Appunti Tecnologia dei Materiali da Costruzione - modulo Prof. S. Perero

SOLUZIONI Rivestimenti impermeabili e Intonaci macro-porosi

con elevata quantità di pori, tra loro interconnessi. La crescita di Sali non riesce a riempire l'intero poro e quindi non avviene (o avviene in modo più lento) l'aumento delle tensioni.

LM Ing. Civile PoliToS. Perero: Tecnologia dei Materiali da Costruzione (b) 20 Francesco Torre, 2019/2020

MATERIALI LAPIDEI

Materiali compositi ricavati da rocce, di origine naturale o artificiale, formatisi in seguito a processi spontanei. I legami sono prevalentemente di tipo ionico e covalente. Il loro impiego nell'edilizia è largamente diffuso.

Tassonomia delle rocce

Le ROCCE sono aggregati di origine naturale di minerali. Non hanno generalmente un'unica composizione chimica, o comunque sono caratterizzate dalla presenza di numerosi grani cristallini e di impurezze. Costituiscono la litosfera (crosta terrestre e mantello) e si generano dal magma o da processi di metamorfosi. Origine: àa.

Magmatiche (ignee) generate dal raffreddamento e solidificazione del magma. Possono essere:

• intrusive o plutoniche solidificazione dentro la crosta (graniti,..)
• effusive o vulcaniche solidificazione fuori dalla crosta (porfidi, basalti,..)

Diagramma QAPF, per classificare le rocce ignee: la classificazione avviene indicando la % in massa dei vari composti (Quarzo, Alcalifeldspati, Plagioclasio, Feldspatoidi). (Vedi esercizio + slide 12-18 sui Materiali Lapidei)

Sedimentarie generate da sedimentazione e diagenesi di sedimenti e residui. Sono:

• Clastiche e piroclastiche accumulo di detriti, anche da eruzioni vulcaniche (argille, tufi, pozzolane..)
• Deposito chimico precipitazione di soluzioni (travertino, gessi,..)
• Organogene prodotte da organismi degradati da processi biologici (calcari)

Metamorfiche derivano dalla trasformazione di rocce esistenti (gneiss, marmi,..)

La normativa UNI EN 12440/2008 definisce i criteri di

denominazionedelle rocce che il produttore deve fornire. (tabella da sapere).Esistono inoltre delle classi “commerciali”, non riconosciute a livellonormativo. I prodotti lapidei, infine, sono denominati in base a:
§ àOrigine lapidei naturali o agglomerati
§ àModalità di produzione a seconda delle modalità di taglio
§ àCaratteristiche geometriche massello, listello, cordolo
Proprietà dei materiali lapidei
La normativa definisce le condizioni di prova per ciascuna delle seguenti proprietà:
ào MASSA VOLUMICA REALE [kg/m³] rapporto tra massa e volume di una roccia ridotta a polvere di3finezza tale da non avere porosità. à
ào MASSA VOLUMICA APPARENTE [kg/m³] rapporto tra massa e volume di un frammento roccioso3standardizzato (25 cm³).
ào POROSITÀ aperta (volume dei pori a contatto con l’esterno) o chiusa (non a contatto con l’esterno).
ào ASSORBIMENTO DI ACQUA apressione atmosferica o per capillarità (rapporto tra massa assorbita da un'area di un provino per un intervallo di tempo noto). È COEFFICIENTE DI DILATAZIONE TERMICA lineare o volumica. Come ordine di grandezza è circa 10 volte inferiore a quello dei metalli (NB: attenzione alle giunzioni metalliche). È RESISTENZA GELO-DISGELO numero di cicli che portano a rottura (minimo 240 cicli). È RESISTENZA ALLA CRISTALLIZZAZIONE misura dei danni causati da efflorescenze. È MICRODUREZZA KNOOP durezza superficiale del materiale lapideo, presenza di inclusioni. È RESISTENZA A COMPRESSIONE E FLESSIONE. È RESISTENZA ALL'URTO energia di impatto che il provino è in grado di assorbire senza rompersi. LM Ing. Civile PoliToS. Perero: Tecnologia dei Materiali da Costruzione (b) 21 Francesco Torre, 2019/2020. È RESISTENZA ALL'ABRASIONE. È RESISTENZA AI FORI DI FISSAGGIO resistenza ad una forza applicata su un fissaggio a.

