MATERIALI

1. MATERIALI

2. ROCCE

3. ORIGINE DELLE ROCCE • SI FORMANO DA PROCESSI LITOGENETICI: litogenesi magmatica litogenesi sedimentaria litogenesi metamorfica

4. Litogenesi magmatica Presenza di MAGMA: massa fusa e incandescente che si trova in condizioni molto varie di PRESSIONE E TEMPERATURA nella crosta terrestre o nel mantello esterno Crosta terrestre: T = 800 ÷ 1000 °C (misurata all’eruzione), densità ~ 2,4 g/cm3 aspetto viscoso, composizione granitica in quanto cristallizza in profondità (rocce intrusive acide) Mantello esterno o astenosfera: T = 1050 ÷ 1300 °C (misurata all’eruzione), densità ~ 2,9 g/cm3, composizione basaltica, molto fluido, cristallizza in superficie (rocce effusive basiche)

5. Rocce magmatiche in edilizia • Graniti: costituiti principalmente da quarzo, ortoclasio (feldstato potassico) di colore bianco o grigiastro, e miche bianche o nere Sono rocce molto compatte con resistenza alla compressione di 800 - 2000 daN/cm2 • Riololiti o Lipariti: costituiti da ortoclasio, biotite e quarzo a struttura microcristallina o vetrosa. Sono detti commercialmente Porfidi

6. Litogenesi sedimentaria Disgregazione delle rocce superficiali per azione delle acque e del vento Trasporto dei prodotti in soluzione o in sospensione che si depositano e successivamente si compattano I processi di sedimentazione avvengono, di norma, sulla superficie terrestre e avvengono in condizioni di T e p ambientali. Si dividono in quattro gruppi principali: • rocce clastiche • rocce piroclastiche • rocce di origine chimica • rocce di origine organica

7. Litogenesi sedimentaria • Rocce clastiche Disgregazione di altre rocce e deposito dei materiali derivati Incoerenti se i frammenti sono separati (ghiaie e sabbie) Coerenti se i materiali sono cementati tra loro e questo dopo aver subito processi chimico fisici (diagenesi) (Si hanno Conglomerati dalle ghiaie, Arenarie e Argille dalle sabbie) • Rocce piroclastiche Detriti di origine vulcanica (sabbie, ceneri, lapilli, bombe) a composizione silicea e cementati dall’azione dell’acqua meteorica o marina. Incoerenti pozzolana: ceneri e scorie vulcaniche sedimentate e modificate per l’azione di agenti esogeni (Sono alla base delle malte idrauliche) Coerentitufi: sabbie, ceneri e scorie vulcaniche con cemento calcareo

8. Litogenesi sedimentaria • Rocce di origine chimica Si formano da processi chimico - fisici dovuti soprattutto all’azione dell’acqua. L’acquascioglie i sali presenti nelle rocce e li trasporta con sé. Se il bacino in cui si raccoglie l’acqua è chiuso, la concentrazione dei sali aumenta fino al punto di saturazione. Superato questo punto i sali precipitano e si depositano sul fondo. Col tempo si formano vere e proprie rocce: gesso, travertino, alabastro,selce. • Rocce di origine organica Derivano dalla precipitazione di sostanze minerali presenti nei gusci, scheletri di organismi viventi o per mineralizzazione di altre sostanze biologiche. A questi processi seguono compattazione e cementificazione.

9. Litogenesi metamorfica Le rocce preesistenti subiscono modificazioni cristalline dovute ad aumenti di temperatura e/o di pressione , spesso legati a fenomeni tettonici Tra le principali rocce metamorfiche utilizzate in Edilizia: Ardesie: sono scisti originati da argillite di colore grigio-nero, facilmente riducibili in lastre sottili. Utilizzate per coperture, scale, rivestimenti e lavagne. Marmi: sono rocce metamorfiche originate da calcari. La resistenza alla compressione e di circa 1000 - 1300 daN/cm2 I colori possono assumere tonalità diverse a secondo dei minerali presenti.

