Introduzione alle applicazioni alle fibre di basalto
Le fibre di basalto sono note da molti anni nel mondo dei compositi, specialmente in paesi extra-CEE, come gli ex paesi URSS e la CINA. Il loro campo di applicazione è ampio e si trovano descritti impieghi nel settore meccanico, siderurgico, militare, aeronautico e delle costruzioni.
Le fibre di basalto sono note da molti anni nel mondo dei compositi, specialmente in paesi extra-CEE, come gli ex paesi URSS e la CINA. Il loro campo di applicazione è ampio e si trovano descritti impieghi nel settore meccanico, siderurgico, militare, aeronautico e delle costruzioni.
La possibilità di resistere fino a temperature di ca. 600 °C rende le fibre di basalto applicabili in molti contesti di isolamento termico e protezione da incendi, in molti casi sostituibile alle fibre di vetro o di carbonio.
Le fibre di basalto presentano ottime performance meccaniche, buona resistenza a trazione, ottima resistenza alla corrosione, sia sotto forma di tessuti, sia per processi di poltrusione, produzione di preimpregnati o semplicemente nella forma chopped.
Nella forma di filato (yarn) il prodotto può essere impiegato per la produzione di tessuti, nastri isolanti, guaine. Come nel caso di altre fibre composite, i filati ritorti in un’unica direzione vengono definiti “single yarns”, e quelli in direzione sinistra e destra vengono definiti “S-twist yarn” e “Z-twist yarn” rispettivamente. Diversi single yarns avvolti insieme vengono chiamati “plied” o “bilance yarns”. Un filato di basalto standard può avere diametri del filamento da 6 a 16µm con una densità lineare in tex da 33 a 4800. Il trattamento superficiale del filamento può essere di tipo epossidico (più comune in assoluto) oppure vinylester, fenolico, poliestere, etc.
Dai filati si possono ottenere anche corde, impiegate per resistere a calore o ad ambienti acidi / alcalini. Una speciale applicazione delle corde può essere quella di rinforzo strutturale di murature storiche o danneggiate da eventi sismici.
I filamenti di basalto tagliati a lunghezze prefissate vengono definiti chopped e possono essere trattati in superficie al fine renderli flottanti in acqua, rendendoli particolarmente adatti ad essere amalgamati con miscele di acqua e altri additivi delle costruzioni per scopi di produzione di lastre prefabbricate o prodotti similari o per il rinforzo di asfalti.
Le fibre chopped vengono inserite anche in prodotti come freni, frizioni, piastre di vario tipo per applicazioni meccaniche. In genere, per quanto riguarda il settore delle costruzioni, tra i benefici dell’impiego delle fibre chopped si possono elencare:
• Minor formazione di microfessure
• Aumento della resistenza flessionale
• Aumento della resistenza a fatica de cemento
• Aumento della resistenza alle basse temperature
• Aumento della resistenza superficiale del cemento
Le lunghezze delle fibre chopped più diffuse sono di 6, 12 e 24 mm.
I tessuti in basalto vengono adottati per le loro eccellenti prestazioni meccaniche, come elementi di protezione dalla radiazione elettromagnetica, realizzazione di cortine proteggi fuoco, materiale di base per la produzione di maniche filtranti. I diametri dei filamenti più adottati per i tessuti variano da i 9 a 13 µm con grammature che vanno 100 a 660 g/m2.
I tessuti multi assiali sono creati per applicazioni in cui vengono richieste buone prestazioni meccaniche in varie direzione. I più comuni sono i biassiali 0°/90° o -45°/+45° o i quadri assiali 0°/90°/+45°/-45° che vengono ora sempre più applicati nel settore del rinforzo strutturale di edifici. Vengono anche adottati per rinforzo di pale eoliche, serbatoi, nel settore automobilistico, dei treni ad alta velocità, aeronautica, attrezzature sportive e per la produzione di giubbotti antiproiettili.
I tessuti in basalto unidirezionale sono materiali in basalto più impiegati per il rinforzo di costruzioni con una grammatura variabile da 150 a 650 g/ m2. La larghezza del tessuto adottata è in genere di 50 cm.
I tondini in basalto sono molto diffusi all’estero e hanno trovato in Italia sinora una bassa diffusione. Sono disponibili con superficie nuda oppure quarzata per migliorarne l’aderenza o addirittura con un nucleo interno di acciaio. Con i tondini si possono realizzare prodotti come pannelli, barriere, passerelle, pavimenti, angoli di facciate e molti altri componenti strutturali.
Grazie alle loro proprietà elettricamente isolanti, i tondini in basalto vengono impiegati per produrre isolatori per linee di alta tensione, in particolari applicazioni dell’ingegneria idraulica o per barriere in cemento speciali. Il rinforzo così ottenuto con le strutture in cemento presenta caratteristiche migliorative grazie alla differenza di PH tra tondini e cemento, con lo stesso coefficiente di espansione termica e con una nessuna deformazione residua del tondino soggetto a flessione. I diametri dei tondini disponibili variano da 4 a 25 mm con pesi da 25 a 1076 g/m.
Occorre ricordare che, avendo il basalto un peso specifico 4 volte inferiore a quello del ferro, a parità di kg di prodotto acquistato e trasportato, si costruiscono con il i tondini in basalto 4 volte i metri lineari costruiti con l’acciaio. Inoltre, in molte applicazioni, i tondini in basalto sostituiscono tondini in ferro di diametro superiore. I tondini in basalto non possono essere però saldati e sono previsti per essi diversi sistemi di aggancio in opera.
Le reti in basalto vengono impiegate oltre che per scopi di rinforzo strutturale di edifici, quali elementi di rinforzo di asfalti, pavimenti, strade e banchine. Pur presentando le reti qualità meccaniche simili a quelle delle reti in acciaio, offrono il vantaggio di pesare mediamente 2,6 volte di meno, favorendo così le fasi di trasporto e posa del prodotto.
