La fibra di basalto, origine e proprietà

È uno dei materiali di rinforzo previsti da Linee Guida ed European Technical Assessment (ETA), in tutte le soluzioni che integrano prodotti in materiale composito fibrorinforzato FRP. Si tratta di un materiale particolarmente compatibile con il settore edile, questo perché integra buone proprietà meccaniche, superiori ad esempio alla fibra di vetro, con costi ridotti. 

Come si può intuire dal nome, questa fibra deriva dal basalto, una roccia di origine vulcanica abbondante in natura, la cui composizione trova prevalenza di minerali come plagioclasio, ricco di calcio, il pirosseno, che oltre al calcio presenta ferro e magnesio, e l’olivina, più ricca di ferro e magnesio. Si tratta di una fibra il cui il contenuto di silice (SiO₂) è paragonabile alla fibra di vetro, però la presenza di ossidi di ferro e magnesio conferiscono ottime proprietà di resistenza al calore e stabilità termica, unite ad un costo ridotto quando si valutano produzione, trasporto ed emissioni di CO₂. 

La produzione della fibra di basalto parte dalla frantumazione del minerale, sono richieste dimensioni di aggregato dagli 8 ai 10 cm, per una produzione attraverso fornaci tradizionali e nel complesso il processo è semplice e poco impattante. La produzione della fibra di basalto infatti si basa unicamente sulla fusione della materia prima a circa 1400 – 1600°C (per produrre il carbonio sono richieste temperature fino a 3000°C), non sono richieste aggiunte di altri elementi o fasi addizionali di omogeneizzazione e riscaldamento su più livelli.

Il materiale una volta fuso è fatto passare attraverso dei fori per l’ottenimento di fibre continue dai 6 ai 20 micrometri di diametro, su cui poi si applica il “sizing” o appretto a protezione e lubrificante per l’avvolgimento finale. 

La fibra di basalto presenta una resistenza a trazione compresa tra i 3000 e i 4800 MPa, con un modulo elastico iniziale tra 90 e 110 GPa. Si tratta di proprietà superiori a quelle della fibra di vetro e con una resistenza a trazione superiore anche alle fibre aramidiche. Il confronto diretto con la fibra di carbonio è sicuramente perso, se si valutano solo le proprietà a trazione, però è importante tenere conto di altre caratteristiche dove invece la fibra di basalto vince rispetto al carbonio: costo; range di temperature di utilizzo e resistenza a trazione alle alte temperature. Per quanto riguarda poi le applicazioni, la fibra di basalto ha un’ottima resistenza agli ambienti alcalini, il che lo rende un ottimo prodotto nel rinforzo del calcestruzzo dato il basso assorbimento di umidità ma anche bassa resistenza agli attacchi acidi. 

Come anticipato la fibra di basalto presenta quindi ottime caratteristiche, unite ad un ridotto impatto ambientale, requisito importante che merita di essere considerato nel momento in cui si valutano alternative in fibra naturale come il lino o la canapa, che ancora oggi presentano limiti legati proprio alle resistenze meccaniche e all’assorbimento di umidità. 

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[1] Mancini, M. (2023). The Production of Basalt Fiber. In: The Basalt Fiber—Material Design Art. SpringerBriefs in Applied Sciences and Technology. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-031-46102-6_2