10. I LEGANTI

11. I LEGANTIsono sostanze che mescolate con acqua forniscono paste capaci di far presa sui laterizi, inerti, acciaio, etc. collegandoli in un unico complesso e, dopo indurimento, resistenti alle sollecitazioni meccaniche • LEGANTI AEREI: presa e indurimento avvengono solo in presenza d’aria • LEGANTI IDRAULICI: presa e indurimento avvengono anche in presenza d’acqua. • LEGANTI SILICO-CALCAREI: cemento portland,pozzolanico e d’altoforno; agglomerati cementizi a lenta e rapida presa, calci idrauliche. • LEGANTI ALLUMINOSI • I leganti comunemente utilizzati in edilizia sono: IL GESSO LE CALCI I CEMENTI

12. GESSO • E’ ottenuto dalla cottura di rocce contenenti solfato di calcio (CaSO4)che vengono precedentemente frantumate o polverizzate. Alla cottura segue la macinazione • GESSO A PRONTA PRESA: cottura T 120180° C, idoneo per stucchi e modelli • GESSO DA MURATORE: cottura T 200250° C, a presa più lenta • GESSO MORTO: cottura T 600° C, non più reidratabile idoneo come sottofondo in alcuni tipi di pavimentazione • GESSO IDRAULICO: cottura T 800  1000° C, a presa lentissima, ma raggiunge un buon indurimento. Come legante può essere utilizzato solo in ambienti coperti e asciutti.

13. LA CALCE • E’ ottenuta dalla cottura di rocce calcaree contenenti carbonato di calcio (CaCO3) che vengono frantumate e cotte in apposite fornaci a 800 1200 °C per decine di ore. Dopo la cottura il materiale assume una consistenza porosa calce viva (la cottura libera CO2) e può essere ridotto in polvere La calce spenta si ottiene nel processo di idratazione con un violento rilascio di calore e aumento di volume A seconda della quantità d’acqua si hanno calce idrata (=) e grassello di calce (>) . La presa avviene per assorbimento d’aria (Calce aerea) Il grassello di calce è la pasta plastica e untuosa che si forma nell’idratazione: può essere utilizzato subito in cantiere o imballato in contenitori ermetici e conservato per anni.

14. LA CALCE • Calce idraulica (presa in assenza d’aria) Si ottengono da calcari marnosi contenenti silice e allumina (argilla) in fornaci a T = 800 °C Vengono classificate: - calce debolmente idraulica: 5-8% di argilla, presa in 15 - 30 gg - calce mediamente idraulica: 8-15% di argilla, presa in 10 - 15 gg - calce idraulica: 15-19% di argilla, presa in 5 - 9 gg - calce eminemente idraulica: 19 -22% di argilla, presa in 2 - 5 gg

15. LA CALCE La calce viva è usata: • per trattare le acque e ridurre l’acidità (la calce è alcalina) • nella depurazione • nella fabbricazione della carta • come candeggiante • per disinfettare ambienti • in agricoltura per correggere terreni acidi • in chimica per purificare l’acido citrico ed il glucosio, come essiccante e assorbitore di CO2.

16. LA CALCE La calce spenta è usata: • come materiale da costruzione unita alla sabbia • mescolata al cemento per produrre una malta plastica adatta agli intonaci • altri casi che non interessano le costruzioni

17. IL CEMENTO • E’ un legante idraulico • Si ottiene dalla cottura di una miscela di calcare (minerale a base di carbonato di calcio) ed argilla (roccia a base di silicati).

18. IL CEMENTO: processo produttivo • Frantumazione: Il calcare e l’argilla sono frantumate per ridurre la pezzatura • Macinazione ed essiccazione: le materie prime opportunamente dosate ed addizionate (eventualmente con correttivi) vengono trasformate in polvere finissima e avviate a deposito in forma di farina omogeneizzata. • Cottura: La farina viene alimentata ai forni fino a temperature di 1450° C. Si ottiene il clinker i cui componenti conferiscono al cemento l’attività idraulica. All’uscita dal forno il clinker viene raffreddato.

