rottura, ma con un modulo più elevato. Vi è anche il tipo UHM (ultra alto modulo) di costo elevatissimo. Tratteremo qui la fibra HT (alta tenacità o alta resistenza) normalmente utilizzata come rinforzo nelle costruzioni in composito con matrice epossidica e vinilestere. Le fibre HM e UHM sono generalmente disponibili in stato di preimpregnato, ed il loro impiego è limitato a settori molto specializzati. Le qualità della fibra di carbonio Il carbonio è sinonimo di alta tecnologia, espressione dei sistemi avanzati. Si distingue da ogni altro materiale anche per il singolare aspetto; uno stratificato in
high strength and tensile strength. The HM type (high modulus) with lower elongation at break, but with higher modulus. There is also a UHM type (ultra high modulus), which is very expensive. In this paper, the HT fibre is dealt with (high strength or resistance), which is usually used as a reinforcement in the composite based constructions with epoxy and vinylester matrix. The HM and UHM fibres are generally available as prepregs versions and their use is restricted to highly specialized sectors.
The carbon fibre quality standard Carbon means high technology, the evidence of advanced systems. It stands out among any other material even due to its peculiar aesthetic properties; a carbon fibre lay-up clearly shows its weft which is highlighted by various black hues together with a special depth effect due to refraction, which cannot be given by any other material. The outstanding feature of the 33