Materiali per l’Architettura (6CFU) Prof. Arch. Alberto De Capua, coll. Arch. Valeria Ciulla MpA seminario materiali d’architettura • ACCIAIO • PLASTICHE • VETRO • CALCESTRUZZO Università degli studi Mediterranea di Reggio Calabria – Architettura – A.A. 2017 - 2018 Seminario a cura di Valeria Ciulla
55
Embed
Materiali per l’Architettura · ACCIAIO - definizione e classificazione Gli acciai in sono leghe di ferro e carbonio con ... , utilizzati per lamiere, tubi, bulloni, chiodi, ferri
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
• elementi sandwich in cui due lamiere metalliche sono accoppiate ed
interpostedaunostratodimaterialeisolante;
• facciatemetalliche
• tessutimetallici
COPERTURE
ACCIAIO–ElementiTecnici
• ACCIAIO• PLASTICHE• VETRO• CALCESTRUZZO
Lematerieplasticheeglielastomeri(gomme)sonosostanzemacromolecolari(polimeri).Leprime,ottenutecon procedimenti di sintesi della chimica organica, sono caratterizzate dal comportamento plastico alle altetemperaturecheconsentelaformatura;Glielastomeri,chepresentanoatemperaturaambienteuncomportamentoelastico,sonoottenutidapolimeriliquidi, naturali o sintetici, le cui strutture lineari sono vincolate tra loro attraverso il processo chimico diindurimento,chiamatovulcanizzazione.Leplasticheutilizzateinediliziasonoclassificatein:1.resinetermoindurenti2.resinetermoplastiche
1. Sono definite termoindurenti quelle resine che, dopo un’iniziale azione prolungata del calore, diventanoinfusibiliinmodoirreversibile.2. Sono definite termoplastiche quelle resine che rammolliscono con il calore, e che con il raffreddamento,riacquistanolostatoinizialesenzavariazionedellastrutturachimica.
-ResineEpossidichePresentano: Buone proprietà meccaniche, buona resistenza chimica, basso ritiro e ottima adesività.Trovano largo impiego, come collanti su calcestruzzi – metalli - legno, per additivazione di malte ecalcestruzzi,vengonoutilizzatecomesigillanti,perrinzaffiresistentiagliattacchichimici,comeimpregnanti,comemantiperpavimentazioni.- ResinePoliuretanichePresentano:Buoneproprietàmeccaniche,buonaresistenzachimica,bassoritiro,buonaadesività.Caricate con additivi assumono la proprietà di espandersi (poliuretano espanso) determinando elevatacoibentazione,sonoutilizzatecomesigillanti, rivestimentie incamiciature,perrinzaffi resistentiagliagentichimici,comeimpregnanti,collantiemantiperpavimentazioni.- ResinePoliestereQuesteresinesonocaratterizzateda: indurimentorapido,temperaturad’indurimentobassa,buonafacilitàdimiscelazione,resistenzaagliagentichimici,buoneproprietàmeccanicheebassaviscosità.Combinate con fibre di vetro o nylon danno luogo amateriali compositi che trovano largo impiego nellaproduzionediinfissi,pannelli,tubazioni.
RESINE TERMOPLASTICHE Le resine termoplastiche sono polimeri lineari o ramificati che possono essere fusifornendo loro una appropriata quantità di calore; durante la fase di plastificazione non subiscono alcunavariazione a livello chimico. Possono essere forgiati (e ri-forgiati) in qualsiasi forma usando come tecniche lostampaggioadiniezioneel’estrusione.Traleresinetermoplastichesiindividuano:
Imaterialiimpermeabilizzantisonoimpiegatiperimpedirel’infiltrazionediacqua,perrisalitacapillareogravitàinquellapartidelorganismoediliziomaggiormentea rischio (fondazioni, solaia terra, chiusureverticalideipianiinterrati,balconi,coperture).Oltrealprincipalerequisitodiimpermeabilità,questimaterialidevonoavere(UNI8202)ü buonecaratteristichemeccanicheperresistereaimovimentistrutturali,ü adeguataresistenzaalpunzonamentostaticoedinamico,ü stabilitàdimensionale,ü plasticità,ü resistenzaagliagentiatmosfericieall’invecchiamento,ü devonoessereimputrescibili.SeespostiairaggiUVA,allepioggeacideealleescursionitermicherichiedonoun’adeguataprotezionesuperficiale.Imaterialiimpermeabilizzantisonoditiponaturaleosintetico.1. Alla prima categoria appartengono i materiali bituminosi, impiegati anche nella produzione dellemembrane
bituminoseecomesigillanti;2. allasecondacategoriaappartengonolemembranesintetiche.Iprodottiimpermeabilizzanti,applicabiliafreddooacaldo,sonocommercializzatiinformaliquidaopastosainmembranemonoopluristrato.Un’eventuale armatura, che migliora le caratteristichemeccaniche,puòessere integratanella fasediposa inoperaopredispostagiànelprodottoprefabbricato.
