Materiali

Le piastrelle ceramiche

Le piastrelle vengono utilizzate per le pavimentazioni e i rivestimenti e vengono prodotte con tutti i materiali di natura ceramica visti in precedenza. Vengono impiegati quasi tutti i tipi di materiali ceramici tradizionali per realizzare prodotti con una grande varietà di forme e colori. Possono essere a pasta porosa o compatta e vengono ottenute per pressatura o compressione. Per quanto riguarda la cottura dei prodotti rivestiti, è quasi sempre utilizzato il processo della monocottura con cui si ottengono prodotti ceramici a pasta greificata con elevata compenetrazione tra smalto e supporto. Tipica della produzione delle piastrelle è la fase finale di scelta, con la quale i prodotti sono raggruppati per omogeneità di tonalità cromatiche e di dimensioni. Nelle norme europee le piastrelle vengono classificate in base al processo di produzione e all'assorbimento d'acqua. L'assorbimento dell'acqua è legato

alla porosità e questa a sua volta influenza molte proprietà del materiale, tra cui la resistenza meccanica e la resistenza al gelo.

Nella tabella a fianco viene indicata la classificazione delle piastrelle in cui con la lettera B si indica la pressatura mentre con la A l'estrusione.

Il processo produttivo termina con la fase di scelta con la quale si raggruppano per omogeneità, di tonalità cromatiche e dimensioni. Vengono valutate perché hanno diverse proprietà:

• resistenza meccanica
• Igienicità dipende dalla porosità, uno poroso assorbe i liquidi, per quanto vengono rivestite in un materiale vetroso così da non assorbire liquidi
• Impermeabilità
• Resistenza all'usura, importanti per piastrelle da pavimentazioni
• Resistenza agli urti
• Resistenza agli attacchi chimici
• Resistenza al gelo

Le principali piastrelle di natura ceramica:

• Cotto: più simile a un

• Faenze e maioliche: materiali porosi che sono rivestiti con vetrina o smalto, hanno un elevato contenuto di carbonato di calcio che ha un effetto decolorante e favorisce l'aderenza degli smalti alla pasta. Hanno un alta porosità e presentano una resistenza meccanica modesta.
• Terraglie: prodotti a supporto bianco, teneri e porosi. A seconda della composizione della pasta e della temperatura si dividono in forti e dolci. La parte argillosa è costituita da argille caolinitiche molto pure ed esenti da composti del ferro che produrrebbero un'indesiderata colorazione del supporto. La frazione smagrante è sabbia quarzifera pura. Nelle terraglie dolci la sostanza fondente è il carbonato di calcio o di magnesio, mentre in

Quelle forti è formata prevalentemente da feldspati.

Gres rosso: è un prodotto vetrificato che in assenza di difetti non viene smaltato. La materia prima è costituita d argille con contenuto di carbonati inferiore a 5%. L'elevato tenore di ossido di ferro e la presenza di bassi tenori di carbonati conferisce loro un caratteristico colore rosso-bruno. Questo prodotto resiste bene al gelo e alle soluzioni acide o basiche ed inoltre ha un'ottima resistenza a compressione e all'abrasione; quindi può essere utilizzato per un'ampia gamma di applicazioni.

Gres porcellanato: prodotto da materie prime quali caolino, feldspato e quarzo simili a quelle delle porcellane, anche se sono meno pregiate e vengono cotte a una temperatura di cottura elevata. Si ottiene un prodotto di pasta bianca vetrificato e non smaltato. Le piastrelle possono anche essere smaltate e ottenute per monocottura.

Clinker: ottenuto di argille eterogene additivate con

ossidi coloranti fondenti e chamotte (argille caratterizzate da bassa plasticità). Presenta una struttura compatta che resiste bene alle azioni meccaniche e agli agenti atmosferici. Può avere colorazioni dal grigio al bruno, e può anche essere smaltato o vetrinato.