tassello.ào RESISTENZA ALLO SCIVOLAMENTO resistenza allo scorrimento di una certa superficie

Degrado dei materiali lapidei

1. Difetti intrinseci del materiale:
   • Pelo (furbo o cieco) = fessure visibili a superficie bagnata o dopo segagione)
   • Tarolo = foro riempito di argilla
   • Nodulo = corpo piccolo e tondo più duro della matrice
   • Punto di ruggine = presenza di idrossidi di ferro
   • Catena = inclusioni irregolari
   • Macchie = variazioni di colorazione per reazioni chimiche
   • Efflorescenze = sali solubili in superficie
2. Degrado esterno: à
   • Insolazione fratture da shock termico
   • Cicli gelo-disgelo
   • Stress meccanici
   • Degrado chimico o biologico

Metodologie di estrazione

L’estrazione delle rocce dal suolo, che avviene dopo aver scavato lo strato superficiale di vegetazione(cappellaccio) è detta coltivazione; può avvenire a cielo aperto (cava) o in sotterraneo (miniera). L’estrazione avviene per grossi blocchi, tramite:

• Esplosione

àFilo elicoidale cavo d’acciaio rotante ad anello (5 mm) che taglia la roccia per abrasione•

àFilo diamantato taglio per abrasione, ma non necessita di ingenti quantitativi d’acqua•

àEscavazione a fiamma sfrutta lo shock termico prodotto da fiamma ad alta temperatura

Dopodiché i blocchi vengono ridotti in lastre, secondo piani di taglio preferenziali della roccia, mediante segagione con macchine a dischi paralleli o a filo. La finitura perimetrale permette di ottenere diverse geometrie.

NB: La roccia in sé è un materiale naturale, compatibile a livello ambientale. Tuttavia, è l’estrazione di materiali lapidei, marmi in particolare, a porre notevoli problemi di natura ambientale: danneggiamento del paesaggio, fanghi di lavorazione, polveri, erosione delle montagne. Occorre un’attenta valutazione in questo senso.

