Prove alla Saint-Gobain Weber S

Relazione Tecnica
ALLEGATO A
RELAZIONE TECNICA
Università degli Studi di Modena e Reggio Emilia
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Università degli Studi della Repubblica di San Marino
LABORATORIO P ROVE M ATERIALI
Relazione Tecnica
Prove sperimentali sull’efficacia
di supporti in polipropilene per piastrelle
Nella presente relazione tecnica si riportano i risultati ottenuti da una campagna di prove
sperimentali volta a determinare l’efficacia di supporti in polipropilene per la realizzazione di
pavimenti piastrellati. In particolare, la sperimentazione è diretta a valutare l’attitudine dei supporti
in polipropilene a trattenere le piastrelle su di essi alloggiate in presenza di azioni meccaniche. Le
prove sperimentali sono state eseguite presso il Laboratorio Ufficiale Prove e Materiali della
Repubblica di San Marino.
1. Preparazione dei provini
Al fine di testare l’efficacia dei supporti in polipropilene, sono stati realizzati 3 provini prismatici
aventi le dimensioni di 15x15x60 cm (vedi Figura 1).
Figura 1a: immagini del provino col supporto in polipropilene.
Figura 1b: immagini del provino col supporto metallico.
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Figura 1c: immagini del provino con le piastrelle incollate.
I provini sono stati confezionati col premiscelato fibrato MAPEI (Mapegrout Tissotropico),
specifico per la realizzazione dei massetti per pavimentazioni.
Dopo aver preparato l’impasto aggiungendo un’opportuna quantità d’acqua al premiscelato, si è
provveduto a realizzare il getto di conglomerato entro apposite casseforme in acciaio (vedi Figura
2). L’impasto è stato gettato e costipato manualmente nelle casseforme, in accordo con quanto
prescritto dalla normativa UNI EN 12390-2:2002, verificando l’assenza di grumi e altri fenomeni di
segregazione.
Una volta completato il getto, il supporto in polipropilene completo di 2 piastrelle è stato immerso
nel provino in corrispondenza della mezzeria del lato del prisma, lasciando in vista una parte dello
spessore delle piastrelle pari a circa 2 mm (Figura 1a). Seguendo la medesima procedura, è stato
realizzato un secondo travetto con annegato il supporto in metallo, anch’esso munito di 2 piastrelle
(Figura 1b). Infine, è stato confezionato un terzo travetto prismatico, privo di supporti. Dopo una
settimana dall’esecuzione del getto, in corrispondenza della mezzeria di una faccia di tale travetto
sono state incollate due piastrelle mediante adesivo MAPEI (Figura 1c), utilizzando il tradizionale
collante per la posa delle piastrelle.
Figura 2: Casseforme in acciaio impiegate nella preparazione dei provini.
La stagionatura dei provini è stata eseguita in accordo con quanto prescritto dalla norma UNI EN
12390-2:2002.
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A maturazione avvenuta, i provini sono stati sottoposti a una prova di resistenza. In particolare,
stante la difficoltà di effettuare prove di trazione diretta, i travetti sono stati sottoposti a una prova di
flessione a 3 punti, disponendo la faccia del prisma munita delle piastrelle dalla parte opposta
rispetto alla direzione di applicazione del carico, in modo da sollecitare a trazione il supporto
ospitante le piastrelle. L’obiettivo delle prove è valutare le prestazioni offerte dal supporto nei
riguardi dell’ammorsamento delle piastrelle su di essi alloggiate, e di determinare gli effetti indotti
dalla presenza del supporto sulla rigidezza flessionale del sistema.
I risultati ottenuti dalle prove sono riportati nel seguito.
2. Prove di resistenza a flessione
Il dispositivo di flessione della capacità di 200 kN impiegato nella campagna sperimentale,
illustrato in Figura 3, è costituito da un telaio metallico mobile collegato ad un attuatore alimentato
idraulicamente. L’applicazione dello spostamento avviene dal basso verso l’alto. Il telaio mobile è
costituito da due piastre rigide, una superiore ed una inferiore, collegate tra loro da 4 aste in acciaio.
Le caratteristiche principali del dispositivo di flessione sono riportate di seguito:
- carico massimo 200 kN;
- corsa massima del pistone: 300 mm;
- distanza massima tra il traversino superiore e la traversa di flessione: 600 mm;
- distanza massima tra i supporti ed i puntoni: 310 mm;
- distanza minima tra i supporti ed i pistoni: 12 mm.
Figura 3: Immagine del dispositivo per le prove di flessione.