19. IL CEMENTO: processo produttivo • Macinazione: Il clinker viene macinato con gesso ed altri costituenti secondari. Si ottengono così cementi adeguati ai più svariati tipi di impiego. • Stoccaggio: Avviene in appositi sili • Vendita: Il cemento è venduto sfuso o in sacchi (25 o 50 kg). Sia sfuso o nei sacchi il cemento deve avere cartellini di riconoscimento e possedere l’Attestato di Conformità

20. IL CEMENTO: tipologie • cementi normali • cementi ad alta resistenza • cemento alluminoso

21. cementi normali Si caratterizzano per: • presa: non incomincia prima di 45 minuti e non termina dopo le 12 ore. • finezza di macinazione: 2% in peso al setaccio con maglie 0,18 mm Si distinguono in: • CEMENTO PORTLAND • CEMENTO POZZOLANICO • CEMENTO D’ALTOFORNO • CEMENTO A PRESA RAPIDA

22. cementi normali: cemento portland • E’ il cemento più utilizzato nella preparazione del calcestruzzo. • Nella normativa italiana: “.. Il prodotto ottenuto per macinazione di clinker con aggiunta di gesso o anidride dosata nella quantità necessaria per regolarizzare il processo di idratazione”. • Le materie prime utilizzate sono minerali contenenti: ossido di calcio (44%), ossido di silicio ( 14.5%), ossido di ferro (3%), ossido di magnesio (1,6%) • Al clinker dopo la cottura è aggiunto il 2% di gesso.

23. cementi normali: cemento portland Aggiunta l’acqua: • Il prodotto solidifica in alcune ore e indurisce progressivamente nell’arco di diverse settimane

24. cementi normali: cemento pozzolanico • Nella normativa italiana: “.. miscela omogenea ottenuta con la macinazione di clinker Portland e di pozzolana (cenere vulcanica) o di altro materiale (cenere di carbone proveniente da centrali termoelettriche, scorie di fonderie, …) a comportamento pozzolanico, con la quantità di gesso o anidride necessaria a regolarizzare il processo di idratazione”. • La miscela ottenuta è più resistente del cemento portland ed è in grado di far presa anche sott’acqua. • Ha una spiccata resistenza all’attacco chimico da parte di acque ricche di acido carbonico (H2CO3) e all'acqua marina.

25. cementi normali: cemento d’altoforno • Nella normativa italiana: “.. … la miscela omogenea ottenuta con la macinazione di clinker Portland e di loppa basica (semiprodotto siderurgico) granulata d’altoforno;con la quantità di gesso o anidride necessaria per regolarizzare il processo di idratazione”. • Presenta una notevole resistenza alle acque aggressive e indurimenti migliori di quelli del cemento portland.

26. cementi normali: cemento a presa rapida • Detto anche “cemento romano” rapprende in pochi minuti dalla miscelazione con acqua • E’ indicato per piccoli lavori di fissaggio e riparazione. • Non è adatto per opere maggiori in quanto non si avrebbe il tempo per effettuare una buona gettata

27. cementi ad alta resistenza • Hanno la stessa composizione dei cementi normali • Sono caratterizzati da una maggiore resistenza meccanica dovuta a un processo produttivo più accurato.

28. Cemento alluminoso • Nella normativa italiana: “.. … prodotto ottenuto con la macinazione del clinker costituito essenzialmente da alluminati idraulici di calcio (bauxite)”. • Resiste ad agenti aggressivi (acqua marina) • E’ un cemento a lenta presa ma a rapido indurimento • Può essere utilizzato anche a basse temperature (-10°C) Si caratterizza per: • presa: non incomincia prima di 30 minuti e non termina dopo le 10 ore. • finezza di macinazione: 2% in peso al setaccio con maglie 0,18 mm

29. Caratteristiche meccaniche La principale caratteristica meccanica del cemento è la resistenza caratteristica a compressione (Rbk): • Il cemento resiste molto poco alla trazione ed è quindi indicato solo per resistere agli sforzi di compressione • Durante i processi di indurimento il cemento acquista questa proprietà che si ritiene raggiunta dopo 28 giorni. (daN/mm2) • Tale resistenza per il cemento convenzionale va da 225 a 525

30. Resistenza compressione daN/cm2

31. calcestruzzo • E’ un conglomerato costituito da una miscela di legante idraulico (cemento) o aereo (calce di solito), inerti (sabbia, ghiaia, pietrisco) ed acqua • Il legante idratandosi con l’acqua indurisce e conferisce alla miscela una compattezza ed una resistenza simili a quella di una roccia • Gli inerti adoperati non devono contenere sali né sostanze organiche e la loro pezzatura e quantità è variabile a seconda della destinazione del conglomerato • L’acqua deve essere pura

