Durabilità e degrado del legno Bernhard ElsenerDegrado die materiali non-metallici Università di Cagliari AA 2005/2006

Durabilità e degrado del legno

Durabilità e degrado del legno Bernhard ElsenerDegrado die materiali non-metallici Università di Cagliari AA 2005/2006

Durabilità e degrado del legno

Bernhard ElsenerProfessore di Scienza dei Materiali

Dipartimento di Chimica Inorganica ed AnaliticaUniversità degli Studi di Cagliari

http://dipcia.unica.it/superf/Email: belsener@unica.it

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1 Legno come materiale di costruzione

Produzione mondiale di materiali di costruzione (1980)

- Acciaio 0.8 Mia t/a- Alluminio 0.02 Mia t/a- Polimeri 0.09 Mia /a- Legno 3.0 Mia t/a (50% legno d’opera)

- Riserve di legno 3 Mia m3

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1 Legno come materiale di costruzione

Bosco nei tropici del America del sud

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1 Legno come materiale di costruzione

Percentuale di costruzione in legno

- USA 90 - 94%- Canada 5 - 85%- Scandinavia 80 - 85%- Austria 15%- Germania 6 - 7%

- 50% del legno viene utilizzato in costruzione di edifici

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1 Esempi di costruzioni in legno

Abitazione nelle montagne svizzere (70 anni)

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1 Esempi di costruzioni in legno

Tetto della fiera a Hannover (Germania)

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1 Esempi di costruzioni in legno

Ponte moderno (Expo Svizzera 2002)

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1 Esempi di costruzioni in legno

Abitazione moderna (Svizzera, 2001)

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2 Composizione e struttura del legno

Composizione chimica(legno è un materiale composto di macromolecole)

- Cellulose 40 - 60 %- Emicellulosa 6 - 27 %- Lignina 18 - 40 % (conifere meno lignina)- Altre sostanze 0.3 - 10 % (organiche ed inorganiche)

Composizione elementare- carbonio 48 - 52 %- Ossigeno 41 - 45 %- idrogeno 6 - 7 %

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2 Composizione e struttura del legno

Sostanze estrattivi

Composti come terpeni, feoli e derivati, tannini, carboidrati, composti azotati, acidi grassi e steroidi.

- particolare odore o profumo, sapore, colore- modificano proprietà fisiche (ritiro, permeabilità, .)- difficoltà di verniciature, corrosività el legno- miglioramento della durabilità (maggiore resistenza ad attacco di insetti e funghi)- possibilità di sfruttamento industriale (colori, ..)

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2 Composizione e struttura del legno

Alerce1500 anni

Argentina del sud

Resistnetissima agli attacchidei funghi

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2 Composizione e struttura del legno

Legno tardivoAnelli

Legno giovanile

Legno di cuore

Alburno

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2 Composizione e struttura del legno

Microstruttura del legno

Conifero (pino) Latifoglia(legno di pioppo)

Zona tardiva (più densa), zona primaticcia (parete sottili, tracheidi ampie grossi vasi).

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2 Composizione e struttura del legno

Microstruttura del legno

Conifero (più anziano) Latifoglia(più differenziato)

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2 Composizione e struttura del legno

Microstruttura del legno (conifero)A: Zona tardiva B: zona primaticciaC: tracheidi dei raggi D: parenchimaE: canali resiniferi

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2 Composizione e struttura del legno

Microstruttura del legno (latifoglia)A: Zona tardiva B: zona primaticciaC: raggi parenchimaticiD: vasiE: parenchima assiale

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2 Composizione e struttura del legno

Maturazione del legno

Legno giovane

Legno maturo

Legno di cuore

alburno

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2 Composizione e struttura del legno

Fibre di legno

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2 Composizione e struttura del legno

Elementi strutturali1 Vasi (anullare)2 Vasi 3 Fibre di legno

4 Tracheide (giovanile)5 Tracheide (maturo)

6 Raggio di legno7 Raggio di legno

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2 Proprietà del legno

Proprietà meccaniche molto buone...

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2 Proprietà del legno

...se utilizzato bene

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2 Proprietà del legno

Il legno è ortotropico

L in direzione delle fibreT tangenzialeR radiale

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2 Proprietà del legno

Carico di rottura del legno (12 % umidità)

Legnocompressione flessioneassiale trasverale

Abeti 380 720Larice 500 930Pini 440 950Castagno 500 1100Faggio 520 1100Pioppi 340 600Quercia 580 1100

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2 Proprietà del legno

Modulo di Elsticità del legno (12 % umidità)

Legnotangenziale radialefibre

Coniferi 1 1.7 20Latifoglia 1 1.7 13

Simile per la resistenza meccanicaed il riganfiamento

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3 Legno e umidità

Aumento del volume con l’umidità

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3 Legno e umidità

Deformazione del legno con l’umidità

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4 Durabilità del legno

Attacco tramite funghi

Dal colore del residua si parla di carie bianco (attaccco dellaLignina) o di carie bruna (attacco della cellulose)

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4 Durabilità del legno

Attacco tramite funghiCondizioni favorevoli sono- temperatura ne troppo bassa ne troppo alta (5 - 30 °C)- umidità tra 15 e 30%

Per evitare- essicazzione e stagionatura (ridurre l’umidità)- taglio degli alberi solo in inverno (circolazione ormoni)- importanza degli estrattivi

Legno molto durevole- rovere, larice, teak

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4 Durabilità del legno

Decomposizione del legno

Carie bruna (attacco della cellulosa)

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4 Durabilità del legno

Problemi utilizzando il legno

Deformazione , formazione di fissureDegrado tramite funghi (umidità > 20%)