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tecnologia meccanica |
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I prodotti ceramici sono quelli che si ottengono per cottura ad alte temperature delle argille e possono essere classificati in base alla porosità o alla compattezza della pasta.
I laterizi appartengono al tipo di prodotto ceramico a pasta porosa, di forma prestabilita. L'elemento laterizio più noto ed universalmente usato è il 'mattone', l'elemento fondamentale per i muri resistenti, non bisogna però sottovalutare l'importanza del 'tegolo', utile per la per la protezione dall'acqua, della 'pignatta', laterizio di forma complessa x la costruzione del solaio, rendendolo rigido, isolante e resistente, e del 'tavellone', resistente a flessione.
I laterizi sono materiali artificiali da costruzione, di prestabilite dimensioni, ricavati dalla cottura di argille con quantità variabili di sabbia, ossido di ferro e carbonato di calcio. I laterizi si possono dividere in tre categorie:
materiali laterizi pieni: mattone ordinario, mattoni pressati, pianelle da pavimentazione;
materiali laterizi forati: mattoni forati, tavelle, tavelloni, forme speciali da solaio;
materiali laterizi da coperture: tegoli piani, coppi e pezzi speciali di varia forma.
I colore dipende semplicemente dalla percentuale di ferro presente nell'argilla e dalla variazione della percentuale dell'ossigeno durante la cottura. Nella stessa fornace, con lo stesso impasto d'argilla si possono ottenere mattoni di colore giallo, rosa, rosso, porpora, bluastro e nero. In genere in condizioni normali nella camera di cottura, cioè con temperature intorno ai 100° C ed una giusta ossigenazione, il cotto assume il colore rosso. Inoltre, poiché l'argilla da zona a zona ha una composizione diversa , la colorazione dei mattoni è una caratteristica tipica del luogo.
a) Laterizi per murature
Il mattone: con questo termine si indica un elemento a forma di parallelepipedo di larghezza circa doppia dello spessore, e di lunghezza circa doppia della larghezza. Le norme unificate assegnano allo spessore 5,5 cm, alla larghezza 12 cm ed alla lunghezza 25cm. Il peso è di circa 3 kg a seconda del grado di imbibizione di acqua.
Il mattone pieno è prodotto in due versioni: una comune, per tutte le strutture murarie da intonacare o rivestire, eseguita con materiali meno selezionati, l'altra è per lavori da lasciare a faccia vista; si tratta dei mattoni da parametro, eseguiti con materiali scelti, con spigoli perfetti e buona uniformità di misure. Dal punto di vista della cottura, i mattoni si distinguono in:
albasi, cioè quelli poco cotti e di colore giallo chiaro, poco resistenti e porosi;
mezzani o forti, cioè quelli di cottura normale e di colore rosso mattone, molto resistenti e sonori;
ferrioli, cioè quelli troppo cotti, di colore scuro, pesanti, parzialmente vetrificanti, deformati e poco porosi, con cattiva aderenza alla malta.
Per facilità d'impiego, spesso le fornaci producono pezzi ridotti di mattone, come il tre-quarti, il mezzo mattone e il quarto di mattone.
Esiste in commercio una varietà di mattoni semipieni, cioè con una serie di fori. Questi mattoni sono molto resistenti ed hanno il vantaggio di pesare circa la metà. La cottura per la presenza dei fori è più uniforme, e quindi ci sono minori deformazioni.
Il mattone forato è altrettanto utile e richiesto per la sua leggerezza, trova largo impiego in quella strutture non portanti che hanno funzione di divisorio. Le dimensioni dei tipi a tre fori sono s=4.5; b=12; l=25; per quelli a sei fori sono 8, 13, 26. I mattoni forati hanno fori in senso longitudinale di forma rettangolare con spigoli arrotondati; le facce esterne sono rigate per aumentare l'aderenza alla malta.
I blocchi forati sono molto simili ai mattoni forati salvo ad avere delle dimensioni maggiori. Le dimensioni sono 12, 25, 25/38 oppure 13, 23, 22/35. L'area di ciascuno foro non deve essere maggiore del 10% della superficie della faccia forata. Al blocco di laterizio si richiede oggi maggiore leggerezza, coibenza, inerzia termica, permeabilità al calore, facilità di montaggio ed una resistenza adeguata.
