Controllo qualità in cantiere dei sistemi FRCM: metodi, prove e interpretazione dei risultati

Quando un rinforzo strutturale con sistema FRCM (Fabric-Reinforced Cementitious Matrix) viene messo in opera, la qualità dell’applicazione non può essere valutata a occhio nudo: serve un protocollo rigoroso di prove e campionamenti che trasformi le indicazioni progettuali in certezze verificabili. Le Linee Guida del Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici per i sistemi FRCM definiscono con precisione obblighi, soglie e procedure che il Direttore dei Lavori non può ignorare né delegare. In questo articolo approfondiamo come le prove di trazione, di pull-off e di bond non siano semplici adempimenti burocratici, ma strumenti tecnici fondamentali per accertare che il sistema composito risponda — nella realtà del cantiere — alle ipotesi su cui si fonda il calcolo strutturale, garantendo sicurezza e durabilità nel lungo periodo.

1. Introduzione

Negli ultimi anni i sistemi FRCM (Fabric-Reinforced Cementitious Matrix) si sono affermati come riferimento tecnico nel campo del consolidamento strutturale, sia per edifici in muratura che in calcestruzzo, con applicazioni che spaziano dal patrimonio storico e monumentale alle costruzioni ordinarie soggette a vulnerabilità sismica.

A differenza dei sistemi FRP tradizionali, gli FRCM si distinguono per alcune caratteristiche specifiche che ne condizionano sia il comportamento strutturale sia le modalità di verifica in cantiere:

• legante inorganico a base di calce idraulica naturale o cemento;
• risposta meccanica non lineare, con fasi di fessurazione progressiva;
• dinamica di trasferimento degli sforzi articolata tra tessuto, matrice e substrato;
• elevata compatibilità fisico-chimica con substrati storici e materiali da costruzione tradizionali.

È proprio questa complessità tecnica a rendere le prove tecniche di cantiere qualcosa di più di un semplice obbligo normativo: uno strumento tecnico irrinunciabile per comprendere e certificare il reale comportamento del sistema messo in opera.

2. Quadro normativo di riferimento per i sistemi FRCM

L’utilizzo e il controllo dei sistemi FRCM sono regolati da:

• NTC 2018, Capitolo 11 – materiali e controlli in cantiere;
• DPR 380/2001, art. 59 – laboratori autorizzati;
• Linee Guida CSLP per FRCM (aggiornate);
• Certificato di Valutazione Tecnica (CVT) del sistema.

Il quadro regolatorio per i materiali fibrorinforzati a matrice inorganica ha raggiunto una nuova fase di maturità con il recente Decreto del Presidente del Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici n. 66 del 06/03/2026, che rafforza i controlli sulla filiera della sicurezza strutturale. Questo decreto coordina i criteri per l'autorizzazione dei laboratori incaricati delle prove e dei controlli sui materiali da costruzione, specialmente per le strutture esistenti, assicurando che l'intera catena di validazione — dalla qualifica in stabilimento all'accettazione in cantiere — rispetti standard tecnici elevati e uniformi.

Le Linee Guida FRCM introducono un approccio prestazionale basato sul comportamento del sistema nel suo complesso, superando la logica del singolo materiale.

Il Direttore dei Lavori assume un ruolo centrale nella definizione, esecuzione e valutazione delle prove.

3. Finalità delle prove di cantiere nei sistemi FRCM

Le prove di cantiere sui sistemi FRCM servono a verificare:

• la corretta realizzazione del sistema stratificato;
• la qualità del legame fibra–matrice;
• la capacità di trasferimento degli sforzi al supporto;
• la coerenza tra comportamento reale e ipotesi progettuali;
• l’effettiva attivazione del rinforzo in esercizio.

A differenza degli FRP, negli FRCM il valore di resistenza ultima non è l’unico parametro significativo: il comportamento post-fessurativo è altrettanto determinante.

4. Focus metodologico sulle prove FRCM

4.1 Campionamento e preparazione dei provini

Secondo le Linee Guida, il Direttore dei Lavori deve predisporre:

• la realizzazione di almeno 6 provini per ogni tipo di rinforzo FRCM utilizzato,
• realizzati con le stesse matrici, reti, spessori e modalità di applicazione previste in progetto. 

Questa soglia minima (6) deriva da criteri statistici di variabilità nei materiali compositi e consente di valutare sia le proprietà intrinseche sia la qualità di applicazione in cantiere.

4.2 Prova di trazione diretta su provini FRCM

Questa prova determina:

• tensione ultima σ_u,
• modulo elastico convenzionale,
• risposta in funzione della fessurazione progressiva.

