Scienza e tecnologia dei materiali - ceramici

Laterizi

Tutti i tipi di laterizi sono relativamente omogenei per quanto concerne la struttura, porosa, lo stato della superficie, non smaltata, e il colore del supporto, rosso.

Fabbricazione

Materie prime

Sono essenzialmente marne sabbiose, contenenti:

• Una frazione argilloso-micacea
• Una frazione sabbiosa (quarzosa)
• Una frazione calcarea
• Altri componenti accessori, quali sostanze organiche, ossidi e idrossidi di ferro, impurezze di solfuri e solfati.

L'impasto è formato, nella generalità dei casi, da una materia prima unica, così come estratta dalla cava; talora questo impasto naturale viene corretto mediante additivazione o miscelazione con altre materie prime o chamotte.

I costituenti mineralogici principali sono:

• Per la frazione argillosa, illite e caolinite; segue la clorite e, sempre scarsa, la montmorillonite
• Per la frazione sabbiosa, principalmente quarzo
• Per la frazione calcarea, carbonati con incidenza assai variabile (solitamente calcite)

Va sottolineata la presenza generalmente apprezzabile di ferro, e di composti dello zolfo. All'ossido ferrico è imputabile la colorazione rosa-rosso dei prodotti cotti, mentre alla presenza di solfati è riconducibile il rischio di efflorescenze.

Processo di produzione

Preparazione dell'impasto

Viene generalmente effettuata mediante macinazione a secco e umidificazione. Per i laterizi a massa alveolata l'impasto viene additivato con materiali combustibili.

Formatura

La maggior parte dei laterizi viene formata per estrusione. Nel caso delle tegole, il pezzo estruso viene successivamente sagomato mediante pressatura allo stato plastico. Per i mattoni pieni la formatura per pressatura di polveri permette di assicurare una migliore regolarità e uniformità dimensionale dei prodotti.

Essiccamento

Viene effettuato in essiccatoi a tunnel.

Cottura

Viene effettuata prevalentemente in forni a tunnel, con temperatura di cottura di 950-1000°C. La durata del ciclo termico è dell'ordine di decine di ore.

Caratteristiche

• La porosità è una caratteristica importante per i laterizi, in quanto condiziona, anche se in misura variabile, tutte le altre proprietà. Alla porosità aperta è associata la permeabilità ai gas e ai vapori, e in una certa misura anche l'aderenza fra il laterizio e i conglomerati cementizi (malte e calcestruzzi), caratteristiche certamente vantaggiose, ma anche la permeabilità all'acqua, che deve essere ovviamente controllata per i laterizi per coperture. La porosità aperta ha influenza anche sulla resistenza al gelo (sulla resistenza, cioè, alle rotture indotte dalla solidificazione dell'acqua penetrata nei pori allorché la temperatura scende al di sotto di 0°C).
• La resistenza al gelo, che viene controllata per i laterizi utilizzabili in esterni, ma che comunque la generalità dei laterizi possiede, dipende però anche, e in misura significativa, dalla distribuzione delle dimensioni dei pori: esiste infatti un diametro critico (stimato pari a 1,8 μm), al di sotto del quale il rischio di gelo è da considerarsi elevato.
• Il rischio di efflorescenza (di comparsa, cioè, di depositi biancastri di Sali: solfati, cloruri, carbonati, ecc. solubili in acqua trasportati per capillarità dall'interno alla superficie del pezzo dall'acqua meteorica assorbita dal pezzo stesso nelle condizioni di esercizio, e rimasti in superficie dopo l'evaporazione dell'acqua) è da mettere in relazione con la composizione delle materie prime (tenore in sali solubili) e le condizioni di cottura. Additivando sali di bario all'impasto è possibile ridurre questo rischio.
• Il rischio di comparsa di inclusioni calcaree è da mettere in relazione con la macinazione e omogeneizzazione relativamente grossolane che vengono talora condotte.

Piastrelle ceramiche per pavimento e rivestimento

Circa il 95% delle piastrelle prodotte in Italia è formato per pressatura. Per quando concerne la destinazione (rivestimento di pavimenti o di pareti, all'interno o all'esterno) si può osservare che:

• I prodotti a superficie non smaltata (clinker, cotto, grès rosso e grès porcellanato) trovano la loro destinazione prevalente nei pavimenti (anche se vi sono esperienze diverse).