I blocchi di laterizio si possono distinguere:
in base alla loro funzione, in:
blocchi resistenti per murature ordinarie;
blocchi leggeri per pareti non portanti;
blocchi speciali per murature armate
in base alla disposizione dei fori, in:
in blocchi a foratura verticale;
in blocchi a foratura orizzontale;
in base alla foratura della pasta, in:
blocchi a pasta normale;
blocchi a pasta <<alveolata>>.
I requisiti dei blocchi. I blocchi rientrano fra gli <<elementi resistenti in laterizio>> e vengono classificati come i mattoni in:
blocchi pieni, foratura
blocchi semipieni, foratura 15%
blocchi forati, foratura 45%
Se la superficie del blocco è superiore a 300 cm2, è ammesso un foro di presa di area non superiore a 35cm2; per blocchi di area maggiore di 580 cm2, i fori di presa possono essere due, ciascuno con area non superiore a 35 cm2. Per le strutture portanti possono essere utilizzati soltanto i blocchi pieni e semipieni.
b) Laterizi per solai
Le tavelle e i tavelloni sono i tipi di laterizi forati che hanno la lunghezza molto grande rispetto allo spessore. Le tavelle hanno uno spessore di 3 e 4 cm, la base costante di 25 cm e la lunghezza variabile da 50 a 100 cm. I tavelloni non tavelle con dimensioni maggiorate, s= 6/8; b= 25; l= 80/120.il controllo della regolarità della forma si effettua misurando le frecce di incurvamento.
Leggermente diversa dalla tavella normale è la tavella sottotegola, particolarmente indicata per il sostegno di tegole piane. Le sue dimensioni sono s= 3/4; l= 50/80; b= 24; p=8,3.
Anche per la tavelle ed i tavelloni esiste una produzione di tipi, diversi da quelli unificati:
tavelline a fianchi sagomati, per i controsoffitti tipo <<Perret>>;
tavelloni a taglio obliquo e fianchi sagomati, come elementi portanti secondari di solai di piano o di coperture;
tavelloni da armare , per solai soggetti a forti carichi accidentali.
Laterizi speciali da solaio. Hanno acquistato un'importanza fondamentale per l'esecuzione dei solai in laterizio armato. Ci sono i tipi a tavella piana, a blocco di alleggerimento ed a blocco resistente. La tavella piana, rispetto alla tavella normale, è molto più resistente e rinforzata; è adatta per i solai a camera d'aria.
I tipi più usati sono la pignatta e la volterrana, blocchi in laterizio di particolare forma e dimensione. Le fecce dei blocchi devono essere leggermente rigate per facilitare l'aderenza al calcestruzzo. La pignatta con la zona superiore rinforzata deve avere per legge particolari requisiti. Le pareti orizzontali della zona rinforzata e le altre pareti perimetrali devono avere di 8 mm; i setti interni non minore di 7 mm. I più importanti di questi laterizi sono le volterrane, elementi copriferro, elementi per travetti prefabbricati e pignatte.
c) Laterizi per usi diversi
Elementi di laterizio per rivestimenti e grigliati Sono particolarmente adatti per pareti esterne, per la loro resistenza agli agenti atmosferici, per il colore, per la semplicità ed economia di messa in opera. Esistono tipi di varia dimensione: listelli, quadri, angolari. Dei tipi frangisole esiste una varietà enorme, che segue un po' il gusto e lo stile del momento.
Elementi di laterizio per pavimentazione. Il materiale si presta per il suo colore, la calda tonalità, quel senso di rustico che è apprezzato in particolari ambienti. Il cotto può essere usato sia all'interno che all'esterno.
La maggior parte della produzione di <<cotto da pavimentazione>> è fatta a macchina, mediante l'estrusione della pasta; si ottiene in questo modo un cotto forte, con notevole peso specifico e bassissima porosità e quindi di grande resistenza e durata. Non mancano però ditte artigiane che producono il <<cotto a mano>> per lavori di particolare pregio o interventi di restauro.
d) Laterizi da copertura
Sono comunemente chiamati tegole; la loro forma varia da regione a regione, a seconda dalle caratteristiche climatiche. Si hanno tegole piane e tegole curve, i coppi. Le tegole piane sono di vari tipi: marsigliese, olandese, portoghese, embrice toscano.