I vetri sono materiali che a temperatura ambiente sono rigidi, duri, fragili e caratterizzati dalla trasparenza (proprietà che li distingue dagli altri materiali ceramici). Questi materiali sono caratterizzati dal fatto che sono amorfi. Allo stato solido non possiedono una struttura cristallina, i vetri sono costituiti da una miscela di silicati che si dispongono in modo disordinato nello spazio, la molecola che sta alla base dei silicati è la silice costituita da una struttura di tipo tetraedrico, al centro del quale c'è un atomo di silicio e al vertice un atomo di ossigeno. Esiste la silice allo stato cristallino, però quando vengono fuse e poi raffreddate è molto

Improbabile ottenere una struttura cristallina in quanto il vetro allo stato liquido ha una grande viscosità che non permette di ottenere una struttura cristallina allo stato solido. Si ottiene una struttura amorfa in cui la silice mantiene regolarità della molecola ma non forma struttura cristallina. Se visualizziamo la struttura cristallina in 2D troviamo la selce che si lega ad altre molecole senza dare luogo a strutture cristalline. Il tetraedro silicio-ossigeno può legarsi ad altri tetraedri per formare strutture reticolari (anche molto complesse) oppure formare legami ionici con altre sostanze. Il tetraedro è costituito da atomi grandi e da atomi molto piccoli, questa differenza di dimensione fa sì che il tetraedro si comporti come uno ione carico negativamente per formare legami con altre sostanze. Per capire il comportamento del vetro è importante vedere le trasformazioni che subisce in base alla temperatura in seguito al raffreddamento della fase liquida.

di un tempo infinitesimo e quindi passano dallo stato liquido con una discontinuità che definisce la Tg (temperatura in cui il materiale diviene solido mantenendo la temperatura amorfa) ovvero temperatura di transizione vetroso al di sotto del quale si può considerare come materiale solido. Questa temperatura non ha un valore preciso ma dipende dalla velocità con cui questo avviene (questo riflette l'effetto cinetico). Quello che è un solido è un liquido sottoraffreddato in quanto amorfo. È importante osservare che lo stato vetroso è instabile, in quanto la struttura di equilibrio è quella cristallina. C'è quindi la tendenza dei vetri a cristallizzare e questo determina la perdita di proprietà fondamentali per il vetro.

Grafico 2: andamento ideale di un materiale in grado di cristallizzare e l'effetto della velocità di raffreddamento.

VISCOSITÀ

La viscosità è la resistenza opposta

La deformazione prodotta da uno sforzo di taglio è definita come:

La viscosità diminuisce con la temperatura, quindi aumenta al diminuire della temperatura, è un parametro importante dal punto di vista pratico perché definisce la lavorabilità di un vetro. In mancanza di un netto punto di fusione si definiscono delle temperature in corrispondenza alle quali i vetri cambiano viscosità, cioè consistenza.

Il vetro ha un comportamento viscoelastico; a basse temperature tende a prevalere il comportamento elastico, mentre ad alte temperature domina quello viscoso. La sua lavorazione avviene a temperature intermedie, nelle quali il materiale può essere deformato ed è in grado di mantenere la forma applicata. La figura a destra mostra l'andamento della viscosità di un vetro sodico-calcico e di un vetro di silice in funzione della temperatura. Si osserva come la viscosità di un vetro varia di più di dieci ordini.

presentano una rottura di tipo fragile sono molto sensibili alla presenza di difetti, per questo motivo vengono descritti dalla meccanica della rottura. A temperature ordinarie il vetro è duro e fragile; il suo comportamento è governato dalla presenza di difetti. Infatti, la sua tenacità alla frattura è molto bassa, per cui anche difetti superficiali di piccolissime dimensioni possono portare a un'intensificazione degli sforzi sufficiente al raggiungimento delle condizioni critiche per la rottura a schianto. La resistenza a trazione delle lastre di vetro dipende, quindi, anche dalla finitura superficiale. La sensibilità ai difetti spiega anche la variabilità del carico di rottura e il fatto che le proprietà meccaniche a trazione siano inferiori rispetto a quelle a compressione. Nel caso delle vetrate per gli edifici, le lastre di vetro vengono in genere progettate in funzione dello sforzo prodotto dall'azione del vento.

Possibile calcolare l' spessore della lastra in funzione del carico di ven.