Appunti per esame di Fondamenti di tecnologia

Profilo ambientale

Il problema di questi materiali è che innanzitutto non sono infiniti e sono molto lenti nel ricrearsi. Un secondo problema è il fatto che serve un ampio utilizzo di risorse per l'estrazione.

Malte e calcestruzzo semplice e armato

Sono conglomerati artificiali ottenuti attraverso la miscelazione di acqua, sabbia, ghiaia e piccoli conglomerati ottenuti dalla frammentazione di materiali di origine minerale. Se vengono annegate barre tonde di acciaio, allora si dice calcestruzzo armato.

I primi popoli a usufruire di questa tecnica furono quelli della Turchia occidentale nelle loro abitazioni; questa tecnica fu poi evoluta e perfezionata da Fenici e Greci, ma furono i Romani nel II secolo con la creazione dell'opus caementicium a sfruttarne pienamente le possibilità (es: Pantheon). Intorno all'Ottocento comparvero i primi brevetti per il ferro-cemento che aveva l'obiettivo di migliorare la resistenza a trazione del calcestruzzo. Nel '900 questo materiale diventerà il materiale maggiormente utilizzato nelle costruzioni grazie alla sua plasmabilità.

Composizione

Leganti: sono materiali ottenuti tramite la cottura di materiali di origine minerale, se mescolati con acqua creano un impasto che solidificato aderisce in maniera irreversibile. Possono essere di due tipologie: aerei, ossia che induriscono solo con aria, e idraulici che induriscono anche in presenza di acqua.

• Gesso: cottura della pietra del gesso che, se mescolata con acqua, ne riprende la quantità persa al momento della cottura.
• Calce aerea: è formata da calcare che cotto produce la calce viva che, con aggiunta di acqua, diventa calce spenta e viene usata come malta.
• Calce idraulica: ricavata da cottura di marne o miscele di carbonato di calcio e argilla oppure si può ottenere grazie all'aggiunta di pozzolana alla calce aerea. Viene tendenzialmente usata per intonaci e murature.
• Cemento: miscela di acqua e differenti macinati e ha infiniti impieghi nelle costruzioni.

Aggregati: materiali minerali in forma granulare e sono lo scheletro strutturale delle malte. A seconda del tipo di lavorazione si scelgono i diversi aggregati.

Additivi: sono prodotti chimici che migliorano le qualità.

• Aumento fluidità
• Acceleranti o ritardanti
• Aeranti

Prodotti

• Malte: unione di calci aeree o idrauliche, sabbia, acqua e additivi.
• Calcestruzzo: legante idraulico (cemento) + aggregati + acqua + additivi. A seconda dei vari additivi utilizzati si possono avere calcestruzzi leggeri, cellulari e alveolari. Vengono usati per sottofondi, riempimenti e strutture portanti.
• Calcestruzzo armato: inglobando un'armatura metallica nel calcestruzzo. L'accoppiamento e l'aumento di resistenza è reso possibile da una perfetta aderenza tra i due materiali resa possibile dalla lavorazione delle barre. L'armatura può essere affogata dentro oppure tesa precedentemente e poi rilasciata.

Processo produttivo

Gesso: pietra di origine sedimentaria che viene cotta facendo perdere acqua al gesso stesso. Una volta diventato gesso cotto a morte, se aggiunta acqua, ne riprende la medesima quantità di quella persa in cottura diventando un legante.

Calce aerea: vengono cotte a temperature elevatissime rocce calcaree. Per essere messo in opera va aggiunta una determinata quantità di acqua al fine di completare il processo di spegnimento.

Calce idraulica: oramai la produzione è molto ridotta, ma ce ne sono di differenti categorie.

• Cottura di calcari argillosi o miscela di calcari e argille
• Cemento Portland diluito e con aggiunta di additivi
• Miscelazione calce aerea e materiali pozzolanici

Cemento: miscelazione e macinazione di materie prime che vengono poi cotte ottenendo una parziale fusione del composto.

Laterizi

Sono materiali ceramici molto diffusi ottenuti dall'impasto e dalla successiva cottura di argilla, acqua e additivi. L'utilizzo di questi materiali si ha sin dall'antichità, ma lo sviluppo dei mattoni si ha a partire dalla civiltà sumera. Da questo momento si avrà un grande interesse per questo materiale che però è ora passato in secondo piano a causa di nuovi materiali come il calcestruzzo armato.

Prodotti

• Elementi per murature:
  • Mattoni: volume vuoto per pieno minore o = a 5500 cm³
  • Blocchi: volume vuoto per pieno > 5500 cm³
  • Mattoni e blocchi da rivestimento: utilizzati per rivestimento ossia facciate a vista
  • Mattoni e blocchi comuni: non è prevista intonacatura o rivestimento
  • Pezzi complementari: funzioni particolari
  • Laterizi pieni: foratura < 15%
  • Semipieni: 15% < foratura < 55%
  • Forati: foratura > 55%
• Tavelle e tavelloni: le tavelle sono elementi piani che hanno lunghezza prevalente alla larghezza e altezza. Sono elementi con elevato grado di foratura. A seconda dello spessore sono definiti: tavelline, tavelle o tavelloni. Utilizzati tendenzialmente per solai, pareti interne, controsoffitti.
• Elementi per solai: detti blocchi forati per solai o pignatte. Si differenziano per il loro utilizzo, quindi solai gettati in opera, a travetti prefabbricati o interamente prefabbricati. A seconda del caso possono presentare diverse tipologie di alette per l'adesione poi del cemento colato o possono anche non presentarne nel caso di prefabbricati poiché si posano su lastre prefabbricate dette predalles.
• Elementi per coperture: detti tegole e possono essere a sovrapposizione o a incastro.