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Il dispositivo di flessione può essere impiegato per realizzare prove di flessione a 3 e 4 punti. Nella
sperimentazione in oggetto sono state eseguite prove di flessione a 3 punti, secondo lo schema di
Figura 4:
Figura 4: Schema rappresentativo di una prova di flessione a 3 punti.
La distanza tra gli appoggi inferiori, pari a 3 volte la dimensione del lato della sezione del provino,
è stata posta pari a 45 cm. In accordo con la UNI EN 12390-5:2002, le prove sono avvenute a
velocità di carico costante, tale da indurre un gradiente di tensione nel provino pari a 0.04 MPa/s.
Per quanto riguarda la rottura del provino munito di supporto in polipropilene, la crisi è avvenuta
per formazione di una frattura in prossimità del bordo di una piastrella, con uno spostamento ultimo
pari a circa 2.5 mm (vedi Figura 5). Il picco di resistenza è stato raggiunto senza causare la
completa rottura del travetto.
Figura 5: Immagini del provino con supporto in polipropilene dopo l’esecuzione della prova.
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Come mostrato dalle immagini, la rottura del provino e del supporto in polipropilene non ha
provocato lo scollamento delle piastrelle, che sono rimaste agganciate al supporto.
Diversamente dal provino con supporto in polipropilene, la rottura del travetto con le piastrelle
incollate è avvenuta in modo fragile, con uno spostamento ultimo pari a circa 0.5 mm. Come
evidenziato dalla Figura 6, la frattura si è propagata vicino alla mezzeria del travetto, provocando la
spaccatura completa del sistema.
Figura 6: Immagini del provino con le piastrelle incollate dopo l’esecuzione della prova.
Similmente a quanto rilevato per il provino munito si supporto in polipropilene, la crisi del travetto
con supporto metallico è avvenuta tramite la propagazione di una fessura in prossimità della zona
centrale del campione, con uno spostamento ultimo pari circa a 2 mm. I conci del travetto delimitati
dalla fenditura sono rimasti attaccati grazie alla presenza del supporto metallico, il quale ha
mantenuto in sede le piastrelle (vedi Figura 7).
Figura 7: Immagini del provino con supporto metallico dopo l’esecuzione della prova.
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I risultati delle prove di flessione sono riassunti in Tabella 1.
Spostamento
ultimo (mm)
Tipo di rottura
Provino con piastrelle incollate
0.5
Fragile
Provino con supporto metallico
2.0
Duttile
Provino con supporto in polipropilene
2.5
Duttile
Tipo di provino
Tabella 1: Risultati delle prove di flessione.
3. Conclusioni
Le prove di flessione effettuate sui provini prismatici hanno consentito di mettere in luce alcuni
aspetti significativi riguardanti l’efficacia dei supporti in polipropilene sia nei riguardi
dell’aggrappaggio delle piastrelle in essi alloggiate, sia nei riguardi di un aumento di deformabilità
e di un incremento di rigidezza flessionale indotto dalla presenza del supporto. In particolare:
• la messa in opera delle piastrelle munite di supporto in polipropilene risulta semplice e
veloce, e significativamente più rapida rispetto all’operazione di incollaggio delle piastrelle su
massetto indurito;
• il provino munito di supporto in polipropilene ha esibito uno spostamento ultimo del 25%
superiore rispetto a quello rilevato per il travetto con supporto metallico, e ben 5 volte superiore
rispetto a quello misurato per il travetto con le piastrelle incollate, evidenziando un comportamento
duttile del campione;
• similmente al supporto metallico, l’aggrappaggio offerto dal supporto in polipropilene nei
riguardi delle piastrelle è risultato efficace, e tale da mantenere in sede le piastrelle anche dopo
l’esecuzione della prova;
• in base al tipo di rottura esibita dal provino munito di supporto in polipropilene, è
ragionevole ipotizzare buone prestazioni del supporto nei riguardi delle sollecitazioni interessanti le
pavimentazioni, quali fenomeni di ritiro igrometrico e fenomeni di rigonfiamento del massetto,
azioni di calpestio indotte dal traffico pedonale e dal traffico veicolare, fenomeni di dilatazione e
contrazione provocati da gradienti termici.
4. Ulteriori indagini sperimentali
Può rivelarsi interessante testare mediante prove a flessione l’efficacia di supporti in polipropilene
aventi diversa geometria. In particolare, una semplificazione della geometria del supporto,
realizzato con una griglia avente spessore più contenuto, potrebbe offrire prestazioni simili a quelle
offerte dal supporto attuale, conseguendo un maggior risparmio di materiale.
Bibliografia
Norme UNIEDIL Strutture 2006, seconda edizione.
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