Le infrastrutture marine e costiere, inclusi moli, dighe, banchine e ponti, sono costantemente esposte ad alcune delle condizioni ambientali più aggressive: acqua salata, umidità, cloruri e temperature variabili. Uno dei problemi più persistenti e costosi in questi ambienti è la corrosione delle barre d'armatura in acciaio nelle strutture in cemento armato.
Barre di rinforzo in polimero rinforzato con fibra di vetro (GFRP), note anche come tondino composito o rinforzo non metallico, offre un'alternativa altamente efficace e scientificamente validata alle tradizionali barre d'armatura in acciaio nelle applicazioni navali. Questo articolo esplora come il GFRP affronta le sfide della corrosione nelle costruzioni navali, con dati, casi di studio e confronti del ciclo di vita.
La sfida della corrosione nelle costruzioni navali
Le barre d'acciaio si corrodono in ambienti ricchi di cloruri, che porta a:
- Dilatazione e fessurazione del calcestruzzo
- Capacità portante ridotta
- Durata di vita ridotta
- Cicli di manutenzione e riparazione costosi
Secondo un rapporto del 2023 dell'American Society of Civil Engineers (ASCE), negli Stati Uniti vengono spesi ogni anno oltre 1620 miliardi di t/t per riparare le infrastrutture marine danneggiate dalla corrosione.
In aria ricca di sale e in condizioni di immersione, gli ioni cloruro penetrano nel calcestruzzo e raggiungono l'acciaio, innescando la formazione di ruggine. Con l'espansione della ruggine, si verifica la sfaldatura del calcestruzzo, che spesso richiede la sostituzione completa della struttura entro 20-30 anni.
GFRP: un'alternativa senza corrosione
Le barre d'armatura in GFRP sono realizzate con filamenti continui di fibra di vetro incorporati in una matrice di resina polimerica, tipicamente vinilestere o epossidica. Sono non metalliche (100%), ovvero:
- Nessuna corrosione elettrochimica
- Insensibile ai cloruri o alla nebbia salina
- Non necessita di rivestimenti protettivi
| Proprietà | barre d'acciaio | Barre di rinforzo in GFRP |
| Resistenza alla corrosione | Povero | Eccellente (non corrosivo) |
| Durata di servizio (marina) | 20–30 anni | 80–100+ anni |
| Esigenze di manutenzione | Alto | Minimo |
| Costo del ciclo di vita (LCC) | Alto | 30–40% Inferiore |
Applicazioni e casi di studio nel mondo reale
Caso 1: Ripristino della diga – Naples, Florida (USA)
- Diga originale costruita nel 1985 con barre d'acciaio.
- Dopo 27 anni è stata rilevata una grave corrosione.
- Ricostruito nel 2014 con barre d'armatura in GFRP.
- Nessun segno di corrosione o degrado dopo oltre 10 anni.
Caso 2: Strutture del molo – Porto di Yokohama (Giappone)
- GFRP utilizzato nelle solette delle banchine e nei muri di contenimento.
- Progettato per una durata utile di oltre 100 anni in zone soggette a maree e spruzzi.
Caso 3: Impianti di allevamento ittico – Norvegia
- Serbatoi e canali in cemento rinforzati con barre d'armatura composite per eliminare la contaminazione e prolungarne la durata.
Questi progetti dimostrano l'affidabilità tecnica e i risparmi a lungo termine del GFRP in ambienti marini reali.
Prestazioni in caso di esposizione marina
Il GFRP è stato sottoposto a numerosi test di durabilità in condizioni marine simulate:
- ASTM D7705: Nessuna perdita significativa di resistenza dopo 12 mesi di immersione in acqua di mare a 60°C.
- ACI 440.1R: approva l'uso del GFRP nelle strutture marine.
- CSA S807: riconosce il GFRP come valida alternativa all'acciaio in ambienti aggressivi.
Il GFRP è inoltre immune a:
- corrosione galvanica
- Carbonatazione
- Corrosione influenzata microbiologicamente (MIC)
Vantaggi del design oltre alla resistenza alla corrosione
Oltre all'immunità alla corrosione, il GFRP offre:
- Leggero (75% più leggero dell'acciaio) → Trasporto più facile e installazione più rapida
- Elevata resistenza alla trazione (1000+ MPa) → Comparabile o migliore dell'acciaio
- Non conduttività → Nessuna interferenza con la strumentazione o i sensori marini
Queste caratteristiche rendono il GFRP particolarmente adatto per piattaforme offshore, ponti costieri e strutture portuali.
Analisi del costo del ciclo di vita (LCC)
Sebbene il costo iniziale per kg di GFRP sia più elevato (~$1,6 contro $0,8 per l'acciaio), il costo complessivo è significativamente ridotto grazie a:
- Nessuna riparazione correlata alla corrosione
- Intervalli di manutenzione più lunghi
- Manutenzione minima
Esempio: Un porto turistico in Nuova Zelanda ha segnalato una riduzione dei costi totali pari a 35% in 50 anni utilizzando GFRP nella costruzione dei moli anziché l'acciaio.
| Elemento di costo | Struttura in acciaio | Struttura GFRP |
| Materiale iniziale | Inferiore | Più alto |
| Frequenza di riparazione | Ogni 10-15 anni | Nessuno previsto |
| LCC (intervallo di 50 anni) | $1.00M | ~$650K |
Supporto normativo e adozione
Il GFRP è approvato da molteplici codici internazionali:
- ACI 440.1R (Stati Uniti)
- CSA S807 (Canada)
- EN 1992-3 (bozza UE)
- Linee guida FDOT e Caltrans
Questi riconoscimenti garantiscono l'adozione del GFRP nelle infrastrutture pubbliche, nei porti e nei progetti di difesa.
Conclusione: il futuro del rinforzo marino
In ambienti in cui l'attacco di cloruri, umidità e sale sono inevitabili, le barre d'armatura in acciaio diventano un problema. Le barre in GFRP rappresentano la soluzione a lungo termine e tecnicamente superiore, offrendo resistenza alla corrosione, vantaggi economici e conformità alle normative.
Con la crescente domanda di infrastrutture durevoli e sostenibili, le barre d'armatura composite stanno guidando la trasformazione dell'edilizia marittima. Se state pianificando di costruire o ristrutturare infrastrutture costiere, Composite-Tech fornisce all'avanguardia Attrezzature per la produzione di barre d'armatura in GFRP—progettato per garantire prestazioni, efficienza e standard internazionali.