Il comportamento a trazione di un sistema FRCM non è assimilabile a quello di un materiale omogeneo.
La curva tensione–deformazione presenta tipicamente tre stadi:

1. Stadio I – Comportamento elastico della matrice
   Il carico è sostenuto quasi interamente dalla matrice inorganica.
   La pendenza della curva dipende da:
   • modulo della matrice,
   • spessore dello strato,
   • qualità della stagionatura.
2. Stadio II – Fessurazione multipla
   La matrice fessura progressivamente; il carico viene redistribuito sulla rete.
   In questa fase:
   • la distanza tra le fessure è indicativa della qualità di adesione fibra-matrice,
   • una fessurazione troppo concentrata indica cattiva impregnazione o scarsa compatibilità.
3. Stadio III – Comportamento governato dalla fibra
   La resistenza dipende quasi esclusivamente dal tessuto o dalla rete.
   La rottura può avvenire per:
   • rottura delle fibre,
   • sfilamento della rete dalla matrice,
   • collasso fragile per distacco localizzato.

Il valore numerico di resistenza ultima è solo uno degli indicatori.
Dal punto di vista ingegneristico sono altrettanto importanti:

• forma della curva,
• regolarità della fessurazione,
• modalità di collasso,
• dispersione tra i provini.

Una forte dispersione indica posa non controllata.

4.3 Prova di adesione al supporto : il cuore strutturale del sistema

La prova di distacco (pull-off) non è una prova accessoria: è quella che verifica se il rinforzo può davvero lavorare strutturalmente.

Un sistema composito non collabora se non è solidale al supporto.

La prova valuta:

• resistenza a trazione dell’interfaccia,
• qualità della preparazione del supporto,
• compatibilità chimico-fisica tra matrice e substrato.

Dal punto di vista ingegneristico, non conta solo il valore di forza massima, ma soprattutto il modo di rottura:

• Rottura nel supporto → adesione ottima
• Rottura nella matrice → adesione buona
• Rottura all’interfaccia → adesione insufficiente

Un valore numerico elevato con rottura all’interfaccia è comunque un risultato tecnicamente negativo.

La procedura prevede che il valore medio della forza massima trasferibile sia almeno del 15% superiore alla tensione limite convenzionale prevista in qualificazione per il supporto analogo. 

4.4 Prove di bond e trasferimento degli sforzi

In ambito di ricerca e nei cantieri complessi si affiancano alle prove standard:

• prove di taglio su pannelli rinforzati,
• prove di scorrimento fibra-matrice,
• prove di carico locale su elementi rinforzati.

Queste prove permettono di studiare:

• lunghezza efficace di ancoraggio,
• meccanismo di distacco progressivo,
• comportamento post-fessurazione.

Questi dati sono fondamentali per comprendere se il collasso sarà:

• fragile per distacco,
• duttile per progressiva perdita di aderenza,
• governato dal materiale di rinforzo.

5. Prove in situ non distruttive (facoltative ma fortemente consigliate)

5.1 Controlli visivi e geometrici

Permettono di verificare:

• continuità del rinforzo;
• regolarità dello spessore;
• assenza di vuoti o distacchi visibili;
• corretta disposizione delle reti.

5.2 Percussione e martellatura

Consentono di individuare:

• distacchi matrice–supporto;
• vuoti interni;
• zone di scarsa adesione.

Metodo semplice ma molto efficace.

5.3 Termografia e ultrasuoni

Utili per:

• individuare disomogeneità di adesione;
• controllare grandi superfici;
• supportare il monitoraggio nel tempo.

6. Prove di durabilità ambientale nei sistemi FRCM

6.1 Durabilità e matrici inorganiche

Le matrici inorganiche garantiscono una buona compatibilità con i materiali tradizionali, ma sono sensibili a:

• cicli gelo–disgelo;
• ambienti umidi;
• aggressività chimica;
• carbonatazione.

La durabilità riguarda soprattutto l’interfaccia.

6.2 Invecchiamento artificiale e requisiti normativi

Le Linee Guida prevedono prove di:

• cicli termo-igrometrici;
• cicli gelo–disgelo;
• esposizione a soluzioni aggressive.

Il degrado delle prestazioni deve rimanere entro limiti definiti nel CVT.

6.3 Quando le prove di durabilità sono significative nella scelta progettuale

Ulteriori verifiche per la scelta progettuale dei sistemi, in riferimento alla loro durabilità, sono significative quando:

• il rinforzo è esposto all’ambiente;
• l’opera è strategica;
• il supporto è fortemente degradato;
• sono previste elevate azioni cicliche.

7. Interpretazione ingegneristica dei risultati

Nei sistemi FRCM l’interpretazione deve considerare:

• andamento completo della curva σ–ε;
• fessurazione e post-fessurazione;
• dispersione dei risultati;
• coerenza con i meccanismi di collasso previsti.

Un singolo valore numerico non è mai sufficiente.

8. Ruolo del Direttore dei Lavori e dell’installatore

Il DL deve:

• pianificare le prove;
• controllare il campionamento;
• interpretare i risultati;
• decidere l’accettazione del lotto.