Finitura superficiale e lavorazione

ào Spacco naturale

frattura secondo piani naturali di taglioò Superfici da urto scalfittura della pietra con oggetti metalliciò Superfici fiammate shock termicoò ò Levigatura/sabbiatura trattamento con polveri abrasive a diverse grane; grana fine lucidaturao Macchine utensiliò Taglio ad acqua acqua e polveri ceramiche ad alta pressioneAgglomerati lapidei (norma UNI EN 14618/2005) e sottoprodottiProdotti formati da rocce legate da resine o leganti idraulici. Riproducono l'aspetto dei materiali lapidei ma conòcosti minori es: sferogranito, ghiaia lavata, graniglia. òI sottoprodotti derivano dalla frantumazione e compattazione es: pietrisco, pietrischetto, aggregati, granulati,polveri di marmo.Applicazioni: Trasformazioni antropiche, frantumazione:ò- Pietrischi riempitivo nelle costruzioni stradaliò- Aggregati (inerti) per malte e calcestruzziò- Granulati buone proprietò ottiche, usati per pavimentazioniò- Polveridi un materiale fuso, i vetri tradizionali inorganici sono ampiamente utilizzati in diversi settori, tra cui l'edilizia. Questi vetri sono composti principalmente da silice (SiO2) e possono contenere anche altri elementi come sodio, calcio, alluminio e magnesio. La loro composizione chimica determina le loro proprietà fisiche e meccaniche. I vetri tradizionali inorganici sono caratterizzati da una struttura amorfa, il che significa che le loro molecole non sono disposte in un ordine regolare come nei cristalli. Questa mancanza di ordine conferisce al vetro la sua trasparenza e la sua capacità di trasmettere la luce. Tuttavia, questa struttura amorfa rende anche il vetro fragile e suscettibile alla rottura. Nell'edilizia, i vetri tradizionali inorganici vengono utilizzati per le facciate degli edifici, le finestre, le porte e le coperture. Grazie alla loro trasparenza, consentono l'ingresso di luce naturale negli ambienti interni, creando un'atmosfera luminosa e piacevole. Inoltre, offrono protezione dagli agenti atmosferici come vento, pioggia e neve. Per migliorare le proprietà dei vetri tradizionali inorganici, possono essere applicati trattamenti superficiali come il temperamento termico o l'applicazione di film sottili per aumentare la resistenza agli urti e migliorare l'isolamento termico. Inoltre, possono essere realizzati vetri stratificati o vetri isolanti per aumentare la sicurezza e l'efficienza energetica degli edifici. In conclusione, i vetri tradizionali inorganici sono un materiale versatile e ampiamente utilizzato nell'edilizia grazie alla loro trasparenza e alle loro proprietà fisiche. Sono essenziali per creare ambienti luminosi e confortevoli, offrendo al contempo protezione dagli agenti atmosferici.senza cristallizzazione di una miscela omogenea di silice, soda e calce fusa fino a circa 1500°C ad ottenere una massa viscosa. Attualmente si conoscono 100 000 tipi di vetri. Il vetro è un materiale amorfo, mancanza di piani cristallografici. Solido non cristallino. Termodinamicamente metastabile: le strutture si trasformano nel tempo in determinate condizioni termodinamiche e cinetiche. Il vetro è in continua evoluzione in tempi molto lunghi. Al di sotto della T il fluido è "congelato" in un certo stato. Al di sopra, si comporta come un fluido viscoso. Essendo amorfo, il vetro ha una transizione più graduale, con un cambio di volume specifico minore. La temperatura gioca un ruolo essenziale nella transizione struttura amorfa-cristallina: slide 15 Tipologie di amorfi: 1. Ceramici ossidi inorganici = vetri tradizionali 2. Metalli vetri metallici 3. Composti organici naturali 4. Polimeri es: plexiglas, PET Transizione

solido-liquido per amorfi e cristallini

Organizzazione chimica: struttura della Silice

Nella SiO₂, il Si è circondato in media da 4 atomi di O. Ogni atomo di ossigeno, però, fa da ponte con due atomi di Si, contando come 1/2: la molecola si indica impropriamente come SiO₂.

Raffreddamento e transizione vetrosa

Se aumenta la velocità di raffreddamento: aumenta T, aumenta il volume specifico, diminuisce la densità del vetro. Per realizzare stato vetroso a partire dallo stato liquido occorre che la velocità di raffreddamento (a T° < T°) sia maggiore della velocità di cristallizzazione. L'acqua, se raffreddata molto velocemente in modo da evitare la formazione dei cristalli di ghiaccio (oltre 10 °C/s), può dare luogo a vetro.

La Silice è molto più facile da raffreddare senza passare dalla cristallizzazione (10 °C/s). CCR = Critical Cooling Rate.

Viscosità

Quantificazione della

capacità di fluire del materiale (in Poise = Pa*s). La viscosità del vetro tradizionale a T° ambiente è 10 Poise (100020mln di volte più del piombo!); si tratta di una viscosità talmente alta che di fatto è un solido, non c'è scorrimento viscoso nemmeno in tempi lunghissimi. Anche allo stato fluido, la viscosità della Silice, formatore del vetro, è estremamente elevata. Secondo la Legge di Arrhenius, la viscosità degli amorfi decresce con il crescere della T°. Rispetto alla T°, si hanno i punti mostr