Delaminazione di compositi a matrice cementizia su supporti murari

Abstract

Il presente lavoro è volto allo studio dell’efficacia di rinforzi in materiali compositi realizzati con matrice cementizia ed applicati su supporti in muratura. L’impiego di compositi con matrice cementizia sembra acquisire un crescente interesse nelle applicazioni su strutture murarie, grazie al loro basso impatto, che richiede una più approfondita conoscenza dell’interazione meccanica tra supporto e rinforzo. Attraverso una campagna di prove sperimentali eseguite su provini in muratura rinforzati rispettivamente con fibre in carbonio (Carbon Fiber Reinforced Cementitious Matrix) e in acciaio (Steel Reinforced Grout), ambedue applicate con la medesima malta inorganica, viene analizzato il processo di delaminazione fino al completo distacco. Le prove, condotte con diversi assetti di prova, al variare della lunghezza di ancoraggio, del tipo di rinforzo (CFRCM o SGR), del materiale di supporto (laterizio o muratura in mattoni) e della superficie di applicazione dello stesso (piana o curva), illustrano le modalità di comportamento globale (manifestazione del collasso e relativa resistenza di delaminazione) e locale (legame di aderenza, energia specifica di frattura, lunghezza efficace di ancoraggio). Il processo di delaminazione è infine modellato adottando un legame bilineare tra lo scorrimento e la tensione tangenziale di interfaccia, definito a partire dalle letture sperimentali, che si presta ad una risoluzione analitica del problema e fornisce una stima del comportamento globale in termini forza-scorrimento, confrontabile con i risultati sperimentali. Per le superfici curve, in particolare, il modello proposto considera l’interazione tra le tensioni normali e tangenziali all’interfaccia, in modo tale da riprodurre la riduzione di resistenza osservata sperimentalmente con l’aumento della curvatura del supporto. In conclusione, il lavoro pone le basi per una adeguata comprensione del comportamento di compositi a matrice inorganica, offrendo un contributo conoscitivo utile per la progettazione strutturale di questi rinforzi.

Debonding of Fibre reinforced cementitious composites on masonry support. Abstract The present work is devoted to the study the performances of externally bonded fibre reinforced composites with cement matrix on brick masonry supports. The use of cement matrix is getting a growing interest for applications to masonry structures for their low impact and therefore a deeper understanding of the bond is needed. To this end, an experimental campaign has been performed on brick masonry samples reinforced either with Carbon Fiber Reinforced Cementitious Matrix (CFRCM) or Steel Reinforced Grout (SRG) both applied with the same inorganic matrix and the whole debonding process is analyzed. Different double laps test setups are considered, when varying anchorage length, reinforcement type (CFRCM or SGR), support material (either clay brick or brick masonry) and geometry (either straight or curved). The tests provide the global behaviour in terms of delamination load and collapse type as well as the local behaviour in terms of bond adhesion, specific fracture energy and effective anchorage length. The experimental failure load results are then compared with predictive bondslip models which are based on a bilinear interface law, derived from the experimental data, which allows getting an analytical solution of the debonding problem. For curved surfaces, in particular, a model is proposed which is able to take into account the interaction between normal and tangential stress at the interface, which reproduces the decrease in bond strength for increasing curvature, as shown by experimental results. In conclusion, the work lays the foundation for understanding the behaviour of the bond between masonry and inorganic matrix composites, giving a contribution for structural design of such reinforcements.