L’installatore incide direttamente sul comportamento del sistema: negli FRCM la posa è parte integrante della prestazione.

9. Il valore dell’approccio Kimia

Kimia sviluppa sistemi FRCM qualificati, supporta progettisti e DL, forma installatori e accompagna tutte le fasi di controllo, dalla progettazione alle prove di cantiere.

10. Conclusioni

Le prove tecniche di cantiere sui sistemi FRCM non sono un adempimento formale, ma il mezzo attraverso cui l’ingegnere verifica il reale comportamento di un sistema complesso, non lineare e fortemente dipendente dall’esecuzione.

Solo una lettura consapevole e avanzata delle prove consente di garantire sicurezza strutturale, durabilità e affidabilità nel tempo.

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FAQ:

1. Perché nello Stadio II (fessurazione multipla) la distanza tra le fessure è un indicatore di qualità?

La distribuzione e la spaziatura delle fessure nella matrice inorganica sono direttamente correlate alla qualità dell'adesione tra la fibra e la malta. Una fessurazione diffusa e regolare indica un'efficace capacità di trasferimento delle tensioni; al contrario, fessure troppo concentrate o irregolari segnalano una cattiva impregnazione della rete o una scarsa compatibilità tra i componenti del sistema.

2. In che modo il Decreto n. 66 del 06/03/2026 influenza la scelta del laboratorio di prova?

Il Decreto n. 66/2026 ha aggiornato i criteri per il rilascio dell'autorizzazione ai laboratori per prove e controlli su materiali da costruzione in strutture esistenti (art. 59, comma 2, lett. c-bis del DPR 380/2001). Il Direttore dei Lavori deve verificare non solo che il laboratorio sia autorizzato, ma che possieda la specifica autorizzazione coordinata con le nuove disposizioni ministeriali per operare sul costruito esistente.

3. Perché una rottura all'interfaccia nella prova di pull-off è tecnicamente negativa anche con carichi elevati?

La rottura "pulita" all'interfaccia tra matrice e supporto indica un limite critico nella preparazione del substrato o una carenza di adesione chimico-fisica. Anche se il valore numerico della forza massima registrata fosse soddisfacente, tale modalità di rottura suggerisce che il rinforzo non è pienamente solidale alla struttura e potrebbe delaminarsi prematuramente sotto carichi ciclici o sismici.

4. Qual è il criterio geometrico per determinare la larghezza dei provini FRCM da inviare in laboratorio?

Secondo gli standard di prova, la larghezza del provino deve essere un multiplo della maglia della rete e comunque non inferiore a 4 volte il passo della rete stessa. Questa prescrizione garantisce che il campione testato sia rappresentativo della reale configurazione di armatura annegata nella matrice e minimizzi gli effetti di bordo durante la prova di trazione.

5. Come si applicano i criteri di accettazione rispetto alla tensione limite convenzionale?

Il controllo di accettazione si ritiene superato se il valore medio della tensione ultima  misurata in cantiere è superiore di almeno il 15% rispetto alla tensione limite convenzionale determinata in fase di qualificazione CVT sul medesimo tipo di supporto (muratura o calcestruzzo). Questo garantisce che l'applicazione reale mantenga il margine di sicurezza previsto dal produttore.

6. Perché nel calcolo del rinforzo a taglio di pareti murarie si applica una riduzione del 30%?

Qualora il sistema FRCM sia applicato su una sola faccia della parete, il contributo resistente del rinforzo deve essere ridotto del 30%. Questa penalizzazione è necessaria per tenere conto dell'eccentricità indotta dall'asimmetria del rinforzo, che può alterare la risposta globale dell'elemento strutturale.

7. Qual è la tolleranza ammessa sullo spessore dei provini realizzati in cantiere?

Lo spessore dei provini deve corrispondere a quello nominale indicato nella scheda tecnica del sistema CVT. La normativa tollera uno scostamento massimo del +/- 10%. Spessori eccessivi o insufficienti possono alterare significativamente la rigidezza del sistema e la sua risposta post-fessurativa (Stadio II), invalidando il confronto con i dati di qualificazione.

8. Come deve essere gestita la dispersione dei risultati tra i provini dello stesso lotto?

La differenza di resistenza tra i due provini che compongono un singolo prelievo non deve superare il 20% del valore minore. Un'elevata dispersione statistica è indice di una posa in opera non controllata o di eterogeneità dei materiali, e impone al Direttore dei Lavori una valutazione più rigorosa sull'affidabilità dell'intero intervento.

9. Quali sono i fattori di conversione ambientale da considerare per la durabilità?

In fase di progetto, la deformazione di progetto deve essere ridotta tramite il fattore di conversione ambientale, che varia in base alla condizione di esposizione: tipicamente 1.0 per ambienti interni, 0.85-0.90 per esterni o ambienti umidi, e fino a 0.70-0.80 per ambienti aggressivi (marini o chimici).