La tegola portoghese è un tipo misto, in parte piana, in parte curva. Gli embrici possono essere usati in coppia con i coppi, per formare il manto di copertura (detto 'alla toscana').
I laterizi da copertura devono essere resistenti al gelo e impermeabili all'acqua e quindi è bene siano sottoposti alle prove prestabilite. Lo spessore della marsigliese non deve mai essere inferiore ad 1 cm. La lunghezza utile della tegola è di 33,33 cm, in modo che le tre tegole coprono una lunghezza esatta di 1m. esistono anche le mezze tegole, sia destre che sinistre, necessarie per completare i manti di coperture, ed altri pezzi speciali, come colmi, selle ed aereatori . Per i coppi lo spessore della tegola non deve mai essere inferiore a 1,1 cm; le tegole disposte in fila, una sull'altra, devono essere sovrapposte di 9 cm.
Dei vari tipi di manti di copertura, quello con solo coppi è il più pesante, 65 kg/m2, mentre le tegole marsigliesi ed olandesi pesano 40 kg/m2.
e) Laterizi per finiture
Elementi speciali di laterizio. Finché la produzione del laterizio era fatta con stampi a mano, data la plasticità dell'argilla, la forma dell'elemento poteva essere cambiata facilmente; la produzione industriale ha reso la produzione dei pezzi speciali più costosa e quindi i fornaciai si sono limitati a fare solo i pezzi standard. In effetti i pezzi di forme speciali sarebbero utilissimi per la soluzione dei particolari strutturali, specialmente per quelle opere con il laterizio a faccia vista. In Italia esistono fornaci che continuano per tradizione a produrre pezzi speciali, ma quasi sempre fatti a mano, con costi molto superiori al prodotto standard.
f) Mattoni refrattari
Si chiamano mattoni refrattari quelli capaci di sopportare temperature elevate senza fondere e conservando adeguate caratteristiche di resistenza alle sollecitazioni meccaniche. I mattoni refrattari sono prodotti con particolari tipi di argille (caoliniche), che non fondono né rammolliscono sotto i 1500°C. Poiché tali argille molto pure sono troppe grasse, se ne diminuisce la plasticità con aggiunta di altre sostanze (bauxite). Si hanno mattoni refrattari di vari tipi:
refrattari argillosi e silico-alluminosi, per temperature intorno ai 1500° C;
refrattari alluminosi, per temperature sui 1700° C;
refrattari silicei, costituiti essenzialmente da silice;
refrattari basici, formati da ossido di magnesio, resistono oltre ai 2000°C.
i mattoni refrattari vengono usati in edilizia per rivestimento di caldaie, per isolamento di forni e caminetti.
Il peso del laterizio dipende dal modo di produzione e dalla qualità dell'argilla, se il laterizio è confezionato a mano, si avrà una massa più porosa e di conseguenza un peso minore. Per i laterizi pressati o estrusi sotto vuoto la massa è molto più compatta ed il peso maggiore. In genere il peso di volume del comune laterizio è di 1600/1800 kg/m3.
Il laterizio comune è un materiale con buona coibenza termica; il valore di conducibilità termica può variare fra 0,55 e 0,66 l l esprime il calore che passa in un ora attraverso 1mq di parete di 1 m si spessore). Si esprime in kcal/h m °C.
Il laterizio è un materiale poroso, questo è vantaggioso per le proprietà termiche, per lo scambio
igrometrico e per l'areazione dei muri però una porosità eccessiva può essere pericolosa in caso di gelo. L'imbibizione è in relazione con la porosità ed è anch'essa elevata, la prova viene effettuata per saturazione dei pori dei campioni immersi nell'acqua. La capillarità del laterizio provoca un'aspirazione dell'acqua, che può provenire dal terreno, dall'aria o dalla malta.
E' la capacità di non lasciarsi attraversare dall'acqua. La prova viene effettuata fissando un telaio di lamiera, bagnarlo in modo che si formi uno strato di 5cm e vedere che nelle successive 24 ore non passi l'acqua.
Il laterizio può presentare fenomeni di gelività avendo una porosità elevata, se è saturo di acqua
gelando provoca la rottura. La prova viene eseguita mediante cicli ripetuti imbevendolo d'acqua e mettendolo in frigorifero alle T di -l0° C per tre ore poi portato a +35°C per altre tre ore. I laterizi prodotti con argille che hanno una elevata temperatura di cottura risultano poco o affatto gelivi.
Per i mattoni pieni, semipieni e forati si allineano 10 mattoni alla volta nel senso dello spessore, della larghezza e della lunghezza, per il blocco da solaio si allineano 10 elementi prima nel senso dell'altezza e poi della larghezza.
Inclusi di calce
Le inclusioni di piccoli noduli di ossido di calcio sono le più pericolose, si formano durante la cottura e che a seguito di assorbimento d'acqua, provocano rigonfiamento e determinano crateri, bisogna effettuare la prova che consiste nel bollire un pezzo di laterizio nell'acqua per tre ore. Se i crateri hanno un diametro maggiore di 15 mm, il laterizio non è accettabile; per quelli da rivestimento il diametro non deve superare i 5 mm.
Efflorescenze
Sono delle macchie biancastre (efflorescenze) dovute a sali solubili che si manifestano a causa dell'umidità. Si tratta dei solfati provenienti dal laterizio stesso, che reagiscono con gli alcali del cemento della malta. Possono essere anche causate dall'acqua del suolo, che risale per capillarità. Possono essere eliminate mediante lavaggio a getto d'acqua e spazzolatura o con H2O leggermente acidula.
Resistenza a compressione
E' la caratteristica fondamentale dei laterizi per strutture portanti, un buon mattone pieno deve dare carico di rottura intorno ai 25 N/mm2. Per il mattone pieno e semipieno si prepara un campione tagliandolo a metà, si sovrappongono le due metà che si fissano con la pasta cemento, si lasciano così per sette giorni. Infine si sottopone allo schiacciamento, la prova si effettua su 4 provini secchi e 4 provini imbibiti di acqua.
Per i mattoni forati la prova viene eseguita sul pezzo intero mettendo sulle due facce la malta. Per i mattoni forati la prova viene eseguita sul pezzo intero, la compressione dev'essere esercitata in direzione normale ai fori. Anche per i forati devono essere fatte 4 prove a secco e 4 imbevuti d'H2O.
Resistenza a flessione
Per i mattoni e le tegole la prova consiste nel sottoporre a flessione a campioni appoggiati agli estremi su due coltelli arrotondati e il carico, al quale si sottopone, è dato da un terzo coltello arrotondato posto sulla mezzeria. Per le tegole il carico minimo di rottura è di 135 kg per quelle curve, e di 140 kg per le marsigliesi.
Prova d'urto
I laterizi in genere hanno un comportamento di tipo fragile, cioè sono soggetti a rottura per urto o sollecitazioni concentrate. Per le tegole la prova si effettua sul campione appoggiato agli estremi lasciando cadere una sfera di ghisa del peso di 1Kg partendo da un'altezza di 10 cm e aumentando di 5 alla volta fino ad ottenere la rottura. Per i laterizi da pavimentazione si fa cadere una sfera d'acciaio del peso di 1 Kg su un campione disposto nella sabbia, si comincia da 5 cm.
Prova di usura
Per i materiali omogenei si usa il tribometro, una macchina a disco rotante con abrasivo su cui vengono premuti i campioni con una pressione di 0,03 N/mm2. Lo spessore di materiale che è eliminato dall'abrasione, per un numero di giri pari a 1000 m, si indica come coefficiente di abrasione. Per i materiali non omogenei si fa la prova a getto di sabbia che consiste nel proiettare sui campioni un getto di sabbia mediante un iniettore ad aria compressa, la prova dura due minuti.
Prova di durezza
E' effettuata con il metodo Brinell impiegando un penetratore di acciaio a sfera, del diametro di 5mm. Il carico applicato gradualmente raggiunge i 32,5 Kg e dura 30 secondi. La durezza viene calcolata in base alla profondità dell'impronta, si calcola il valore medio su 20 prove.
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