Plastiche–Elementitecnici
IMPERMEABILIZZAZIONE
STRUTTUREPORTANTI- Strutture con reti di funi: Sono costituite da una rete in cui le funi (fili di acciaio zincato) si pre-tendonoreciprocamente,conferendoall’ordituraunadoppiacurvatura.Lacoperturaèrealizzataconpoliesteretrasparente.
StruttureatendaPertendasiintendeunalaminadimaterialetalmentesottiledanonpresentarealcunaresistenzaaflessione, compressione, e taglio capace, invece, di reagire solo a trazione. Tale sistema è limitato a struttureprovvisoriedipiccoledimensioni.Strutturepneumatiche:Sono caratterizzatedall’essere sostenuteda gas, la formae la stabilità sonodeterminatedallostatodipressione,superiorerispettoall’esterno,prodottodalgasimmessoallorointerno.Isistemipneumaticipossonoessere:aparetesemplice,aparetedoppia.
Il vetroèil prodottodelraffreddamentodiunmiscuglioomogeneodiminerali che,dopoesserestatiportati alla fusione, passano allo stato rigido senza cristallizzare, ma assumendo una struttura molecolaredisordinataepiuttostoinstabile(statoamorfo).Icostituentiprincipalidelvetrosono:•lasiliceèilcomponenteprincipaledellamisceladibase(sostanzavetrificante);èpresentenellamiscelapercircail75%;• isolfatidisodioopotassio(ossidialcalini)contribuisconoadabbassareilpuntodifusionedelvetrificante(1100°C);sonopresentiperil10-15%;•icarbonatidicalcioodimagnesio(ossidialcalinoterrosi),presentiperil10-15%,Lasostituzionedell’ossidodisodio(feldspato)conossididipiomboedipotassioconsentediottenereilcristallo,ovverounalastradivetroparticolarmentetrasparenteebrillante.Lasostituzionenellamisceladisolfatidisodio(vetrisodico-calcici)conilsolfatodipotassiorendel’impastopiùlavorabileeilvetroancorapiùbrillante(cristallodiBoemia).Conilterminecristallovengonospessoindicatiancheivetrisodico-calcici,caratterizzatidaaltaresistenza,bassafragilitàeottenutiperricotturadellelastre.
Ivetritirati(UNIEN572(1996)sonorealizzatifacendopassarel’impastoattraversounafenditura,realizzatasuunalastra di materiale refrattario; l’impasto viene tirato e successivamente sottoposto a ricottura, ciò consente dieliminareletensioniinternechepossonoesserecausatedalraffreddamentodifferenziatosubitodallalastra.Ivetricolatielaminati(UNIEN572)vengonorealizzatimediantecolaturadirettadell’impastofusotrairullilaminatori.Ladiversasuperficiedeirulli,lisciaoarilievo,consentediottenerelastredivetrolisceostampate,sudiunafacciaosuentrambe.Ladeposizionedi una sottilepellicoladi ossidometallico consente lacolorazione superficialedella lastra. Con lastessa tecnica,ma senza la ricottura, si producono le lastre di vetro armatederivanti dalla laminazione dimassavetrosafusanellaqualeèstataintrodottaunaretemetallica.I vetri float (UNI EN 572) che prendono il nome anche di cristalli, sono ottenutimediantecolatura, inatmosfera inerte dellamassa vetrosa su un bagnodi stagno fuso (to float = galleggiare). Il vetro si deposita sullostagno secondo uno spessore naturale di 6 mm e viene poi sottoposto a una successiva ricottura eraffreddamento.Èpossibileprodurrelastredispessoricompresitra2e19mm, intervenendonellafasedicolaturaconopportuniaccorgimenti.Questoprocedimentoproduttivoconsentedi ridurrealminimo le fessurazioni,graziealleminorisollecitazionisubitedallelastre.