32. calcestruzzo Per ottenere 1 m3 di calcestruzzo si utilizzano: • 0,4 m3 di sabbia ( 660 kg) • 0.8 m3 di ghiaia o pietrisco ( 1300 kg) • da 200 a 400 kg di cemento ( 300 kg) • 40 - 50% in peso del cemento d'acqua ( 120 kg) • 1 m3 di calcestruzzo pesa 2300  2500 kg

33. additivi • Sono prodotti, generalmente liquidi; che vanno aggiunti alla miscela prima dell’impasto. • Hanno la funzione di migliorare la qualità del prodotto Possono essere: • Acceleranti: accelerano l’indurimento della gettata (utilizzati d’inverno) • Ritardanti: rallentano la presa • Fluidificanti: aumentano la fluidità dell’impasto diminuendo la quantità d’acqua utilizzata e quindi la percentuale d’aria contenuta nell’impasto • Impermeabilizzanti: conferiscono al conglomerato proprietà impermeabilizzanti. • Possono ritardare l’evaporazione dell’acqua d’estate o il congelamento d’inverno.

34. LA MALTA • Impasto di cemento, sabbia e acqua (la malta è un conglomerato in cui l’inerte ha piccole dimensioni: malte grosse sabbia < 5 -7 mm; malte fini sabbia < 3 - 1 mm). • MALTA DI CALCE AEREA: grassello di calce + sabbia (quantità d’acqua utilizzata 100 litri/m3) • MALTA DI CALCE IDRAULICA: grassello di calce idraulica + sabbia (> è la quantità d’acqua utilizzata 300 - 400 litri/m3) • MALTA POZZOLANICA: grassello di calce + pozzolana + sabbia (eventuale) Usate per murature in pietra, per murature in cotto e per intonaci (varia la % dei prodotti utilizzati)

35. LA MALTA • MALTE CEMENTIZIE: cemento + sabbia + acqua; utilizzate per murature e per intonaci a seconda dell’acqua utilizzata nell’impasto da 250 a 450 litri/m3) • BOIACCA: malta semplice ottenuta dall’impasto di soli acqua e cemento. • MALTA COMPOSITA O “BASTARDA”: ottenuta mescolando tra loro due leganti calce idraulica + cemento. Ciò per complementare i vantaggi di un legante con quelli dell’altro.

36. LATERIZI

37. LATERIZI • Appartengono alla famiglia delle ceramiche a pasta porosa • Si ottengono per cottura ad alte temperature delle argille • Il laterizio più noto è il mattone pieno • Tegole, pignatte e tavelloni sono altri laterizi

38. LATERIZI: processo produttivo • Estrazione:l’argilla viene prelevata dalle cave e ridotta alla finezza desiderata con mulini o/e con l’azione del gelo e delle intemperie. • Impasto:operazioni attraverso le quali si ottiene un impasto omogeneo opportunamente dosato, privo di impurità indesiderate. L’impasto dell’argilla avviene con acqua e sabbia • Formatura:si riduce il materiale grezzo nella forma desiderata (per trafilatura o pressatura o collagio)

39. LATERIZI: processo produttivo • Essiccamento:gli elementi formati subiscono un graduale essiccamento in modo da ridurre al minimo la quantità d’acqua contenuta senza che si verifichino fessurazioni e deformazioni. • Cottura:si ottiene il prodotto finale in fornaci a tunnel a fuoco mobile (per grandi produzioni di laterizi, o in fornaci Hoffmann a fuoco fisso.

40. LATERIZI: tipologie • Materiali per strutture verticali • Materiali per coperture • Materiali per strutture orizzontali • Tavelle e tavelloni • Frangisole • Materiali per pavimentazione • Mattoni refrattari

41. LATERIZI: Materiali per strutture verticali • Mattoni pieni:Sono privi di fori o al limite con una foratura < del 15% dell’area complessiva • Possono essere impiegati per murature strutturali che di semplice suddivisione di ambienti. • Le sue dimensioni sono 5,5*12*25 cm, ma esistono diverse varianti regionali che comunque non si discostano più di 0,5 cm dalle dimensioni indicate. • Sono prodotti nella versione “comune” e “faccia vista”

