Le fibre di carbonio

Cosa sono e a cosa servono

Per realizzare le fibre di carbonio si utilizza un polimero chiamato poliacrilonitrile. Questo viene sottoposto a diversi processi termici che avvengono ad temperature molto elevate, in questo modo il materiale subisce una trasformazione chimica e strutturale: le catene molecolari del carbonio si sistemano orientandosi secondo l'asse della fibra, dando così al materiale una robustezza molto elevata.

Nel settore aerospaziale le fibre di carbonio sono impiegate già dagli anni cinquanta, oggi questo materiale è utilizzato anche nell'industria tessile e nel settore automobilistico, ad esempio nella Formula 1 per i freni della automobili. Le fibre di carbonio sono adoperate per gli usi più svariati, dall'industria ittica all'arredamento, nella costruzione delle casse per gli orologi, per il filtraggio di gas a temperature elevate, nei recipienti che contengono gas compressi e infine nell'edilizia.

Le fibre di carbonio

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Caratteristiche

fibre di carbonioLe caratteristiche chimiche e fisiche delle fibre di carbonio possono essere molto variabili, per fare un esempio consideriamo il modulo di elasticità. Il suo valore può andare da un minimo di 350 kg/cm2 ad un massimo di 7000 kg/cm2, in altre parole si passa da un valore corrispondente a quello dell'alluminio o delle fibre di vetro ad un valore che è tre volte più grande di quello dell'acciaio.

Grazie alla elevata resistenza chimica, alle ottime prestazioni e caratteristiche meccaniche e alla resistenza alla corrosione, le fibre di carbonio sono un materiale che sta diventando sempre più utilizzato nel settore edilizio. A queste caratteristiche si aggiunge una importante resistenza a strappo, anche in presenza di superfici non planari e supporti non omogenei, il tutto a fronte di uno spessore di pochi millimetri ed un peso molto basso. Le fibre di carbonio si prestano molto bene ad essere adoperate anche in ambienti molto umidi, grazie alla loro bassissima percentuale di assorbimento dell'acqua.

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    Impiego nell'edilizia

    Nell'ambito delle costruzioni di tipo civile, le fibre di carbonio vengono utilizzate solitamente per armare altri materiali, come ad esempio il calcestruzzo o il legno e per rinforzare gli elementi strutturali già esistenti di un edificio. Per l'armatura si adoperano principalmente reti o barre ottenute dalle fibre di carbonio tramite lavorazioni e tecnologie di diverso tipo. Il valore elevato del rapporto "resistenza/modulo di elasticità" rende l'aspetto della presollecitazione molto interessante. Ponti strallati o presollecitati possono essere trovati già in molte parti del mondo.

    Anche l'utilizzo come rinforzo per infrastrutture danneggiate o deteriorate risulta essere molto efficace. I rinforzi in fibra di carbonio si applicano in modo semplice e con rapidità e finora hanno dato risultati eccellenti.

    La qualità che è maggiormente apprezzata in edilizia e che ha rivoluzionato il settore è il valore elevato del rapporto tra resistenza e peso dei materiali costituiti da fibre di carbonio.

    Questa caratteristica permette di eseguire con molta facilità il rinforzo flessionale delle colonne ed il confinamento, impiegando tessuti realizzati con questo materiale ed imbevuti di resina, ottenendo un'altissima resistenza delle strutture rinforzate a fronte di un incremento di peso quasi nullo.

    Anche in questo caso gli impieghi che possiamo trovare sono molto numerosi:

    - rinforzi per pilastri, ciminiere, pile di ponte e per un'ampia gamma di strutture compresse con un notevole aumento della capacità di resistere alla compressione ed un incremento della duttilità. Questo tipo di intervento è indicato in particolar modo per ottenere un effetto antisismico senza aumento del peso delle strutture.

    - Rinforzi di travi e solai, ovvero di strutture inflesse ottenendo così un buon aumento della portanza, e una redistribuzione delle tensioni eliminando le interruzioni causate da eventuali fessurazioni.

    - Supporto a strutture con lesioni per ricucire archi e volte in muratura, parti fuori piombo, cupole e molto altro.


    Le fibre di carbonio: Conclusione

    utilizzo fibre carbonioLe grande varietà dei possibili campi di applicazione, la durabilità, la resistenza e la facilità d'impiego delle fibre di carbonio, ne fanno un materiale sempre più utilizzate e diffuso. Vale la pena comunque sottolineare come, nonostante l'ampio uso, non ci sia ancora una normativa che ne indichi chiaramente i metodi di verifica.

    L'unico documento a cui si può fa riferimento è il "DT 200/2004", un documento tecnico pubblicato dal C.N.R. che può servire però solo come punto di riferimento per la progettazione, ma non include veri e propri sistemi di controllo.



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