VETRO-prodottivetraridibase
Ivetripressatiinstampi,dettianchediffusoriperlascarsatrasparenza,vengonorealizzatipercolaturainappositistampiesuccessivacompressione,operatatramitepunzoni,dell’impastovetroso,cheèinquestomodocostrettoadassumerelaformadellostampo.Contaleprocedimentoèpossibileottenerediffusorisottoformadiblocchicavioacamerad’aria(UNI9303),dalbordorialzato.Ivetritemprati:latempra(UNIEN12150,UNI7697)èunprocessotermicoilcuiscopoèquellodiindurreparticolaritensionisullalastradivetroperconferirlemiglioricaratteristichediresistenza,soprattuttoaflessione.La lastra che ha subito la tempra, oltre a una migliore resistenza a flessione e allo shock termico, ha lacaratteristica,unavoltachenesiaprovocata la rottura,di ridursi in frammentiminutipiuttostoche in scheggetaglienti.
VETRO-prodottivetraridibase
I vetri profilati (UNI EN 572) sono elementi traslucidi,caratterizzatidalcaratteristicoprofilo a“U”.Ottenutiper trafilatura,hanno lunghezze finoa4 m. I vetriprofilatipossonoesseredi tiposemplice o armato con sottili fili d’acciaio, disposti in lunghezza. Sono impiegati come elementitraslucidietrasparentiinCV.
normale armato retinato
Ivetri riflettenti, grazie al trattamento superficiale subito, sono in grado di rifletterealmenoinpartelaradiazionesolare incidentefiltrandoenergiasolare,aevitarechequestasottoformadi luceodicalore,penetriall’internodell’ambiente.Analogamente i vetri basso-emissivi sono utilizzati per contenere le dispersioni termiche, mediante l’azioneriflettenteesplicataversol’internodell’ambiente.Il calore irraggiato dai corpi scaldanti (termosifoni, pannelli radianti) viene intercettato e riflesso all’internodell’ambienteriscaldato.La superficie della lastra vieneresariflettentemediante ildepositodimetallieossidimetalliciperpirolisi (acaldo)operpolverizzazione(atemperaturaambiente);emediantel’applicazionedipellicolesinteticheapplicatesullelastreanchesuccessivamenteallaloroposainopera.
VETRO-PRODOTTIVETRARITRASFORMATI
Sono ottenuti per successiva lavorazione operata sui prodotti vetrari di base al fine di migliorare lecaratteristichedelvetro;traquestisidistinguono:•vetririflettentiovetribassoemissivi;•vetricamera;•vetristratificati;•vetricromogenici.
VETRO-PRODOTTIVETRARITRASFORMATI
Ilvetrocamera(UNI10593)èunpannellocaratterizzatodaproprietàisolanti,siatermichecheacustiche.Ipannellisonoottenutisigillandoermeticamentelungoilperimetrodueopiùlastredivetro,inmododalasciaretraesseun’intercapedinecontenenteariaseccaogasnobili(argon).Lelastrevengonodistanziatemediantel’interposizionediunprofilatoinmaterialeplasticoometallico(distanziatore)contenente polveri disidratanti, mentre un’opportunasigillaturaperimetrale inmaterialeplastico impedisce loscambioconl’ambienteesterno(tenuta).
VETRO-PRODOTTIVETRARITRASFORMATIIl vetro stratificato (UNI EN ISO 12543, UNI EN 356, UNI EN 1063) è un pannello costituitodall’accoppiamentodipiùlastredivetro,chesonounitesututtalasuperficiemediantel’interposizionediunfilmplastico(0,3-0,5mm)trasparentedipolivinilbutirrale(PVB)opolicarbonato.Lapresenzadelfilmplasticoconferiscealpannellounabuonaresistenzaagliurtieallosfondamento;inoltre,nelcasoincuil’urtonedeterminilarottura,iframmentirimarrannoattaccatiallaplasticasenzadisperdersi.Ivetricromogenici,pannelliingradodivariareacomandolapropriaopacità.QuestisonorealizzatiaccoppiandoduecristallimedianteduefoglidiPVBconinterposto uno speciale film a cristalli liquidi che in assenza ditensioneelettricaèopaco,mentrelapresenzadiuncampoelettricoconsenteallalastrail passaggioallostatotrasparente.L’intensitàdelcampoelettricopuòessereregolatamediantediversistimoliesterni,:ü qualilavariazionediintensitàdellaluce(fotocromici),ü l’applicazionediuncampoelettrico(elettrocromicieacristalliliquidi),ü variazionedellatemperatura(termocromici).