42. LATERIZI: Materiali per strutture verticali • Mattoni e blocchi semipieni:Sono laterizi forati destinati a essere posti in opera con i fori ortogonali al piano di posa. Hanno una foratura compresa tra il15 e il 45% dell’area complessiva • Possono essere impiegati per murature portanti e in qualche caso di tamponamento. • Le dimensioni di quelli più grandi (blocchi) sono molto variabili fino a 25*20*50 cm. • Sono prodotti nella versione “comune” e “faccia vista”

43. LATERIZI: Materiali per strutture verticali • Mattoni e blocchi forati:Sono laterizi forati leggeri destinati a essere posti in opera con i fori paralleli al piano di posa. Hanno una foratura compresa tra il 45 e il 75% dell’area complessiva • Possono essere impiegati solo per murature di tamponamento e divisorie. • Le dimensioni possono andare da 5,5*12*25 cm fino a 25*25*35 cm.

44. LATERIZI: Materiali per coperture • Tegole curve(coppi) • Tegole piane(portoghese, olandese, marsigliese, romana) • La differenza tra le tegole, oltre che alla forma, sta nel tipo di giunzione tra elemento ed elemento. • Nei coppi la tenuta è affidata alla semplice sovrapposizione tra gli elementi. A sezione troncoconica misurano circa 12*43*18 cm. • Le tegole piane presentano una serie di incastri e risalti su tre lati. Sono larghe circa 25 cm e lunghe 40 cm.

45. LATERIZI: Materiali per strutture orizzontali • Sono elementi di forma parallelepipeda, messi in opera con i fori orizzontali. Hanno una foratura tra il 60 e il 70% dell’area complessiva • Sono impiegati nelle strutture orizzontali (solai) e di supporto per le coperture (solai di copertura) Si dividono: • Blocchi per solai: blocchi dotati di risalti per essere appoggiati sui travetti prefabbricati • Tavelle e tavelloni: tavelloniforati di spessore tra 6 e 8 cm, larghezza 25 cm, lunghezza tra 50 e 200 cm usati per i solai e tramezzature; tavelleforati di spessore tra 4 e 6 cm, larghezza 25 cm, lunghezza max 50 cm, usate nelle controsoffittature e in interventi di isolamento termico.

46. LATERIZI: altri tipi di laterizio • Frangisole: Estrusi di varie forme e disegno che servono a realizzare pareti senza impedire il passaggio dell’aria e della luce. • Laterizi per pavimentazione : di diversa varietà di forme. • Mattoni refrattari: resistono senza fondere a temperature comprese tra 1300 e 2000 ° C

47. IL LEGNO

48. Caratteristiche del legno • LEGGEREZZA • DEFORMABILITA’ • RESISTENZA Il legno, opportunamente trattato, evidenzia una buona resistenza al fuoco (1 h contro i 30 min. dell’acciaio); è leggero (pesa 6 volte meno del cls); è economico (circa 1/6 delle strutture in cls armato). Nell’edilizia è soprattutto usato in strutture di copertura per grande luci (chiese, impianti sportivi, ecc. ), ed è il principale materiale utilizzato nei paesi dell’arco alpino.

49. Caratteristiche del legno • E’ una materia prima rinnovabile • Ottimo comportamento durante un sisma • Alto potere di coibentazione • Sicurezza in caso di incendio • Minori tempi di edificazione • Minore costo • Facilità di integrazione con altri materiali • Durabilità anche in condizioni climatiche difficili. • Per la sua durata è necessario provvedere a manutenzione periodica • Rientra perfettamente nella capacità di sviluppo sostenibile del territorio

50. Il legno lamellare • Il processo di produzione del legno lamellare incollato è l’insieme delle operazioni eseguite in appositi stabilimenti, che consistono nella riduzione del tronco in assi e nella ricomposizione, tramite incollaggio, fino a dare origine a elementi di forma e dimensione prestabilita. • I legnami più utilizzati sono: l’abete rosso, il pino silvestre, il larice e il rovere. Tali scelte sono dovute principalmente al costo, alla reperibilità e al fatto che sono facilmente incollabili. • A seconda della qualità e delle caratteristiche fisico-meccaniche che ne condizionano i valori delle tensioni massime ammissibili, le essenze legnose vengono suddivise in categorie (I e II categoria)