Processo produttivo

• Preparazione dell'impasto (miscela di elementi diversi)
• Formatura (estrusione o pressatura)
• Essiccazione
• Cottura

Legno

Fu uno dei primi materiali utilizzati nell'ambito dell'architettura e questo ha permesso uno sviluppo molto elevato giungendo alla creazione di numerose tipologie di architetture come elementi intelaiati o anche semplici elementi decorativi intagliati fino ad arrivare a strutture a incastro e strutture portanti e anche coperture.

Semilavorati e prodotti

Le piante che forniscono la maggior quantità di legno sono le conifere e le latifoglie.

Classificazione per lavorazione

• Legno tondo: fusti interi o parti di essi con dimensioni variabili
• Legno squadrato: sezione riconducibile al quadrato
• Legno segato: sezionatura fusti in travi e tavole

Classificazione per forma

• Travi: a quattro fili (8 x 16 cm < sez < 12 x 26 cm), murali (5 x 5 cm < sez < 10 x 10 cm), listellame (sez < 5 x 5 cm)
• Tavole di conifere: normali, sotto misure, bottolame e cortame
• Tavole di latifoglie: tavole da ponte e d'armatura

Prodotti derivati del legno

• Legno lamellare: incollaggio di tavole con spessore massimo di 25 mm. Elementi strutturali di grandi dimensioni
• Compensati e paniforti: incollaggio di almeno tre strati di legno ottenuti per tranciatura o sfogliatura. Strati posti per avere fasci perpendicolari tra di loro. Hanno un'ottima resistenza. I paniforti sono formati dal rivestimento di listelli o lamelle in legno massiccio con strati di sfogliato. Rivestimenti, soffittature
• Pannelli tamburati: strato esterno in compensato e da un'anima di legno leggero. Rigidezza e leggerezza. Porte interne e pannellature
• Pannelli truciolari e di fibre: incollaggio di trucioli o pressatura di fibre. Pannelli omogenei utilizzati per sostegno o elementi come le casseforme
• Pannelli di fibra di legno: ritaglio di fibre immerse poi in materiali che ne aumentano le caratteristiche e infine pressati
• Pannelli osb: fibre di conifera e strati esterni

Processo produttivo

• Abbattimento
• Riduzione a dimensioni commerciali
• Stagionatura
• Processo produttivo dei derivati

L'acciaio

Metalli non ferrosi

• Argento
• Oro
• Magnesio
• Titanio
• Alluminio: coltivazione bauxite + cottura e affinazione
• Piombo: ridotta resistenza a trazione e variazioni dimensioni a seconda di temperatura
• Zinco: resistenza ad agenti atmosferici e quindi spesso usato come rivestimento per altri metalli
• Rame: buona resistenza, lavorabilità e deformabilità

Metalli ferrosi

• Ferro: estratto da suoi minerali attraverso riduzione con carbonio ad alta temperatura ottenendo così una lega di ferro-carbonio molto fragile e facilmente ossidabile per questo motivo viene ulteriormente lavorato per arrivare a una percentuale di carbonio < 0,2 %. L'acciaio poi può essere ulteriormente legato ad altri materiali per creare dei composti come l'acciaio inossidabile o l'acciaio corten.

Semilavorati e prodotti

• Profilati laminati a caldo: particolarmente alla realizzazione di strutture portanti. Possono avere sezioni aperte o chiuse e differenti dimensioni e possono essere uniti tra loro tramite saldatura o bullonatura.
• Lamiere: laminazione a caldo. Hanno larghezza fino a 3 m e spessore fino a 40 mm e sono utilizzate per realizzare piastre di fondazione o profilati realizzati per mezzo di saldatura. Le lamiere sottili sono invece realizzate con acciai che presentano un'alta duttilità; possono essere realizzate per laminazione a caldo e a freddo e possono subire ulteriori lavorazioni diventando stirate, forate o microforate.
• Profilati e lamiere formati a freddo: possono avere sezione aperta oppure tubolare e lamiere sagomate la cui sezione è caratterizzata dalla presenza di nervature trapezoidali chiamate greche. Si ottengono così elementi leggeri ma molto resistenti.
• Profilati tubolari: possono avere sezione di differenti forme e si distinguono in saldati e senza saldatura. Questi ultimi sono realizzati tramite un processo di laminazione a caldo che prevede prima una foratura e poi una formatura. I primi derivano invece dalla lavorazione di lamiere.
• Grigliati, reti e reti tessute: i grigliati si formano per mezzo dell'elettrosaldatura di lamelle di differenti tipi con tondi o attraverso orditura a incastro. Le reti sono prodotte attraverso l'intreccio di fili precedentemente piegati. Le reti tessute sono formate dalla tessitura di fili metallici su telai meccanici.

Processo produttivo

• Fusione in altoforno o forno elettrico di minerali o direttamente di ghisa grezza
• Colata
• Laminazione: diminuzione dello spessore
• Estrusione: compressione e passaggio in sagoma detta matrice o filiera