L’impiego di additivi (agenti acceleranti, ritardanti, fluidificanti plastificanti, aeranti, impermeabilizzanti)migliora la lavorabilità dell’impasto e le prestazioni del prodotto indurito, la cui resistenza dipende dalrapporto acqua/cemento, dalla qualità e dalle caratteristiche meccaniche e geometriche degli inerti, dallamodalitàdimescolamento,messainoperaecompattazione.
CALCESTRUZZO-definizione
Ilcalcestruzzoalleggerito (UNI7548) impiega come inerti il polistirolo l’argilla espansa, lapomice, il gesso,trucioliocascamidilegno,lefibrevegetali,ilmagnesio,l’alluminio. Il calcestruzzo cellulare gassificato è un materiale molto leggero, 450 kg/mc, facilmente lavorabile; èottenutoconimpastodisabbiaecarbonatodicalciomiscelatoinacquaconpolveredialluminio; lapolveresviluppa gas espandendo il volume della miscela iniziale. Per l’assemblaggio dei blocchi in calcestruzzocellularegassificatosiimpiegamaltacollantecongiuntidispessoredicirca1mm.
Sono detti leganti tutti quei materiali che previo impasto con acqua, assumono nel tempo consistenza litoide,soggetti a duemomenti di trasformazione il primo detto presa il secondo detto indurimento. Tradizionalmente ilegantiimpiegatisono4ehannoaffinitàdicomportamento,sono:1. Calci2. Agglomeraticementizi3. Gessi4. Cementi
1.CalciLecalcisonoilegantipiùantichi.Sonoclassificateinduecategorierelativamenteacomeeffettuanolapresa:- Calci aeree: fanno presa a contatto dell’aria reagendo con l’anidride carbonica, è un legante derivato dalla
Possonoessere classificati in base alla loro composizioneo in base alla loro resistenza, riferita alla resistenzamassimaallacompressioneottenutafinoallaschiacciamentodopo28gg.
Dalpuntodivistadeicomponentisonoclassificatiin:- Cementi naturali o Portland: sono ottenuti dalla cottura dimarne con una piccola aggiunta di gesso per
cementopozzolanico:ottenutodallamiscelazionediclinkerdicementoportlandconpozzolana,ingradodidefinireresistenzaalleazionidiacquesalmastre.cemento d’alto forno: ottenuto dalla miscelazione di clinker di cemento portland con loppe basichegranulate(sottoprodottidellasiderurgia),ingradodigarantireunelevatovaloreidraulico.cementispeciali:sonoqueicementilacuicomposizioneèrisultantedamiscelediparticolaricompostiodaelevatetemperaturedicotturaodall’usodiadditivispecifici.
L’acqua dell’impasto deve essere limpida, noncontenere sali in percentuali dannose e non essereaggressiva.Ilparametrocardinedellaresistenzadelcalcestruzzoè il rapporto acqua/cemento, ovvero a parità dicontenuto di cemento risulta maggiormenteresistente una miscela con un minore contenuto diacqua.
CALCESTRUZZO-componenti
Dosaggiodelcemento
Ildosaggiodelcementoèinrelazioneaglialtricomponentidell’impastoedinoltreinfunzionealdiametromassimodell’inerteimpiegato.Aumentando la quantità del cemento nell’impasto, si ottiene un cls di maggiore resistenza. La dosatura delcementovienedeterminataquindiinfunzionedell’usoacuièdestinatol’impasto.
Gli inerti devono essere costituiti da elementi nongelivi,prividiparti friabili,polverulenti, terroseodialtresostanze dannoseall’indurimentodell’impastoedallaconservazionedellearmature.Infine, gli elementi devono essere di diversedimensioneinmododaridurrealminimoivuoti,ciòè determinante per conferire compattezzaall’impastoquindiunabuonaresistenzameccanicaalcolcestruzzo
Alveolizzazione–causa:condizioniambientaliDegradazione che si manifesta con la formazione di cavità di forma e dimensionevariabile.Glialveolisonospessointerconnessiehannodistribuzionenonuniforme.Nelcaso particolare in cui il fenomeno si sviluppa essenzialmente in profondità conandamentoadiverticolisipuòusareiltermine‘alveolizzazioneacariatura’.Bolled'aria–causa:errorediposaAlterazionedellasuperficiedelcalcestruzzocaratterizzatadallapresenzadiforidigrandezzaedistribuzioneirregolaregeneratidallaformazionedibolled'ariaalmomentodelgetto.
Distacco-causa:errorediprogettazioneSoluzione di continuità tra strati superficiali delmateriale, sia tra loro che rispetto alsubstrato:preludeingenereallacadutadeglistratistessi.Ilterminesiusainparticolareper gli intonaci e i mosaici. Nel caso di materiali lapidei naturali le parti distaccateassumono spesso forme specifiche in funzione delle caratteristiche strutturali etessiturali,esipreferisconoalloravocicrosta,scagliatura,esfoliazione.
Degradoedifetti
Esfoliazione–causa:invecchiamentonaturaleDegradazione che simanifesta con distacco, spesso seguito da caduta, di uno o piùstratisuperficialisubparallelifraloro.
Esposizionedeiferridiarmatura–cause:errorediprogettazione,errorediposa,causaaccidentaleDistacchidipartiincalcestruzzoconconseguentemessaanudoecorrosionedeiferridiarmatura.Fratturazioneofessurazione–cause:errorediprogettazione,errorediposa,causaaccidentaleDegradazione che si manifesta con la formazione di soluzioni di continuità nelmaterialeechepuòimplicarelospostamentoreciprocodelleparti.Nididighiaia–causa:errorediposaDegradodella superficieper segregazionedei componentidel calcestruzzo in fasedigetto, caratterizzata da cavità irregolari, superficie disgregata e inerti di maggiordiametroinevidenza.Pitting–causa:condizioniambientaliDegradazione puntiforme che si manifesta attraverso la formazione di fori ciechi,numerosi e ravvicinati. I fori hanno forma tendenzialmente cilindrica con diametromassimodipochimillimetri.
Rigonfiamento–cause:errorediprogettazione,condizioniambientaliSollevamentosuperficialeelocalizzatodelmateriale,cheassumeformaeconsistenzavariabili.Alterazionecromatica–causa:condizioniambientaliAlterazione che si manifesta attraverso la variazione di uno o più parametri chedefiniscono il colore: tinta, chiarezza, saturazione. Può manifestarsi con morfologiediverseasecondadellecondizioniepuòriferirsiazoneampieolocalizzate.Depositosuperficiale–cause:invecchiamentonaturale,condizioniambientaliAccumulo dimateriali estranei di varia natura, quali, ad esempio, polvere, terriccio,guano, ecc. Ha spessore variabile e, generalmente, scarsa coerenza e aderenza almaterialesottostante.
Incrostazione–causa:condizioniambientaliDeposito stratiforme, compatto e generalmente aderente al substrato, composto dasostanzeinorganicheodastrutturedinaturabiologica.
Patinabiologica–causa:condizioniambientaliStrato sottile, morbido ed omogeneo, aderente alla superficie e di evidente naturabiologica, di colore variabile, per lo più verde. La patina biologica è costituitaprevalentementedamicrorganismicuipossonoaderirepolvere,terriccio,ecc.Presenzadivegetazione–causa:condizioniambientaliLocuzioneimpiegataquandovisonolicheni,muschiepiante.
La normativa italiana prevede una serie di cementi cosi detti NORMALIZZATI. Questi sono ulteriormenteraggruppati in classi in relazione alla resistenzameccanica presentata secondoprove unificate e realizzate suproviniunavoltatrascorsoiltempodistagionatura. Iprovinivengonosottopostiasollecitazionediflessioneecompressione,determinandocosìlerelativeresistenzecaratteristiche: