ELEMENTI DI EDILIZIA SOSTENIBILE · 2016. 8. 30. · la trasmissione del calore e l’analisi del...

Marco Berti

MATERIALI, INVOLUCRO E SISTEMI PER UN EDIFICIO PASSIVO (E SOSTENIBILE)

M. BERTI ELEM

ENTI DI EDILIZIA SOSTENIBILE

ELEMENTI DI EDILIZIA

SOSTENIBILE SISTEMI E PROCESSI SOSTENIBILI OBIETTIVI SUL BENESSERE SOSTENIBILE MATERIALI PER UN’EDILIZIA SOSTENIBILE VAPORE, CALORE E SOSTENIBILITÀ

DELL’INVOLUCRO ENERGIA (QUASI) ZERO E SOSTENIBILITÀ

V

SOMMARIO

ÌÌ INTRODUZIONE ................................................................................................. p. 1

1. SISTEMI E PROCESSI SOSTENIBILI ............................................................. ˝ 31.1. Sistemi e complessità ................................................................................... ˝ 3

1.1.1. Premessa ........................................................................................ ˝ 31.1.2. Concetto(edefinizione)disistema ............................................... ˝ 31.1.3. Confinediunsistema .................................................................... ˝ 51.1.4. Sistemachiuso ............................................................................... ˝ 51.1.5. Sistema aperto ............................................................................... ˝ 51.1.6. Involucrochiusoeinvolucroaperto .............................................. ˝ 51.1.7. Comportamento dinamico ............................................................. ˝ 61.1.8. Comportamentoteleologico(oteleonomico) ............................... ˝ 61.1.9. Comportamentoequifinalizzato .................................................... ˝ 71.1.10. Comportamento omeostatico ........................................................ ˝ 71.1.11. La complessità ............................................................................... ˝ 81.1.12. Interazionelineareecircolare ....................................................... ˝ 8

1.2. Entropiacomerappresentazionedellasostenibilità ..................................... ˝ 91.2.1. Entropiaedisordine(nellescienzesociali) ................................... ˝ 91.2.2. Entropia positiva ........................................................................... ˝ 91.2.3. Entropianegativa(oneg-entropia) ............................................... ˝ 91.2.4. Entropia, ordine e disordine .......................................................... ˝ 10

1.3. Sistemi,catastrofiecollassodellasostenibilità ........................................... ˝ 111.3.1. Catastrofi ....................................................................................... ˝ 111.3.2. Catastrofievolutiveeinvolutive ................................................... ˝ 111.3.3. Strutturedissipative ....................................................................... ˝ 11

1.4. Energia ......................................................................................................... ˝ 121.4.1. Caloreemacchinaperpetua .......................................................... ˝ 121.4.2. Energia(ecalore):unitàdimisura ................................................ ˝ 131.4.3. Energia(ecalore):equivalenzadirezionale .................................. ˝ 141.4.4. Entropiaedegradazionedelcalore ............................................... ˝ 141.4.5. Calcolo(pratico)dell’entropia ...................................................... ˝ 151.4.6. Entropia e processi sostenibili ....................................................... ˝ 15

1.5. Sviluppoeconomicoesostenibilità ............................................................. ˝ 161.5.1. Sviluppoeconomico ...................................................................... ˝ 161.5.2. Sviluppodefinitoeindefinito ........................................................ ˝ 17

ELEMENTI DI EDILIZIA SOSTENIBILEVI

1.5.3. Sviluppoeconomico,catastrofiestrutturedissipative .................. p. 171.5.4. Sistemi ecologici sostenibili .......................................................... ˝ 181.5.5. Sostenibilitàtotale(ocomplessa) ................................................. ˝ 191.5.6. Sostenibilità debole e forte ............................................................ ˝ 201.5.7. Svilupposostenibilecomesistema ............................................... ˝ 211.5.8. Conferenzeeprotocollisullosvilupposostenibile ....................... ˝ 231.5.9. Indicatori di sostenibilità ............................................................... ˝ 271.5.10. Indicatori di sostenibilità ambientale ............................................ ˝ 291.5.11. Indicatori di sostenibilità socio-economica ................................... ˝ 311.5.12. Ciclo di vita ................................................................................... ˝ 331.5.13. Energia incorporata ....................................................................... ˝ 401.5.14. Esempiodicalcolodell’energiaincorporata:cappottoesterno .... ˝ 431.5.15. Energiaincorporatainunedificio ................................................. ˝ 46

1.6. Ediliziaesostenibilità .................................................................................. ˝ 491.6.1. Premessa ........................................................................................ ˝ 491.6.2. Obiettivi ........................................................................................ ˝ 491.6.3. Strategie energetiche ..................................................................... ˝ 491.6.4. Riqualificazioneenergetica ........................................................... ˝ 501.6.5. Edificiaconsumozero .................................................................. ˝ 50

2. OBIETTIVI SUL BENESSERE SOSTENIBILE .............................................. ˝ 522.1. Ilbenesseretermoigrometrico(sostenibile) ................................................ ˝ 52

2.1.1. Premessa ........................................................................................ ˝ 522.1.2. Il benessere ambientale e termoigrometrico ................................. ˝ 522.1.3. Le variabili ambientali del benessere termoigrometrico ............... ˝ 53

2.2. L’uomostandard(odiriferimento) .............................................................. ˝ 582.3. Gliscambitermicidell’uomostandard ........................................................ ˝ 59

2.3.1. Metabolismoeproduzionedicalore ............................................. ˝ 592.3.2. Emissione di calore ....................................................................... ˝ 622.3.3. Latermoregolazione ..................................................................... ˝ 64

2.4. Ilbilanciotermicodelcorpoumano ............................................................ ˝ 652.4.1. Equazionedibilancio .................................................................... ˝ 652.4.2. Comportamentodell’uomostandard ............................................. ˝ 68

2.5. EquazionediFanger .................................................................................... ˝ 742.6. Indicidivalutazionedelbenesseresostenibile ............................................ ˝ 83

2.6.1. Benessere(globale)edisagiolocale ............................................. ˝ 832.6.2. Il carico termico ............................................................................ ˝ 832.6.3. IndicePMV(PredictedMeanVote) .............................................. ˝ 852.6.4. IndicePPD(PredictedPercentageofDissatisfied) ....................... ˝ 86

2.7. Ildiscomfort(odisagio)termicopuntuale(olocalizzato) .......................... ˝ 872.7.1. Lecorrentid’aria ........................................................................... ˝ 872.7.2. Irraggiamento asimmetrico ........................................................... ˝ 882.7.3. Differenzeverticalidellatemperaturadell’aria ............................ ˝ 892.7.4. Latemperaturadelpavimento ....................................................... ˝ 90

SOMMARIO VII

2.8. Modellosemplificatoperilbenesseretermicosostenibile .......................... p. 902.8.1. Latemperaturaoperativa .............................................................. ˝ 902.8.2. Intervallipraticidineutralitàtermica ............................................ ˝ 91

2.9. Il benessere visivo ........................................................................................ ˝ 932.9.1. Premessa ........................................................................................ ˝ 932.9.2. Grandezzefotometrichefondamentali .......................................... ˝ 932.9.3. Benessere visivo ............................................................................ ˝ 982.9.4. Requisitidell’ambienteluminoso ................................................. ˝ 99

2.10. Ilbenessereacustico .................................................................................... ˝ 1082.10.1. Grandezzeacustichefondamentali ................................................ ˝ 1082.10.2. Il fonometro ................................................................................... ˝ 1122.10.3. Controlloevalutazionedelcomfortacustico ............................... ˝ 114

2.11. Ilbenessereel’ariainterna(sostenibile) ..................................................... ˝ 1172.11.1. Premessa ........................................................................................ ˝ 1172.11.2. Sorgentiesostanzediinquinamentodell’ariainterna .................. ˝ 1172.11.3. Ventilazionenaturaleemeccanicadegliambienticonfinati ......... ˝ 1192.11.4. Tabelladeiricambid’ariaraccomandati ....................................... ˝ 119

3. MATERIALI PER UN’EDILIZIA SOSTENIBILE .......................................... ˝ 1233.1. Premessa ...................................................................................................... ˝ 1233.2. Materiali,bioediliziaesostenibilità ............................................................. ˝ 1243.3. Funzionestrutturale(esostenibilità)............................................................ ˝ 125

3.3.1. Calcestruzzoarmato ...................................................................... ˝ 1253.3.2. Calcestruzzoarmatoepontitermici .............................................. ˝ 1263.3.3. Correzionediunpontetermicoincalcestruzzoarmato ................ ˝ 1283.3.4. Cementoericiclaggiodiscartidilavorazioneerifiuti ................. ˝ 1293.3.5. Calcestruzzo,gabbiadiFaradayevariazione

delcampoelettromagneticonaturale. ........................................... ˝ 1303.3.6. Calcestruzzoarmatoesostenibilità ............................................... ˝ 1313.3.7. Laterracruda ................................................................................ ˝ 1323.3.8. Illegnodacostruzione .................................................................. ˝ 1353.3.9. Sistemid’involucrocompositi(esostenibili) ............................... ˝ 1383.3.10. Illaterizio(oterracotta) ............................................................... ˝ 1383.3.11. Comparazionetramattoniinterracruda

e mattoni in terra cotta .................................................................. ˝ 1423.3.12. Materiali lapidei ............................................................................ ˝ 146

3.4. Funzionelegante(esostenibilità) ................................................................ ˝ 1513.4.1. Calce aerea .................................................................................... ˝ 1523.4.2. Gesso ............................................................................................. ˝ 1563.4.3. Calceidraulica ............................................................................... ˝ 1573.4.4. Cementoconfunzionedilegante .................................................. ˝ 1583.4.5. Cemento magnesiaco .................................................................... ˝ 160

3.5. Proprietàgeneralidegliisolantitermici(edacustici) .................................. ˝ 1613.5.1. Isolamentotermicoeacustico ....................................................... ˝ 161

ELEMENTI DI EDILIZIA SOSTENIBILEVIII

3.5.2. Strutturaesostenibilitàdeimaterialiisolanti ................................ p. 1623.5.3. Isolamentodell’involucro ............................................................. ˝ 1643.5.4. Proprietà generali dei materiali isolanti ........................................ ˝ 1663.5.5. Classificazionedeimaterialiisolanti ............................................. ˝ 1683.5.6. Il bilancio energetico e ambientale ............................................... ˝ 169

3.6. Isolantiinorganiciminerali(quasisostenibiliesostenibili) ........................ ˝ 1703.6.1. Fibreminerali:lanadivetroelanadiroccia ................................ ˝ 1703.6.2. Silicato di calcio ............................................................................ ˝ 1723.6.3. Vetrocellulare ............................................................................... ˝ 1733.6.4. Minerale espanso ........................................................................... ˝ 1743.6.5. Argilla espansa .............................................................................. ˝ 1753.6.6. Perlite espansa ............................................................................... ˝ 1753.6.7. Pomicenaturale ............................................................................. ˝ 1763.6.8. Vermiculiteespansa ....................................................................... ˝ 177

3.7. Isolantiorganicichimici(dapolimerizzazione) .......................................... ˝ 1773.7.1. Polistireneespanso(EPS) ............................................................. ˝ 1773.7.2. Polistireneestruso(XPS) .............................................................. ˝ 1783.7.3. Poliuretano(PUR) ......................................................................... ˝ 179

3.8. Isolantiorganicivegetali(esostenibili) ....................................................... ˝ 1803.8.1. Canapa ........................................................................................... ˝ 1803.8.2. Lino ............................................................................................... ˝ 1813.8.3. Cannapalustre ............................................................................... ˝ 1823.8.4. Paglia ............................................................................................. ˝ 1823.8.5. Fibredicellulosa ........................................................................... ˝ 1823.8.6. Fibredicocco ................................................................................ ˝ 1833.8.7. Pannelliinfibradilegno ............................................................... ˝ 1843.8.8. Legnomineralizzato ...................................................................... ˝ 1853.8.9. Sughero ......................................................................................... ˝ 186

3.9. Isolantiorganicianimali(esostenibili) ....................................................... ˝ 1863.9.1. Lana di pecora ............................................................................... ˝ 186

3.10. Isolanti(sottovuoto)azeroaria ................................................................... ˝ 1873.10.1. Pannelliisolantisottovuoto ........................................................... ˝ 187

4. VAPORE, CALORE E SOSTENIBILITÀ DELL’INVOLUCRO .................... ˝ 1894.1. Ariaumidaediffusionedelvapore .............................................................. ˝ 189

4.1.1. Premessa ........................................................................................ ˝ 1894.1.2. Il paradosso del vapore ................................................................. ˝ 1894.1.3. Lamisuradellapressione .............................................................. ˝ 1904.1.4. Ariaambiente,vaporeesaturazione ............................................. ˝ 1924.1.5. Sostenibilità e vapore .................................................................... ˝ 1964.1.6. Bolledivapore,gocced’acquaealtrestorie ................................ ˝ 1964.1.7. Lacurvadellepressionidisaturazione ......................................... ˝ 1974.1.8. Involucroediffusionedelvapore ................................................. ˝ 1994.1.9. Classificazionedelprocessodicondensazione ............................. ˝ 208

SOMMARIO IX

4.1.10. Riqualificazioneenergetica(ecorrezioneigrometrica) diuninvolucro .............................................................................. p. 211

4.1.11. Parametridiconfrontoecontrollodelladiffusione ...................... ˝ 2144.1.12. Condensazioneecorrezioneigrometrica ...................................... ˝ 2174.1.13. Condensazioneestrutturedicopertura ......................................... ˝ 220

4.2. Trasmissione(trasporto)dicalore ............................................................... ˝ 2224.2.1. Premessa ........................................................................................ ˝ 2224.2.2. Modelli di scambio termico .......................................................... ˝ 223

4.3. Accumulo,inerziaesurriscaldamentoestivo .............................................. ˝ 2344.3.1. Premessa ........................................................................................ ˝ 2344.3.2. Ladiffusivitàtermica .................................................................... ˝ 2354.3.3. Inerziatermicadell’involucro ....................................................... ˝ 2374.3.4. Incrementodell’inerziatermicadiunapareteleggera .................. ˝ 2384.3.5. Trasmittanzatermicaperiodica ..................................................... ˝ 242

5. ENERGIA (QUASI) ZERO E SOSTENIBILITÀ .............................................. ˝ 2465.1. Una casa (quasi) sostenibile ...................................................................... ˝ 246

5.1.1. Premessa ........................................................................................ ˝ 2465.1.2. Classificazione(incompleta)deisistemipassivi ........................... ˝ 2465.1.3. Ediliziabioclimatica ..................................................................... ˝ 2495.1.4. Ediliziapassiva(PassivhausePassiv-On) .................................... ˝ 2535.1.5. Laventilazionemeccanicacontrollata

(conrecuperodicalore) ................................................................ ˝ 2565.1.6. Pompadicalore(otermica) .......................................................... ˝ 2585.1.7. Involucroemisureperlasostenibilità(energetica) ...................... ˝ 2615.1.8. Ediliziaaenergiaquasizero ......................................................... ˝ 2655.1.8.1. Carichienergeticiinunsistemaedilizio ....................................... ˝ 2655.1.8.2. La casa passiva .............................................................................. ˝ 2665.1.9. Autoproduzionedienergiaelettricadafonterinnovabile

(sistemifotovoltaici) ..................................................................... ˝ 2815.1.10. Sostenibilità dei sistemi fotovoltaici ............................................. ˝ 289

ÌÌ BIBLIOGRAFIA E RISORSE WEB .................................................................. ˝ 292 – BIBLIOGRAFIA .............................................................................................. ˝ 292 – RISORSE WEB ................................................................................................ ˝ 293

1

INTRODUZIONE

Iltemadelpresentevolumettoèlasostenibilitàincampoedilizio.Unprocessosidefiniscesostenibile–almenosulpianoteorico–quandoèripetibile(eripro-

ducibile)peruntempoindefinito.Inparolediverse,lasostenibilitàdiunsistemaconsistenelci-clicoritorno(dalpuntodivistadelladisponibilitàdellerisorseprimarie)allecondizioniiniziali.Pertanto,lasostenibilitàèlascienza(edancheilparadigmaculturale)dell’usoappropriatodellerisorse rinnovabili.

Iltestocomunquehaunrisvoltopiùpraticoedècaratterizzatodallasemplicepresentazioneedescrizionedeglielementidelprocessoediliziochepossonoparteciparearenderel’ambientepiùomenosostenibile.Inaltreparole–aparteilprimocapitolo–dovesidàspazioaqualcheconsiderazione teoricadi livellopiùavanzato,per il resto ilvolumettorimaneundocumentomoltopratico,descrittivo,chehailsoloscopodidarconsigliinunambitodalconfineincerto:lasostenibilitàincampoedilizio.

Ilvolumesicomponedicinquecapitoli.Nel primocapitolovengonodefinitieanalizzatigliaspettiteoricifondamentali:ilconcetto

disistemacomemodellodidescrizioneerappresentazionedeiprocessiingeneraleedeiprocessiediliziinparticolare;l’entropia(elamisuradeldisordine)comevariabilesinteticadianalisidellivelloorganizzativo;losviluppoeconomico(crescente)incontrollatoelosviluppocontrollato;ilconcettodisostenibilitàel’analisidelciclodivitadeiprodotti/sistemi.

Nel secondocapitolovienetrattatountemafondamentaleecollegatoalconcettodellaso-stenibilità:ilbenesserepercepitonellospaziointernodegliedifici.Unmodus vivendi che deve rimanerecostanteancheafrontedellaprogressivasostituzionedell’usodellerisorseedeimate-rialinonsostenibili(nonrinnovabili)conl’usodellerisorseedeimaterialisostenibili(erinno-vabili).Nelcapitolovieneintrodottoilconcettodiuomostandard evengonoanalizzatelesueinterazioniconl’ambienteconfinato(ditipotermico,visivo,acusticoeolfattivo).

Nel terzocapitolovengonopresentatiimaterialiperl’edilizia,conparticolareriguardoaimaterialidell’ediliziasostenibile:laterracruda,illegno,gliisolantinaturalieviadiscorrendo.

Nel quarto capitolovieneanalizzatoilcomportamentodiuninvolucroediliziosostenibiledalpuntodivistadegliscambiconl’ambienteesterno:ladiffusionedelvapore,latraspirazione,latrasmissionedelcaloreel’analisidelsurriscaldamentoestivoconirelativiparametridicon-trollo(trasmittanzastazionariaeperiodica,inerzia,capacitàediffusivitàtermica).

Nel quinto capitolovengonopresentatidueaspettidifferenti (eopposti)dellasostenibili-tà:quellodellacasa bioclimatica(diderivazionenordamericana)equellodellacasa passiva (Passivhaus,diderivazioneeuropea). Inoltrevieneanalizzato ilconcettodicasa ad energia quasi zeroevienediscussa lapresenza(praticamenteobbligatoria)di impiantiche,sedaun

ELEMENTI DI EDILIZIA SOSTENIBILE2

latosipresentanocomesostenibili(ossiafinalizzatiall’usodellefontirinnovabili),d’altrolatointroduconodelle antinomie chevannovalutate conmolta attenzione. Infine, sempre conuntagliopratico,vengonoanalizzatialcuniimpianticomeisistemiVMC(ventilazionemeccanicacontrollata),lepompetermiche,imodulisolaritermicieimodulisolarifotovoltaici(compresiquellidisecondagenerazioneafilmsottile).

Ilvolumettoinfine,siproponeconuntagliodescrittivo(esperimentale)–doveognilettoredovràapportareilpropriopensiero(elapropriaesperienza)–ricordandochelasostenibilitànonèlascienzadelquantitativo(delleformule)maèlascienza/conoscenzadelleconcreteazionicheportanoadunusocontrollatodellerisorserinnovabili.

123

CAPITOLO 3

MATERIALI PER UN’EDILIZIA SOSTENIBILE

3.1. PremessaImaterialidacostruzionetradizionali–nell’ediliziacorrenteocommerciale–sonoimpiegati

percircail20%,alcontrario–ilrestante80%–ècostituitodamaterialiinnovativiocomunquenontradizionali.

Ivantaggipiùevidentideimaterialitradizionalisono:1) ilrisparmioenergeticoedimaterieprimeinrelazioneallapossibilitàdiuncompletoriuso

ericiclaggiodeimaterialimedesimi;2) lasalubritàdegliambienticonfinatidovutaallabuonapermeabilitàall’ariadeimateriali

stessi.Nonsolo,imaterialitradizionalisonoanche(inlineadimassima)sostenibili.Infatti,laso-

stenibilitàdiunmaterialedacostruzione(ediunmaterialeingenere)ècorrelataadunridottoimpiegodienergia(duranteilciclodivita)eadunabassaproduzionedirifiuti.Inparticolareunmateriale sostenibile nonproduceemissionidigastossici,inquinanti,ecc..

Imaterialidacostruzionesisuddividonointregruppi:a) diorigineminerale,omaterialiminerali;b) dioriginevegetale,omaterialivegetali;c) diorigineartificiale(sintesichimica),omaterialichimici.Nelcampodell’ediliziasostenibile–perimaterialiisolanti–èancheinusounmaterialedi

origine animale, la lana di pecora.Semprenelcampodell’ediliziasostenibilesievitainmodosistematicol’usodimaterialidi

sintesichimicaedanchediqueimaterialiche–puressendoinpartenaturali–nellarimanenteparte sono mescolati a materiali che derivano da processi chimici.

In conclusione, per l’edilizia sostenibile imateriali dovrebbero essere di tipominerale ovegetale o animale.

Dalpuntodivistadellasostenibilitàambientale–inrelazioneall’estrazionedellematerieprimeeallaproduzionedirifiuti–abbiamocheilprocessoedilizioutilizzacircail50%deimaterialicomplessivamenteestrattieproduceunamassadirifiutiparial25%diquellicom-plessivamenteprodotti.Inparolediverse,ilprocessoedilizioèunacriticitàperunosvilupposostenibile.

Pertanto–perunapprocciosostenibile–sidovrebberovalutareimaterialidacostruzionetantodalpuntodivistadelciclodivita(consumoenergetico,riusoesmaltimento)quantodalpuntodivistadelleemissioniinquinanti(aria,acquaeterra)chedalpuntodivistadellasalutedegliutilizzatori(emissionidieventualiagentitossici).Nonsolo,ilmaterialedacostruzionevavalutatoanchedaunpuntodivistaprestazionalenelsensochedovrebbegenerarequelbenessereabitativoanalizzatonelprecedentecapitolo.


3.2. Materiali, bioedilizia e sostenibilitàNell’ediliziatradizionaleimaterialiinusoerano(esono):laterizio,pietra,legno,terracruda

ecalce.Nell’ediliziacommercialelaquantitàdeinuovimaterialièampiaeincludecomponentididerivazionechimica(plastica,isolantipolimerici,ecc.).Pertantol’unitàabitativaèdivenutaunluogoartificiale(oscarsamentenaturale)dovel’elevatatenuta–giustificatadall’obiettivodelcontenimentodelleperditeperventilazione–produceeffettiindesideraticomelastagnazionedisostanzevolatilietossiche.

Unesempiopertutti:ilgasRadon(elementoabassaattivitàradioattiva)–emessodapartedialcunimaterialilapideiodapartedelterreno–cherimaneincapsulatoinuninvolucropocotraspirante(fattoconmaterialiartificiali)mentrevieneespulsoinuninvolucropermeabile(fattoconmaterialinaturali).

Insintesi,allalucedellesempliciconsiderazionisopraesposte,diventaopportunoindirizzarelasceltadeimaterialiinsensomaggiormenteecologico(osostenibile),ossiavalutandocomples-sivamenteilcostoenergeticodelmateriale,ilriuso,leemissioniinquinanti,tossiche,ecc..

A livelloeuropeo,per indirizzare (esoprattutto facilitare) lasceltadeimaterialimaggior-mentesostenibilièstatodefinitoilseguentemarchiodiqualitàecologica(cfr.RegolamentoCEn.66/2010):

– marchio Ecolabel UE:etichettache rappresenta laqualitàecologicadiunprodottooservizioechelodifferenzia(interminidisostenibilità)daaltriprodottioservizisimilipresenti sulmercato. In sintesi l’etichettaattestache ilprodotto/serviziohaun ridottoimpattoambientalenelsuointerociclodivita.

Il marchio Ecolabel UEèunostrumentovolontario,selettivoecondiffusionealivelloeu-ropeo.Ovvero:

– strumento volontario:larichiestadelmarchio/etichettaecologicaèdeltuttovolontaria(adomanda);

– strumento selettivo: l’etichettaecologicaèunattestatodieccellenza.Vieneconcessasoloaprodottichehannounridottoimpattoambientale;

– strumento con diffusione a livello europeo:laforzadelmarchio/etichettaèlasuadif-fusioneneiventisettestatimembridell’UnioneeuropeanonchénellaNorvegia,Islandae Liechtenstein.

L’etichettaèconcessaconunapprocciocheanalizzailprodotto/servizionell’interociclodivita(LCA):dalla«culla»alla«tomba».Iniziandodall’estrazionedellematerieprime(dovevengonoqualificatiifornitori),passandoattraversoiprocessidilavorazione(dovevengonocontrollatigliimpattiambientali),finoalladistribuzione(analisidell’imballaggio),usoesmaltimentodelpro-dotto/servizio.GlistudiLCAtendonoavalutareilrisparmioenergetico,illivellod’inquinamentodelleacqueedell’aria,laquantitàdirifiutiprodottielasostenibilitànell’usodellematerieprime.Infine–perottenerel’EcolabelUE–vienevalutatoillivelloprestazionaledelprodotto/servizio.

Ì Unaclassificazionedeimaterialiinediliziapotrebbeesserelaseguente:1) materialiconfunzionestrutturale;2) materialiconfunzionedichiusura(eprotezioneefinitura);3) materialiconfunzionelegante(odicollegamento);4) materialiconfunzionediisolamentotermico(edacustico).

3. MATERIALIPERUN’EDILIZIASOSTENIBILE 125

3.3. Funzione strutturale (e sostenibilità)

3.3.1. Calcestruzzo armatoIlmaterialemaggiormenteusatonell’ediliziacommerciale–confunzionestrutturale–èil

cementoarmatoo(conmaggioreproprietàdilinguaggio)calcestruzzoamato.Èd’usocorrenteescarsamentesostenibilemaalmomentorisulta(perilmodelloeconomicoinatto)insostitui-bile.Nondimenocercheremodivalutareglielementicriticidelmaterialestessoconloscopodilimitarnel’usoaicasidieffettivanecessitàeconl’obiettivodimigliorarneladurabilità.

Ì Carbonatazione e corrosioneInaria,inacquaonelterreno–solitamenteacausadellapresenzadiumidità–ilferrodi

armaturaèsoggettoalprocessodellacorrosione.Alcontrario,all’internodellamassacementiziailferroèprotettodaunambientefortementealcalino(pH>13).

Insintesi,ilpuntobasedellaprotezionedellearmatureèilcaratterebasicodelgettocementi-zio.Inaltreparole,quandol’ambientebasicoèstabile(suilivellianzidetti)ilferroèprotetto,di-versamente,quandoillivellodibasicitàdiminuisce(ossiadiminuisceilpH)diminuisceillivellodiprotezioneedaumentalaprobabilitàdellacorrosione,laqualesiinnestainseguitoalprocessodi carbonatazione(diffusionedelbiossidodicarbonioall’internodelgettocementizio)eallacontemporaneapresenzadegliioniclorurochedeterminanounforteabbassamentodellabasicità(convaloriprossimiapH≈8,5).

Ilprocessodicorrosionepuòessereunsempliceprocessodiossidazioneche–unavoltafor-matalapellicoladiruggine(idrossidodiferro)–sistabilizzaeproteggeilferrostesso.Oppurepuòessereunprocessoprogressivo(instabile)checonduceadunasignificativariduzionedellasezioneresistente.Tuttodipendedallivellodibasicitàdellamassadicalcestruzzo.

Infatti,sonodifferenti i tipidi idrossidodiferro(pellicoladiruggine)chesiformanoperossidazionedeiferrid’armatura:

– ambiente molto basico (pH>11):siformaunapellicoladiruggine(idrossidodiferro)stabile,compattaedaderenteaiferridiarmatura.Inquestecondizionilapellicolacosti-tuisceunaprotezionechesviluppaunabarrieraimpenetrabileall’ossigenoeall’umidità.Ilprocessodiossidazioneèbloccato(passivazionedelferro);

– ambiente scarsamente basico (pH<11):siformaunapellicoladiruggine(idrossidodiferro)porosaepermeabileall’ossigenoeall’umidità.Ilprocessodiossidazioneèpro-gressivoesiinnescaunprocessodicorrosione.

Comedettoinprecedenza,lacorrosionedeiferridiarmaturadiuncalcestruzzopuòportare:1) al distacco del copriferro (fenomeno di spalling)acausadelleespansionicheseguono

allaformazionedellaruggine;2) allariduzioneprogressivadellasezionedeltondino.Diversisonoiprovvedimentichepossonorenderepiùsostenibileilcalcestruzzoarmato(che

hascarsedotidisostenibilità).Delresto–essendounmaterialescarsamentesostituibileall’in-ternodelnostrosistemaeconomicoedellarelativaediliziacommerciale–risultaopportunodareladovutaattenzioneaiprovvedimenti/comportamentifinalizzatiall’incrementodelladurabilitàdelmaterialestesso.Insintesisidovràporreparticolarecuraallafasidelprogettoeallaforma-zionedell’impastocementizio.Conilprogettosidovrannoevitareisovraccarichidiesercizio(cheaggravanoeventualiprocessidicorrosione)esidovràdareopportunospessoreaicopriferro


chesvolgonolafunzionediprotezionedeiferrid’armatura.Conlaformazionedell’impastosaràfondamentalelasceltaelapuliziadeimaterialicomponenti(acqua,inertiecemento),ondeevi-tarelapresenzadiclorurichefavorisconol’abbassamentodelpH el’innescodellacorrosione.

Ì Protezione dei ferri di armaturaPercontrastare(edarrestare)lacorrosionedeiferridiarmaturasipossonoutilizzaredeisi-

stemiprotettividitipopassivo,attivoounacombinazionedeimedesimi.La protezione passiva svolge la funzione di isolamento della superficie del metallo

dall’ambienteaggressivo(inquestocasolamassacementiziaconunbassolivellodibasicità).L’isolamentosiottieneconunrivestimentoprotettivoapplicatoaregolad’arte(ossiasecondoleistruzionidelproduttore).Solitamentesiusanopittureprotettiveozincatura.

Laprotezioneattivavieneutilizzatapereliminare ilprocessodicorrosionedeimanufattiinterratiamezzodiprotezionicatodiche,ossiaconl’inserimento(acontattodelmetallodapro-teggere)diunmetallocheassumeilruolodicatodo.Inquestocasoilprocessodellacorrosioneinteressaquest’ultimometallochevieneperciòdenominatocatodosacrificale.

Ì La zincatura del ferroIngenerale,perquantoriguardailferro(oacciaio)impiegatonellecostruzioni–armature,

accessoridegliedifici,ecc.–deveesserepreservatodall’azionedistruttivadellacorrosioneconlo scopo di renderlo maggiormente sostenibile.

Traimetodimenzionati,quellopiùopportuno(persemplicità,costoesostenibilità)èlazin-caturaacaldo.Questotrattamentodeterminaunciclodivitacosiddetto«dallacullaallaculla»cosìcaratterizzato:

a) unaforteresistenzaallacorrosionecheevitagliinterventidiripristino;b) laconservazioneineserciziodellamassadelmaterialemetallico;c) ilriciclo(oriuso)delmaterialestesso.

3.3.2. Calcestruzzo armato e ponti termiciUnpontetermicorappresentaunadiscontinuitàcostruttiva(eprestazionale)dell’involucro

edilizio.Inaltritermini,lechiusureverticalieorizzontalipresentanounadeterminataresisten-zatermicalaqualeassume–nellezonechefunzionanodapontetermico–unvalore«molto»ridotto(cfr.[20]).

Insintesi,unpontetermicoèunazonad’involucrodovesirealizzaunacadutadelvaloredellaresistenzatermica.Dalpuntodivistadelletemperature–vistalaridottaresistenzatermicadelponte–abbiamounasuperficieinterna«fredda»(rispettoallarimanenteparted’involucro)edunsuperficieesterna«calda».

Dalpuntodivistaprestazionalelapresenzadiunpontetermicoimplicainsalubrità(condensasuperficiale,muffe,ecc.),discomfort(superficieinternacheirradiafreddo)enotevoliperditedienergiapertrasmissione.Dalpuntodivistaquantitativoleperditedicaloreincorrispondenzadeipontitermicipossonoraggiungereunvaloredicircail20%delledispersionitotali.

Unpontetermico–«caldo»all’esternoe«freddo»all’interno–èvisibileconlatermocameraa raggi infrarossi.

Ilcalcestruzzoarmato–essendounmaterialecompositoaltamentetrasmissivo(conbassaresistenzatermica)–determinanell’involucrooveèinseritounpontetermico.


Dalpuntodivistadellanormatecnica–secondolaUNIENISO10211-1(cfr.[19])–ab-biamolaseguentedefinizionedipontetermico:partedell’involucroediliziodovelaresistenzatermica,altroveuniforme,cambiainmodosignificativopereffettodi:

1) compenetrazionetotaleoparzialedimaterialiconconduttivitàtermicadiversa(adesem-piounpilastroincalcestruzzoarmatoinunapareteinlaterizio);

2) variazionedellospessoredellaparete(adesempiounsottofinestra);3) differenzatral’areadellasuperficiedisperdentesullatointernoequellasullatoesterno

(adesempiounangolotradueparetiperimetrali).Dal puntodi vista qualitativo si potrebbedefinire unponte termico comeunpezzod’in-

volucrodoveèmoltofacilitatoilpassaggiodelcalore.Dalpuntodivistadellaclassificazionepossiamosuddividereipontitermicicomesegue:

– ponti termici di struttura:dovutiallediscontinuitàdelmaterialenellecongiunzionitrastrutturediverse;

– ponti temici di forma:dovutiallediscontinuitàdellaforma.I ponti termici di struttura sitrovanonellecongiunzionidistrutturediverse:a) congiunzionetrailpilastroelapareteperimetralechelocontiene;b) congiunzionetraunsolaioinlatero-cemento(strutturaorizzontale)elapareteperimetrale

(strutturaverticale),ecc..I ponti termici di formasitrovanoneinoditecnologicioveesisteuncambiamentodigiaci-

tura(odirezione)deipianistrutturali,adesempio:angolo–ospigolo–tradueparetiperimetrali(verticali)diversamenteorientate,ecc..Sovente,soprattuttoneisistemiediliziascheletroindi-pendente–inunpontetermicorelativoadunadiscontinuitàgeometrica(adesempiounponted’angolo)–sisommanodueeffettiponte:

1) lariduzionedellaresistenzatermicaperladiscontinuitàdiforma(adesempio:angolotradueparetiverticali);

2) la riduzione della resistenza termica per la discontinuità di struttura (ad esempio lacongiunzione tra ilpilastrod’angolo incalcestruzzoarmatocon ledueparetiverticaliconcorrenti).

Prescindendodaipontitermicidiforma–cheesistonocomunquealvariaredellageome-triadell’involucro(edancheafrontediunmaterialeperfettamenteomogeneo)– i ponti di riferimento,perquantoriguardalapresenzadelcalcestruzzoarmato,sono quelli denominati di struttura.

Ipontitermicisonosuddivisibiliinduegrandicategorie:a) ponti termici lineari;b) ponti termici puntiformi (o puntuali). Unpontelineare(comedettoinprecedenza)èdatodaunastrutturafiliforme,adesempioun

pilastro(ounatrave)incalcestruzzoarmatoinseritonell’involucro,unsolaiocheintersecalapareteperimetrale,ecc..Unpontepuntualeèdatodallapresenzanell’involucrodiunelementopuntiformeedisomogeneo,adesempiountassellometallico(luogodiperditedicalore)chefissaunpannelloisolantediuncappottoesterno.

Dalpuntodivistaquantitativo–perrappresentareleperditediunpontetermico–vengonodefinitelegrandezzetrasmittanzatermicalineare(pontilineari)etrasmittanzatermicapuntuale(pontipuntiformi).Normalmente–nelprogettoenelladiagnosienergetica–sitrascurailcontri-butodeipontipuntualiesiconsideraesclusivamentequellodeipontilineari.


La trasmittanza termica lineare ha le dimensioni fisiche di W/mK. All’aumentare del-la lunghezzadelpontelineareaumentalaperditadicalore, laqualeèdatadalprodottodellatrasmittanzalineareperlalunghezzadelpontemedesimoedhaledimensionidiW/K.Ilcontri-butodelpontesisommaallaperditadellaparterimanented’involucro.

3.3.3. Correzione di un ponte termico in calcestruzzo armatoLamaggiorpartedeiponti termici riguarda ladiscontinuitàdelcalcestruzzoarmatonelle

strutturedichiusuradell’involucroedilizio,pertanto,inquestoparagrafo,parleremodellacorre-zionedeipontitermiciconloscopodirenderemaggiormentesostenibileilmaterialecompositocalcestruzzoarmato.

Lacorrezionediunpontetermicoconsistenellamessainoperadiqueiprovvedimentitecno-logicicheriducono(oannullano)glieffettidelpontemedesimo.L’effettodiunponteconsisteinunaforteperditadicalore.Lariduzionedell’effettodiunponteconsistenellariduzioneoannullamentodelledispersionitermiche.Interminioperativilacorrezionediunpontetermicosiottieneincrementandolasuaresistenzatermica,ovveroaggiungendo localmente opportuni strati di materiale isolante.

Dalpuntodivistadell’ediliziaoarchitettura sostenibile,obioarchitettura,l’interventosuiponti termici–dalprogettoallacostruzione–èunapriorità tecnologica.Un involucroediliziocondellediscontinuitàchesicomportanodapontetermicoèuninvolucrodifettoso.Ed è anche una risposta incompleta alle esigenze del committente/utente. Pertanto – per icostruttori/progettistichehannocomemodello«filosofico»diriferimentolasostenibilitàar-chitettonica–lacorrezionedeipontitermici(inognifasedelprocessoedilizio)èunobiettivodaconseguire.

Quandounastruttura(ostratigrafia)funzionadapontetermico,lasuacorrezionesirealizzasommandounostratodimaterialeisolanteallastrutturamedesima.Permotiviigrometrici–ov-veroperevitarelaformazionedirugiada–ilmaterialeopannelloisolanteèopportunomontarlosullafacciaesterna,ocomunqueprossimoallasuperficieesternadellaparete.Lacorrezione(inconcreto)èlamessainoperadiunpannellodimaterialeisolanteconiseguentiobiettivi:

1) aumentarelaresistenzatermicadelponteconloscopodirenderlacircaugualeaquelladellaparetecorrente;

2) aumentare la temperatura sulla faccia internadelpontecon lo scopodi renderlacircaugualeallatemperaturasullafacciainternadellaparetecorrente(cheinognicaso,perevitarelacondensa,dovràessere>13,2°C).

Perquantoriguardal’impiegodelmaterialeisolante,nelmodellofilosoficodenominato«edi-lizia sostenibile» si dovrannousareesclusivamente materiali di origine minerale, vegetale o animale.Diversamente,perunasostenibilitàmenorigorosa,maattentaaimodellieconomiciesistentiealle tipologiecomplesse(adesempiounpalazzomultipiano),sidovrannousaredipreferenza(manoninviaesclusiva)materialidioriginenaturale.

Perquantoriguardalacorrezionediunpontetermico,lasceltadeltipodimaterialeisolantedipende(tralealtrecose)dallaposizionedelpontemedesimoequindidallivellodiumiditàambientale. Infatti, unmuro perimetrale (contro terra) con pilastri in calcestruzzo armato èsoggettoadunlivellodiumiditàdirisalitachepotrebbepeggiorareleperditedelpontestesso.Pertanto–secondoilmodellodellabioedilizia–sipotrebbeusareunpannelloinfibredilegno(odancheunpannellodisughero)eventualmenteprotettocontroterraconuncannicciato,ossia


conunmaterialecheincrementaillivellodiisolamentoecheintroduce–conlasuperficiele-vigataeconlecanalizzazionilongitudinali–unamaggiorecapacitàdicontrollodell’umidità.Inalternativa,inluogodelcannicciato–esemprecomeprotezionedall’umidità–sipotrebbeusareunfoglioostratodilaterizioforato.Diversamente–nell’ediliziadiconsumo–sitendeadusareunpannelloditiposintetico,comeadesempiounpannellodipolistireneespanso(EPS)oestruso(XPS),ilqualepuòessereimpiegatosianellezoneadelevataumiditàchenellezoneadordinariaumidità.Inquestocaso–soprattuttopermotividiresistenzameccanica–sipossonousarepannelliaduestrati:unprimostratodifibredilegnoedunsecondostratodipolistireneespansooestruso.

Larelazioneinvolucro-calcestruzzoarmatodetermina–perladiscontinuitàintrodotta–unaseriedipontitermicicosìenumerabili:

1) pilastro in parete corrente:èilnodotecnologicotrailpilastroinc.a.elapareteverticale;2) pilastro in angolo:èilnodotecnologicotrailpilastroinc.a.(nellospigolodell’edificio)

eledueparetiverticalicheformanounangolodiedro;3) solaio in parete corrente:è ilnodotecnologicotra lastrutturaorizzontalesolaioe la

pareteverticale;4) solaio di base su pilotis:èilnodotecnologicotrailsolaiosupilotiselapareteverticale;5) solaio di base interrato:èilnodotecnologicotrailsolaiointerratoelapareteverticale;6) solaio di base su locale non riscaldato:èilnodotecnologicotrailsolaiosulocalenon

riscaldatoelapareteverticale;7) solaio di copertura:èilnodotecnologicotrailsolaiodicoperturaelapareteverticale.Infineesisteunaltronodo,chenonsemprecontienel’elementoinc.a.,machecitiamoper

completezza:8) serramento in parete corrente: è il nodo tecnologico tra il serramento e la parete

verticale.Prescindendodaunaschematizzazionepuntualedicorrezionedeiponti termici,cheesula

dalloscopodiquestotesto,rimanedadire,interminigenerali,chelacorrezionediunpontehadifattoiseguentidueindirizzi:

1) correzionelocale;2) correzioneglobale.La correzione localeconsistenell’applicazionedipannellidimaterialeisolantenellazona

pontetermico(versol’esternoelimitatamentealpontemedesimo)conloscopodiaumentarelaresistenzatermicadellazonaponte.

La correzione globaleconsistenell’applicazione(all’interoinvolucro)diuncappottodima-terialeisolanteconloscopodiinglobaretuttiipontitermiciesistentiediaumentarelaresistenzatermicacomplessivadell’involucrostesso.

Inconclusione,lacorrezionedegliinevitabilipontitermiciintrodottidalcomponented’in-volucrocalcestruzzoarmato–componenteadaltatrasmittanzatermica(ovverobassaresistenzatermica)–rendeilmaterialemedesimo(inesercizio)termicamentemenodispendiosoequindipiùsostenibile.

3.3.4. Cemento e riciclaggio di scarti di lavorazione e rifiutiNelprocessodiproduzionedelcemento–soprattuttoinfasedicotturadellematerieprime

(argilla,marna,calcare,ecc.)–sipossonoaggiungerematerialiderivantidaaltriprocessi,sia


con la funzionedimateriaprima, siacon la funzionedicombustibile. Inparolediverse,allematerieprime si possono aggiungere scoried’altoforno, ceneri delle centrali termoelettriche,polvericaptatedaifiltridiabbattimento,ecc.,ottenendoiseguentiobiettivi:

a) ilriciclaggiodirifiutialtrimentidestinatiallosmaltimento;b) unminoreimpiegodimaterieprimeedicombustibilidioriginenaturale.Inconcreto,

durantelaproduzionedelcementogliscartidialtriprocessiproduttivi(oirifiutidivarianatura)sonoutilizzatisia infasedicotturadellematerieprime(fondenti,correttoridicomposizionechimica,ecc.),sianellafasedimacinazioneperottenereilcementoridu-cendointalmodoildepauperamentodellecaveeincentivandoilriciclaggiodeirifiuti.

Dalpuntodivistachimico-fisico–viste leridottepercentualideglielementiaggiunti– ilriciclaggiosembrachenoncomportivariazionisignificativeinterminidiemissioniinquinantieinterminidicaratteristichetecnologichedelprodottofinito.Diversamente,dalpuntodivistaenergetico–inrelazioneallealtetemperaturedicottura1300÷1500°Ceall’elevatoconsumodicalore–l’impiegodeirifiuticomecombustibili(oltrearidurrel’usodicombustibilinaturalinonrinnovabili)riciclaunmaterialealtrimentidestinatoalladiscarica.

Leprincipalitipologiedicombustibilialternativiinusoperlaproduzionedelcementosono:oliiesausti;emulsionioleose;solventiorganiciesausti;pitture,vernici,colleeresinenonclo-rurate;plastiche;pneumaticiusati;fanghididepurazioneessiccati;residuidellalavorazionedellegno;farineanimali,ecc.

Insintesiabbiamoiseguentivantaggiambientali:a) lavalorizzazionedeirifiuti(escarti)comematerieprimeocomecombustibili;b) unariduzionedeirifiutidestinatiallosmaltimento;c) unariduzionedelconsumodinuovematerieprime;d) unariduzionedelconsumodicombustibilifossili.Alcuniosservatori–principalmentecolorocheoperanointerminidibioedilizia–fannouna

diversa letturadell’aggiuntadimaterialidi rifiutoodi scartonelprocessodiproduzionedelcemento.Sembra(aparerloro)chepossaesisterelatendenzaadunusoscarsamentecontrollatodeisuddettimateriali, iquali (aggiunti ineccesso)anzichérendere ilcementopiùsostenibilelorendonomenodurevole,piùinquinato e poco sostenibile.Allimiteilcementodiventaunmaterialeche–postoinoperacomecalcestruzzo(cemento,sabbia,ghiaia,ecc.)–diventa(unavoltarappreso)conunlivellodisicurezzainferioreaquelloordinarioeconpossibiliemissioniinquinantinociveallasalubritàdegliambienti(comeadesempiol’energiaraggiantedellescorieabassocontenutoradioattivo).

3.3.5. Calcestruzzo, gabbia di Faraday e variazione del campo elettromagnetico naturale.L’armaturadelcalcestruzzofunzionacomegabbiadiFaraday.Nellabioedilizialagabbiadi

Faradayèritenutaunelementocriticoperlasalubritàdegliambienti.LagabbiadiFaradeyèuninvolucrometallico(ancheretemetallica)chefungedabarriera

controicampimagnetiprovenientidall’esterno.Latraspirabilitàdell’involucro–inbioedilizia–èrelativaatuttiitipidifattorifisicinaturali:aria,vaporeecampielettromagneticigeneratidalcarattere ferromagnetico della crosta terrestre.

Nelcasodell’armaturaincementoarmatoabbiamoduesituazioni:1) armaturaelettricamentebencollegataaterra;2) armaturascarsamentecollegataaterra.


Nelcaso1) ilcollegamentoa terrapermette ilpassaggiodellacorrentenell’armaturae ilcampoelettromagneticonaturalevienemodificatodallacorrentediarmaturaetrasmessoall’in-ternodell’edificio.

Nel caso 2) il collegamento a terra è scarso, l’armaturametallica funziona da gabbia diFaradey, lecaricheelettrichesiaddensanoversolasuperficieesternadellagabbiae ilcampoelettromagneticoterrestrevienebloccatoall’esterno,ovverolagabbiariducela«traspirabilità»dell’involucro.

Insintesi,lapresenzadell’armaturametallica,comunquecollegataaterra,determinasempreunavariazionedel campoelettromagneticonaturalevistodall’internodell’involucroedilizio.Pertanto,dalpuntodivistadellabioedilizia,lagabbiametallicadelcalcestruzzoarmatoèunpuntocriticoedeterminaquellocheègenericamentedenominatostresscellulare.Diquestimo-dellidianalisiedellerelativeconclusioninon esiste al momento un’evidenza scientifica come la intendiamo modernamente.

3.3.6. Calcestruzzo armato e sostenibilitàPerquantoriguardailconcettodisostenibilitàdelcalcestruzzoarmato,sedaunlatopare

essere decisamente pocosostenibile,daaltripuntidivistasembrapotersidirecheèsostenibile.Difatto,ilcomportamentodelcalcestruzzoarmatovaanalizzatoinmodoinduttivo–casopercaso,infunzionedellatipologiacostruttivaedelledimensionidell’edificio,–conloscopoditrarredelleconclusioniintemadisostenibilitàambientale.

Ipunticriticiperlasostenibilitàsono:a) losgretolamentodelcalcestruzzoelacorrosionedeiferrid’armatura;b) labassaresistenzatermicadelmaterialeelaformazionedeipontitermici;c) l’usodiscarti,rifiutiesostanzechimichenellafasedicotturadellematerieprimeperla

produzionedelcemento.Aipunticriticisiponerimedioconlaseriedeiprovvedimentidescrittineiparagrafiprece-

denti,chedimassimasono:1) zincaturadeiferri;2) correzionedeipontitermiciinprossimitàdeglielementistrutturaliincalcestruzzoarmato;3) usoquantitativamentelimitatodegliscartiedeirifiuticonloscopodiaccentuarel’impat-

toambientalepositivosenzagiungerealdecrementodellaresistenzadelmaterialestessoealrilasciodisostanzeinquinanti.

Appareevidente–inun’otticadirazionalitàdell’intervento–chel’usodelcementoarmatonondeveessereintesocomeunfattoineluttabile,madeveesservistocomeunasceltamodu-labile in funzione delle caratteristiche dell’obiettivo, ovvero in funzione delle caratteristichedell’edificioinprogetto.Dimassima,per«piccoli»edificiadusoabitativo(daunoatrepiani)èanchepossibilel’usodellamuratura portante,laquale–inzonasismica–dovràesserlegataconcordolieferrialloscopodiottenereunfunzionamentomonolitico,comeunoggettotridi-mensionale o scatolare.

Nonsolo,peredificiancorpiùpiccolieperunoscopoditipostrumentale(soprattuttoinam-bitoagricolo),èanchepossibilel’usodellaterra cruda,ovverol’usodelmattone(coninsertiinpagliaomaterialevegetale)cottoalsoleostagionato.

Èchiaroche,sialaterracotta(illaterizio)chelaterracrudasonomaterialimoltopiùsoste-nibilidelcalcestruzzoarmato,nondimeno–nelcasodiedificicomplessiegrandi–èsemprepiù


opportuno(edeconomico)l’usodiquest’ultimo,ilquale,delresto,ècomunqueinsostituibilenellestruttureorizzontali(solaiecoperture)doveèpresentelasollecitazionediflessione.

Invero–intemadiorizzontamenti–sipotrebberousarealtrimateriali:ilferroedillegno.Mentreilferrodacostruzione–soggettoalrischiodellacorrosioneepocosostenibile–èrazio-nalmenteimpiegatoperlestruttureafunzionamentodinamico(ponti,grattacieli,ecc.),illegnoèunmaterialedecisamentesostenibileecoerentealmodellodellabioedilizia.

Insintesi,se instrutturecomplesse(soprattutto inzonasismica)pareopportunol’usodelcalcestruzzoarmato (con i provvedimentidi incrementodella sostenibilità come la zincaturadeiferri,lacorrezionedeiponti,ecc.),inaltresituazioniparepiùrazionalel’usodellamuraturaportanteinlaterizio(terracotta)oppureinterracruda.

Èevidenteche–nonostantelasceltadiunatendenzacostruttiva(muraturaportante,calce-struzzoarmato,ecc.)–lapraticadicantierecondurràversosistemimisti,vuoiperlapresenzadegliorizzontamenticheandrannosemprefatticontravietravettiincalcestruzzoarmato,vuoiperitamponamentiche,liberidallafunzionestrutturale,possonoancheesserfattiinterracruda.

Èinvecedaescludereodavalutareconmoltaattenzione–perilrischioRadon(gasabassaattivitàradioattiva)–l’usodellapietradacostruzione,laqualeèdaporresottocontrollosiaperiltipodimineralecheperlaprovenienza.

3.3.7. La terra crudaL’ediliziainterracrudahaunastoriamillenariacheinizia–conogniprobabilità–nelperio-

doneolitico(circa8.000a.C.).Difattoleprimecostruzionifuronoinlegno,pietraeterra.Attualmente,circail40%dellapopolazionemondialeviveincasediterracruda.Difattoèun

materialereperibilelocalmente,lavorabileconfacilitàericiclabile.Èunmaterialesostenibile.Dalpuntodivistadelcomportamentodinamicodellestruttureinterracruda(aseguitodi

sollecitazionisismiche)sinotachecirca il60%dellecostruzioniè realizzato inzoneadaltasismicità.Inconcreto,leazionisismiche–neicasidifortesollecitazione–possonodeformarelestrutturesenzaportarlealcollasso.Fattaeccezionepergliedificichesitrovanoinprossimitàdell’epicentro.

Laterracruda–comematerialedacostruzione–haleseguenticaratteristiche: – èunmaterialedifacilereperimento(insostanzaèunmaterialelocale,valeadirea«chi-lometrizero»);

– èfacilmentelavorabileedècaratterizzatodaunasemplicemessainopera; – haunabassaconducibilitàtermica; – èunmaterialeatossicitàzeroecompletamenterecuperabile.Laterracrudasiestraedallostratosottostantelostratoarabile.Lostratosuperficialeèinu-

tilizzabileperlapresenzadisostanzeorganicheinquinantieputrescibilieperlabassaresistenzameccanica.Laterraècompostadaargilla,limo,sabbiaeghiaia.L’argilla–neimanufattiinterracruda–svolgeilruolodilegantedeimaterialiinerti(sabbiaeghiaia).

Leprincipalitecnichecostruttivesono: – mattone crudo (adobe):èunsistemainmuratura,doveilmuroèfattodimattonicrudi,ovverodimattonirealizzaticonunimpastoditerra–pagliaestabilizzantinaturali–es-siccatoalsole;

– pisé:èunsistemachesibasasullacolataecompattazionedellaterranellecasseformedilegno;


– torchis:èunsistemadovelafunzionestrutturaleèdatadagrigliedilegnoèdovelaterrasvolgelafunzionediriempimento/tamponamento;

– bauge:èunsistemainmuraturaconblocchiirregolari.

– Il mattone crudo (adobe) – cheèunmiscuglioditerraepagliaestabilizzanti(naturali)–èrealizzatoutilizzandounaformadilegno.Ilprocesso,dimassima,èilseguente: – bagnarelaformaperrenderlaantiaderenteedevitarel’incollaggiodellaterra; – mescolareterraedacquafinoadottenereunapalladimaterialeplastico; – riempirelaformaconilmaterialeplastico,livellareegirarepertogliereilmattone; – essiccareilmattoneperunperiodoadeguato(adesempiounasettimana)girandolo

periodicamente.

– La tecnica del pisé (odellaterrabattuta)consistenellabattitura/compattazionediterraumidaall’internodicasseformedilegno(ocasseri).Lamassaditerrapuòessererinforza-ta(ealleggerita)conpaglia,erbasecca,ecc..Ilmuroinpiséèrealizzatoastratibattendolaterraconstrumentiinlegnoconloscopodirenderlacompattaedifavorirnel’essicca-zione.Dopol’indurimentosispostalacassaformafinoadottenere(perfasisuccessive)ilmurofinito.

– Il torchisèunsistemacostruttivocheutilizzaduediversimaterialidacostruzione:ille-gnoelaterra.Illegno(atelaio,agraticcio,griglia,ecc.)svolgesialafunzionestrutturalechelafunzionediarmaturacheraccoglieiltamponamentoditerra.Nelcasostrutturaleillegnoèsoventeavista(ordituraprincipale),diversamente,nelcasodigriglia,armatura,ecc.,illegnoènascostonellamassaditerra(orditurasecondaria).L’impastoèutilizzatoallo stato plastico e viene inseritomanualmente (a pressione) nell’orditura secondariadellastruttura lignea. Il legno–cheèunmaterialeelastico–dàresistenzaalleazioniorizzontalieverticalidiflessione.Talvolta,legatoall’orditurasecondaria,visiinserisceuncannicciatoconloscopodiaumentarelaresistenzameccanica,quellatermicaeperdareunamaggiorefacilitàdicollegamentodellaterrasull’armatura.

– La tecnica del baugeusaunimpastograsso(riccodilimoeargilla)rinforzatoconfibrevegetaliepagliaaconsistenzaplastica.L’impastoèlavoratoaterra,quindi–dopocircaungiornodiriposo–vienetagliatoconlavangaepostoinoperaperrealizzaremuratureinblocchi(irregolari)dellospessoredialmeno50cm.Ilmuro–ancorafresco–vieneregolarizzatoutilizzandounavangaevienerigatoconunrastrelloconloscopodifavorireilcollegamentoconl’intonaco.Adifferenzadellatecnicadelpisé–essendol’impastopiùconsistente–nonvengonoutilizzatecasseforme.InAbruzzo(Italia)–latecnicadelbaugehaunavariantedenominatamassone, che con-sistenelmodellareiblocchiconunaformaapprossimativamentecilindricaenelporliinoperaperlaformazionedelmuro.

Lecostruzioniinterracrudasirealizzanoconduedistintemodalità: – la posa umida,dovelaterraèmodellatadirettamentedurantelamessainopera; – la posa a secco,fattaconmattoniprefabbricatiedessiccati.Inquestocasosiriduconoitempidimessainopera,laqualepuòesserfattaancheinstagionifredde.Infine,imattoni


crudi–infasediproduzione–richiedonocircail15%dienergiarispettoallaproduzionedei mattoni cotti e sono completamente riciclabili.

Ì Essiccazione e ritiroL’adobe(omattoneinterracruda)unavoltaformatoamano–oconl’usodiunostampo–

vienepostoadessiccareinspaziall’apertoesoleggiatioppureinambientiinterniconledovutecaratteristicheditemperatura,ventilazioneedumidità.

Durantelafasediessiccazione–doveilmattoneprendelapropriaconsistenzastrutturale–sihalafasedelritiro(riduzionedelvolumeperperditadiacqua),laquale–ondeevitarelaformazionedistatiditensioneocriccheorotture–deveessereassolutamenteomogenea.Ilritiroomogeneoèavvantaggiatodallapresenzanell’impastodipagliaofibrenaturali.

L’essiccazione(operditad’acqua)sirealizzadall’esternoversol’internoedèfavoritadaunatemperaturaelevata,unabuonaventilazioneeduna scarsaumiditàambientale.L’acquadellasuperficieesternaevaporaversol’ariacircostanteevienesostituita(percapillarità)dall’acquainterna.Iltuttofinoall’essiccamentodell’interovolumedelmattone.

Dalpuntodivistaqualitativoilritirodipendedallaquantitàd’acquadell’impastoinizialeedallaeventualepresenzadiadditivicomecalceocemento.Unquantitàd’acquaeccessivadeter-minaunamaggioreriduzionedelvolume(maggioreritiro),viceversagliadditivistabilizzanoledimensionidelmattone,ovveroriduconoilritiro.

Dalpuntodivistaquantitativoilritirovarianell’intervallo0,5÷20%.

Ì Porosità e peso specificoQuantomaggioreèl’acquautilizzatanellafasediimpastotantomaggioresaràlaporositàdel

mattoneessiccato.Ilpesospecificosaràminoreafrontediunamaggioreporositàeinpresenzadimaterialid’impastoleggericomepaglia,fibre,pomice,ecc..

Ilpesospecificoècontenutonell’intervallo1,5÷1,9g/cm³.

Ì Resistenza a compressioneIlfunzionamentostaticodegliedificiinterracrudaèsolamenteacompressione.Imuriportan-

tihannounacapacitàchedipendedaltenoreinizialedell’acquad’impasto.Maggioreèlaquan-titàinizialediacquad’impasto,maggioresaràlaporositàeminorelaresistenzaacompressione.

Imuriportanti–insolaterracruda–devonoavereunospessoreminimodi40cmepotrannointeressareedificiadunpianofuoriterra.Peredificiamaggioreelevazionelastrutturaportantedovràincluderematerialiamaggioreresistenza.

Laresistenzaacompressionedeimattoniessiccativale1÷3MPa.Unadigressionesulleunitàdimisura.IlPascal(Pa)rappresental’unitàdimisuradellapres-

sionenelsistemainternazionaleevale1N/m²,ovvero(inmodoapprossimato)≈0,1kg/m²=0,00001kg/cm².

Pertanto–inviaapprossimata–laresistenzaacompressionedelmattoneinterracrudavarianell’intervallo10÷30kg/cm².

Ì Il dilavamento delle acque meteoricheIlcomportamentoidraulicodell’edificiointerracruda(ovverolosmaltimentodelleacque

meteoriche) deve essere studiato con dettaglio, onde evitare il dilavamento della superficie


esternadeimuriportantielarelativariduzionedellaresistenzameccanicadeisingolimattoniedellastabilitàdell’interomuro.

Ì La conducibilità termicaLastrutturaporosadelmattone(ossialapresenzadiariainterna)determinaunaridottacon-

ducibilitàtermica,cheinviaquantitativavarianell’intervallo0,8÷0,9W/mK(mattoneinam-bientesecco).Incasodiambienteumido(ovverodimattonebagnato)laconducibilitàtermicatendearaddoppiare.Insintesilaterranonhaunospecificocomportamentoisolantesenoninvirtùdellaporositàdelmattone.Pertanto,volendoincrementareilcomportamentotermoisolan-te,sipuòaggiungere–all’involucrointerra–unparamentoesternocompostodadueulterioristrati:cannicciataelegnomineralizzato(osughero,lana,ecc.).

Ì Il degrado delle strutture in terra crudaDipendeessenzialmentedallaquantitàd’acquaassorbitaduranteilciclodivitadelmateriale

inopera.L’acquadeterminaunvelocedegrado.Pertanto,unavoltapresiiprovvedimenticontroleacquemeteoriche,bisognerebbeutilizzaredegliimpastiadeguatiall’umidità,piovositàecli-madelluogodicostruzione.

Lapermeabilitàall’acqua(diundatomaterialeomanufatto)èvalutatamediantelavelocitàdipenetrazionedellamedesimanelmanufattostessoedhaleunitàdimisuraincm/s.

Tenutopresentechela terrad’impasto–infunzionedellagranulometria–ècompostadaargilla, limo, sabbiaeghiaia, abbiamo la seguente tabella3.1,dovevienedata lavelocitàdipenetrazionedell’acquaneivarisubstrati.

Tabella 3.1. Permeabilità all’acqua dei componenti d’impasto

Materiale Diametro medio delle particelle

Permeabilità all’acqua (cm/s)

Ghiaia >2mm 1Sabbia grossa 0,6÷2mm 0,1÷1Sabbia media 0,2÷0,6mm 10-3÷10-2

Sabbiafine 60÷200μm 10-4÷10-3

Limo 3÷60μm 10-5÷10-4

Argilla <3μm <10-6

Analizzandolaprecedentetabellanotiamochel’argillaeillimosonomoltomenopermea-bilidellaghiaiaesabbia,infatti–perl’argillaeillimo–abbiamounavelocitàdipenetrazionedell’acquamoltominore.Allimiteilcomportamentodell’argillaèpraticamenteimpermeabile.

Risultapertantoevidentecheunmattoneconaltocontenutod’argillaèmaggiormenteade-guatoadambientipiovosieconunaltocontenutodiumidità.

3.3.8. Il legno da costruzioneIl legno è unmateriale di origine biologica.Disponibile in natura sotto forma di tronchi

risultantidaltagliodeiboschi.Illegno–rispettoaimattoniinterracrudaocotta–haunin-siemediproprietàchelorendonoresistenteallosforzodiflessioneequindiutileneglischemi


strutturalidove,oltreallatensionedicompressione(supportatadaimattoni)sidebbamettereincontolatensioneditrazione(adesempionelletravieorizzontamentiingenere).

Iltroncodilegno–insezione–ècaratterizzatodaunazonaesterna(corticale)edaunazonainterna(olegnopropriamentedetto).

Lazonacorticaleèsuddivisainstratirelativamentesottilichedall’esternoall’internosonodenominati:

1) corteccia;2) libro;3) cambio.Mentrelazonainterna,cheèrelativamentepiùspessa,ècostituita–andandoversoilcentro

–daiseguentistrati:1) alburno;2) durame;3) midollo.Illegnostrutturaleètagliatosoprattuttoneglistratialburnoedurame.Laresistenzamecca-

nica(equalità)dellegnostrutturaledipendedalpuntoditaglio.Ildurameèillegnoapiùaltaresistenzameccanica.

Ì Comportamento anisotropoIltroncohaunadimensioneprevalenteeduncomportamentostrutturaleanisotropo.Inparole

diverse,laresistenzameccanica(atrazione)longitudinale–ossiasecondolefibredeltronco–èmaggioredellaresistenza(atrazione)trasversale,ovveronormalmenteallefibredeltronco.

Ì Comportamento viscosoIl comportamento strutturaledel legnoèdi tipoviscoso. Inparolediverse, il legno–nel

tempoedurantel’esercizioinopera–tendeadaumentareilpropriostatodideformazioneearidurreglistaticoattivi.

Ì Comportamento termo-igrometricoIllegnoèsensibileallevariazionitermicheediumiditàambientalechepossonoprodurreil

processodellaviscosità,causarefessurazioniedeformazionidaritiro.

Ì Degrado biologicoLa sensibilità alle condizioni termo-igrometriche può generare un degrado biologico che

consistenell’attaccodifunghiedinsettixilofagi(checonsumanoe indebolisconolastrutturadellegno).

L’insediarsieildiffondersiditaliagentièlegatoaduefattori:1) lapredisposizionedellaspecielegnosaadospitareivarixilofagi;2) l’esposizioneacondizioniambientalichepossono favoriregliagenti stessi (umiditàe

temperaturaelevata).Ildegradochedipendedaifunghièvisibiledalmutamentocromatico(illegnochediven-

tascuro)edalmutamentodellatessituradellasuperficiedellegno(laformazionedifessure).Diversamente,ildegradodovutoagliinsettixilofagièindividuabiledallapresenzadiescrementisuperficiali,fori,gallerie,ecc..


Ì Componenti strutturaliIllegnoèpresentenellestrutturesottoformaditravi(ottenutedatronchiscortecciatierifi-

lati),travetti(ottenutidaltagliolongitudinalideitronchi)etavole.Letravieitravetti(chesonoessenzialmentestrutturemono-dimensonali)svolgonoleseguentifunzioni:

1) resistenzaaglisforziditaglioeflessione(nelletravi);2) resistenzaallosforzocompostodipressoflessione(neipilastri,puntoni,ecc.);3) resistenzaallosforzoditrazione(neitiranti).Insintesi,lavarietànelcomportamentostrutturaledellegno–dovutaallacapacitàdiresi-

stereaglisforziditaglio,trazioneecompressione,–siintegraconqueimateriali(pietra,terracruda,cotta,ecc.)cheinpraticarispondonoalsolosforzodicompressione.

In sintesi il legno è unmateriale da costruzione rinnovabile, riciclabile e biodegradabile,costituitoprincipalmentedacellulosa,emicellulosaelignina.Illegno–storicamenteimpiegatoperscopistrutturaliedecorativi–èunmaterialenaturaledifacilelavorabilità,conbuonecarat-teristichedidurataeresistenzameccanicaedèunottimoisolantetermicoedacustico.

Lasostenibilitàdeltagliodellegnoèdatadallaselezionedeiboschidiprovenienza,chedo-vrannoesseregestitisecondoprincipicolturalicheneassicuranoilrinnovo.Èopportunodarelapriorità – sempre per ragioni di sostenibilità – al legno locale.

Iprincipaliimpieghinell’ediliziasostenibilesono: – struttureprimarieesecondariedicopertura,solaieorizzontamentiingenere(abete,lari-

ce, douglas,pino,quercia,castagno,ecc.); – pareti e strutture verticali d’involucro (abete, larice,douglas, pino, quercia, castagno,ecc.);

– rivestimentodipavimenti(abete,faggio,larice,rovere,frassino,pino,acero,ecc.) – rivestimento interno di pareti e controsoffitti (ciliegio, frassino, abete, acero, ontano,pino,faggio,pioppo,ecc.)

– arredamentod’interniefinitureingenere; – infissi(abete,larice,pino,ecc.).Dalpuntodivistadell’impiegoincantiereillegnodacostruzionesisuddividenelleseguenti

granditipologie:1) legnomassello;2) legnolamellare;3) pannelli a base di legno.

Il legno massello(omassiccio)èimpiegatopercopertureesolai(orizzontamentiingenere)edèunadellesoluzionitecnichemigliorisulpianodellasostenibilità.Illegnomassellodovreb-beessermesso inoperastagionato(umidità inferioreacirca il20%).Talvoltavieneposto inoperafresco(umiditàsuperioreacircail30%).Inognicaso–duranteilperiododiadattamentoall’umiditàdiesercizio–ilmaterialediventasoventesuscettibileallevariazionidimensionalieall’attaccodeifunghi,senzacheciòdebbacostituirenecessariamenteunprocessodidegrado.Infatti,imanufattiinlegnodellastoriadell’edilizia,purrealizzaticonlegnofrescoestagionato,hannosempredimostratounanotevoledurabilità,ancheafrontedell’attaccodeifunghi,ecc..Tuttoperl’indiscussomeritodeicarpentieridell’epoca,cheavevanotrovatolaregoladell’artepergiungerealloscopodiminimizzareledeformazionieccessiveealcontempoevitarel’inizio


delprocessodidegrado.Oggidì,l’attualecarpenteriasièarricchitadiutensiliacontrollonu-mericoediferramentaaffidabili,rendendopiùfacilel’esecuzionediunionicheprevengonoilristagnodiumiditàechetolleranolevariazionidimensionali.Infine–conletecnologied’unionemedianteviti,chiodi,bulloni,piastre,ecc.–anchestrutturecomplesseedigrandedimensionepossonoessererealizzateconlegnomassiccio.

Il legno lamellareèrealizzatoconlamelle(dilegno)sovrapposteeincollateafibreparallele.Èunmaterialeperstrutturecomplessedimedieegrandidimensioni.Nonèpropriamentesoste-nibileperl’impiegodicolleditipoartificiale(fenolresorcina,collemelaminiche,poliuretaniche,ecc.).Letipologied’usoricorrentisonoditipostrutturale:travi,pilastri,strutturereticolari,ecc..

I pannelli a base di legno sonorealizzaticontrucioli(dilegno)incollati.Èunmaterialechesiusaneicontroventamenti,irrigidimentietamponamenti.Ancheinquestocasositrattadiunmaterialescarsamentesostenibileperlapresenzadicolleartificialinell’impastoabasedilegno.

Ì Elementi prefabbricati in legnoSonocostituitidamoduliprefabbricatiinlegnomassello,inlegnolamellareoconpannellia

basedilegno.Sonoelementisostenibiliquandolosonoicomponenti.Inaltreparole,glielemen-tiprefabbricaticoncomponentiinlegnomassellocongiuntimediantechiodatura,bullonatura,ecc., sono elementi sostenibili, diversamente, con altri componenti (legno lamellare e pannelli abasedi legno)o con l’unionemediante incollaggio risultano scarsamente sostenibili per lapresenzadicolleartificiali.

3.3.9. Sistemi d’involucro compositi (e sostenibili)Unsistemacompletamenteinterracrudapresenta–intemad’involucro–dellelimitazioniin

terminidielevazionedellastrutturaedidurabilità.Unsistemad’involucrocomposito,costituitodaduematerialichecollaboranoreciprocamente–laddoveècarenteilprimointervieneilse-condoeviceversa–potrebbeesserelasoluzioneottimalesiainterminidiresistenzaedurabilitàche in termini di sostenibilità.

Unacombinazionestoricamenteprovata–ma,nonostante tutto, innovativaeportatricedipossibiliinvenzioniriguardol’involucro–èquelladatadallaterracruda(confunzionedichiu-sura)edallegno(inotticastrutturale/resistente).

Perquantoriguardailtemadellasostenibilitàèevidentechel’involucrocompositoessendocostituitodaduematerialialtamentesostenibilièaltrettantosostenibile,nonsolo–perquantodettoinprecedenza–tuttiglielementisollecitatiacompressionepossonoesserediterracruda,diversamenteglielementisollecitatiatrazionedovrannoesseredilegno.

Unmodello costruttivo del genere incentiva l’autocotruzione e quindi aggiunge ulteriorevalore alla sostenibilità.

3.3.10. Il laterizio (o terra cotta)Illaterizio(oterracotta)consisteinunimpastodiargilla,sabbiaeacqua,essiccatoecotto.Si

differenziadallaterracrudaperlafasedicotturainforno.Illateriziovieneprodottocondiverseformeeperdiversefunzioni.Illaterizioconfunzione

strutturaleèpienoedèmodulare.Ilmodulo(mattonepieno)haledimensioni–ormaipiuttostoconsuete–di5,5×12×25cm.Illaterizioconfunzionedichiusuraèalleggerito(mattoneforato)edhaledimensionidiunoopiùmoduli.Illimitealledimensionigeometrichediunmattone


(pienooforato)èdatodalpesodelmattonestessochenondevesuperare–perragionidima-neggevolezza–i3kg.

Dalpuntodivistatecnologicoilmattoneinterracottapresentadellebuoneproprietàmecca-nicheedèstabile–adifferenzadelmattoneinterracruda–all’azionedegliagentiatmosferici.

Ì ArgillaÈilcomponentefondamentaledelmattoneinterracotta.L’argillasipresentacomemassa

terrosa,friabileconcoloretendentealgrigio(perlapresenzadisostanzeorganiche)oalrosso(per lapresenzadiossididiferro)econimpurezzecomesilice,silicati,carbonatidicalcioemagnesio,solfuridiferro,gesso,ecc..L’argillasidistinguedallealtreterre(cosiddettesabbiose)per la plasticità,checonsistenelfornire–quandomescolataconacqua–unimpastofacilmentemodellabilecheconservalaformaanchedopoilsuccessivoessiccamentoelacottura.

Ì Classificazione del terrenoIlterrenopuòesseresuddivisoinsottoclassiinfunzionedellagranulometriadelleparticelle

chelocompongono.Unaclassificazioneèlaseguente: – sabbia:compostadaelementidiroccialapideacongranididiametroda4mma75mi-cron.Nonhauncomportamentoplasticopermancanzadicoesionetraigrani(ovverononèmodellabile)epuòesserecompattata.Nonèsensibilealgeloedèpermeabileall’acqua;

– limo:compostodaparticelledidiametroda75microna2micron.Èunafrazionemoltofinedellaterrachenonha(comelasabbia)uncomportamentoplastico.Èpocopermea-bileall’acqua;

– argilla:compostadaparticelledidiametroinferiorea2micron.Conundeterminatocon-tenutod’acquaassumeuncomportamentoplasticoe–unavoltaessiccata–acquisisceresistenzameccanica.Leparticellesonofortementecoeseelacoesioneaumentaaldimi-nuiredelcontenutod’acqua.Èpraticamenteimpermeabile.

Dallaclassificazionerisultaevidentechelaterra–adattaalconfezionamentodiunmattoneinterracottadiqualitàelevata–èquellaconunaltocontenutodiargilla.Pertanto,l’estrazionedellaterraandràfattaincaveconelevatocontenutodellafrazionediargilla.

Diversamentesidovràdireperilmattoneinterracruda,inquanto–ancheseilcontenutoelevatod’argillaottimizzalaresistenzameccanicaelaresistenzaall’azionedelleacquemeteori-che–ilcaratterefondamentaleperlasceltadellazonadiestrazionesaràlavicinanzaalcantiere.

Ì Ciclo di produzioneIlciclodiproduzionedeilaterizi(dimassima)èilseguente: – estrazione della terra argillosa dalla cava: si realizzaconescavatricimeccaniche incavechepresentanoterreconunaltocontenutodiargilla;

– stagionatura (ibernazione ed estivazione):lezolleestratte(possibilmentenelperiodoautunnale)vengonostagionateall’aperto,ovverosubisconoilnaturaleprocessodell’iber-nazione(azionedelgeloedisgelodelperiodoinvernale)edell’estivazione(azionedelsoleedellapioggiadelperiodoestivo).Iltuttoperottenereunaterrapiùsciolta,maggior-menteplasticaedipiùfacilelavorabilità;

– omogeneizzazione mediante lavaggio, decantazione e galleggiamento:l’argillastagio-natavieneomogeneizzata(quandodestinataaprodottipiùfini)medianteillavaggio,che


consistenellospappolamentoinvascheconmoltaacquaenellaseparazioneperdecan-tazionedellapastaargillosafluidadalleimpurezze(sabbia,ciottoli,ecc.)epergalleggia-mentodellapastastessadaipezzidilegno,radici,ecc.;

– omogeneizzazione meccanica:èsemprepresenteesirealizzaconmacine,moliniapalleocondisintegratori,siasuargillaseccachesuargillabagnata;

– correzione dell’impasto:qualchevoltasiusanodellespecialiimpastatrici(otagliatrici)percorreggerelaplasticitàdell’argilla.Infatti, leargille–perlaproduzionedeilateri-zi–possonoessereotroppograsseotroppomagre.Leprimeformanounapastafine,tenace,riccad’acqua;chedurantel’essiccamentoelacotturasicontraeinmodoeccessi-vodeformandosiescrepolandosi.Leseconde(tropposabbiose)dànnodopocotturadeimaterialimoltoporosi,fragiliepocoresistenti.Lacorrezionedelleterregrasseavvieneconl’aggiuntadisabbiasilicea,alcontrario, le terremagre,si taglianoaggiungendoemescolandoterragrassa;

– modellazione del mattone:lapastapreparatavienemodellataperconfigurarlanellafor-maedimensionivolute.Lalavorazioneamacchina,conpastamolle,puòesserecompiutaconmacchine(mattoniere)afiliera o a stampo.Nelleprime(usateperpezziasezionetrasversale costante:mattoni, tavelloni forati, ecc.) lamassa plastica viene forzata at-traversoun’appropriatafilieradacuiescesottoformadiunpastonecontinuochevienetagliato–permezzodiunfilod’acciaio–inpezzidellalunghezzavoluta.Nellesecon-de(usateperpezziasezionevariabile:tegolemarsigliesi,ecc.)lamassaplasticavienecompressafraduestampi.Ilmetododilavorazionehainfluenzasulsuccessivoritiro:imaterialiformatiinfilierahannounritiromaggiorediquellodeimaterialiformatiastam-po.Conlamodellazioneinfilierasiottengonosuperficilisceeinadeguateall’adesionedellamalta,percuisirimediaocospargendodisabbiailpastoneinuscitadallafilierastessa,oppuredentellandoilprofilodiquest’ultimaondeottenereunpastonericopertodisottiliscanalature.Peraveremanufatticompattieresistenti(adesempiomattonelledipavimentazione)lamodellazionesifaperstampaggioconfortecompressione(usandodellepresse)suunimpastoquasiasciutto;

– essiccazione:dopolaformaturaimanufattidevonoesserelasciatiessiccarepersempliceesposizioneall’arialibera(neiprocessiditipoartigianale),sottotettoieepertempirela-tivamentelunghi;oppure(neiprocessiditipoindustriale)negliessiccatoialimentaticonariacaldarecuperatadalfornodicotturaoprodottadaunaappositasorgentedicalore.L’essiccazioneèun’operazionefondamentale,setropporapidaportaadistorsioni,cric-cheerotturadeimanufatti;

– cottura:latemperaturadicotturadeilaterizivariada900a1200°C.Lacotturavienefattainforniafunzionamentocontinuoconrecuperodicalore:l’ariafrescadicombu-stionevienepreriscaldataaspesedelcalorepossedutodaimattonigiàcotti(edinfasediraffreddamento),mentreiprodottidicombustione(fumi,vapori,ecc.)vengonoutilizzatiperpreriscaldareimattoniancoradacuocere.Itipidifornopiùusatisono:a) lafornaceHoffmann;b) ilfornoatunnel.

– LafornaceHoffmannèafuocomobile,nelsensochelazonadicombustionesispostadaunacameraall’altradelforno,manmanochelacotturaprocede,mentrelacaricadima-terialerestaferma.Iforniatunnelsonocaratterizzatidaunalungagalleriariverberanteil


caloresulmateriale;inquestocasoilmaterialesimuovetrasportatodacarrellisurotaiaodanastricontinui.Dopolacotturaimattonisonoprontiperl’imballaggio.

Ì Classificazione dei laterizi secondo la foraturaIlaterizisipossonoclassificareinfunzionedellaforatura.Perforatura(F)siintendeilrapportopercentualetralasommadelleareedeiforiel’area

(vuotoperpieno)ortogonalealladirezionedeimedesimi.Laforatura–F–svolgelafunzionedialleggerimentodelmattone(oblocco)ediincremento

delleproprietàtermoisolantidellaterizio.Insintesi,dalpuntodivistadellaforaturaabbiamoleseguenticategorie: – laterizi pieni:mattonieblocchipieniconF≤15%; – laterizi semipieni tipo A:mattonieblocchisemipienicon15%<F≤45%; – laterizi semipieni tipo B:mattonieblocchisemipienicon45%<F≤55%; – laterizi forati:mattonieblocchiforaticon55%<F.Perquantoriguardailpeso specifico,perlevarieclassi,abbiamo: – laterizipieni:1300÷1800kg/m³; – laterizisemipieni:800÷1000kg/m³; – lateriziforati:600÷800kg/m³.

Ì Il mattone unificato (o mattone UNI) o moduloÈ definito di massima da una consuetudine millenaria ed in modo rigoroso dalla UNI

8942:1986.Ledimensionisono: – spessore:5,5cm; – larghezza:12cm; – lunghezza:25cm.Nelcasodilaterizisemipienieforati–datalaloroleggerezza–siproduconoiblocchi di

lateriziochesonounmultiplodelmodulorappresentatodalmattoneUNI.

Ì Classificazione dei laterizi secondo la tecnica di produzioneIlaterizisipossonosuddividereinfunzionedelmetododiproduzione: – estrusi: ottenutimedianteilpassaggioinpressionedellamassadiargillaattraversounafilieradellastessasezionedellaterizio;

– pressati:ottenutiperpressaturainappositistampi; – formati a mano: ottenutimediantelavorazionimanuali,siainambitopuramenteartigia-nale,siainambitoindustrialeperrispondereaparticolariesigenzegeometriche.

Ì Ergonomia del mattoneLemisuredelmattoneneltemposonostatepressochécostanti.Purtuttavia,indiversere-

gionigeografiche,siriscontravanopiccolevariazionidovuteaprocessiartigianalidifferentiescarsamenteunificati.Inognicaso–ilvincolofondamentaleperunmattoneall’incircacostante–èsemprestatol’approccioergonomiconellafasedimessainoperadelmattonestesso.Infatti,nonostantelepiccolevariazionidimensionalinonsihariscontrodimattoniconlarghezzamag-gioredi14cm,inquantoerafatto(ilmattone)peresserpresoconunasolamanoepostoinopera,


equesto,finoatalelarghezza,erapossibileperlatotalitàdeimutatori.Inoltre,sempreperl’usodiunasolamano,ilpesonondovevasuperarei3kg.

Ì Laterizi semipieni alleggeriti in pastaSonounatipologiaspeciale(laterizialleggeriti)confunzionedichiusuraeconunbuonlivel-

lodiresistenzatermica.Sonoanchedenominatilaterizialveolati(oisolanti).Dalpuntodivistadellaclassificazionefannopartedellaclassedeilaterizisemipieni,conpercentualediforaturacompresanell’intervallo15÷45%(tipoA)e45÷55%(tipoB).

Perilpesospecificoabbiamo:laterizisemipienialleggeritiinpastatipo A:≈800kg/m³;laterizisemipienialleggeritiinpastatipo B:650÷800kg/m³.Hannounbuonlivellodiisolamentotermicoelasostenibilitàdipendedalmaterialeusato

perl’alleggerimento.Inpraticasiusanomaterialicomeilpolistireneespanso,lasansadiolive,itruciolidilegno,igranulidiperlite,ecc..

Nelcasodelpolistireneespanso–nonostante il livellod’isolamentotermicoottenuto– ilciclodellateriziodiventascarsamentesostenibile,diversamente,conimaterialidirecuperoin-dicatiilciclodiventasostenibile.Sovente–peraumentareillivellod’isolamentotermico–oltreall’inserimentoinpastadimaterialileggerieisolanti,sirealizzailriempimentodeiforiconlanadiroccia,perlite,legnomineralizzato,ecc.

Anche in questo caso il diverso livello di sostenibilità dipende dalmateriale usato per ilriempimento.

3.3.11. Comparazione tra mattoni in terra cruda e mattoni in terra cottaIlcomportamentodiunamuraturainterracrudaèdifferentedalcomportamentodiunamu-

raturainterracotta,siadalpuntodivistatecnologicochedalpuntodivistastrutturale.Lacriticitàdeimattoni in terracrudaè l’insufficiente stabilità della forma in presenza

d’acqua,conilconseguenteprogressivoscioglimentoeperditadellaresistenzameccanica.Inletteratura–adesempiocfr.[19]–esistonoanalisicomparativedelleduemuratureche

conduconoadunimpiegodifferente(nonsuccedaneo)delleduetecnologie.Ilprocessodiproduzionedeimattoni(crudiocotti)èdimassimailseguente:1) estrazionedeimaterialid’impasto(pozzolana,sabbia,ecc.);2) frantumazione,raffinazioneeomogeneizzazione;3) stagionatura;4) formaturadelmattoneconunostampo;5) essiccazione;6) maturazionealsole(perimattoniinterracruda)oppurecotturainforno(perimattoni

interracotta).Insintesi–ammessalacondizioneceteris paribus perlaquasitotalitàdelprocesso–lediffe-

renzedicomportamentotecnologicoemeccanicodipendonoessenzialmentedallafasedicotturainfornoocotturaalsole.

L’indaginestaticachesegue(cfr.[19])ècondottasullaprovadicompressioneesullaprovadiflessione.Laprimaèfinalizzataallavalutazionedelcomportamentoacompressione,lasecon-dadelcomportamentoatrazione.L’indaginetecnologicaèanchefinalizzataallavalutazionedelcomportamentodelmaterialeinpresenzadiacqua.


Ì Valutazione del comportamento a compressioneLaprovadicompressioneè stataeseguita suundeterminatonumerodiprovinicilindrici

estratti dai mattoni mediante carotaggio con corona diamantata. Le dimensioni dei provini (spia-natierettificati)sono:

– d=70mm; – h/d=1;

dove: – d:diametrodelprovino; – h:altezzadelprovino.Perlaprovaacompressioneèstatautilizzataunapressada20.000kg.Ivalorimedi–ottenuti

dalloschiacciamentodicinqueproviniinterracruda(estrattidacinquedifferentimattonicrudi)edicinqueproviniinterracotta(estrattidaaltrettantidifferentimattonicotti)–sonoindicatinellaseguentetabella3.2.

Tabella 3.2. Resistenza alla compressione (cfr. [19])

Resistenza alla compressione (schiacciamento del provino)Mattone n. Mattone crudo (kg/cm²) Mattone cotto (kg/cm²)

1) 30,9 43,52) 19,2 35,73) 14,7 41,64) 23,7 67,15) 27,0 72,9

Valore medio: 23,1 52,2

Ì Modello statico per la prova a trazione: trave inflessa semplicemente appoggiataTravesudueappoggisemplicid’interasselcaricatainmezzeriaconunpesoP. La trave ha

sezionerettangolareconbaseBealtezzaH.Ilmomentoflettentemassimo(kg×cm)èdatodallaseguenteformula:

Mmax =Pl4 [3.1]

dove: – P:caricoinmezzeria(kg); – l:interassetragliappoggi(cm).

Ilmodulodiresistenza(cm³)–persezionerettangolare–vale:

W =BH 26

[3.2]

dove: – B:basedellasezionerettangolare(cm); – H:altezzadellasezionerettangolare(cm).


Infineabbiamoilseguentesforzoditrazionenellefibresottostantiilmattoneinflesso:

σ =Mmax

W [3.3]

Ì Valutazione del comportamento a trazioneLavalutazionedelcomportamento incondizionidi trazione (stiramento)è fattamediante

laprovadiflessione,conilmattoneposatodipiattosudueappoggiAeB(postiadistanzal=20cm)ecaricatoinmezzeriaconunpesoP(normalealladimensionelongitudinaledelmattone)medianteunapressada500kg.

Laprovadisollecitazioneaflessione–sucinquedistintimattonicrudiecinquecotti–hadatoivaloridirotturaespressinellaseguentetabella3.3.

Tabella 3.3. Carico di rottura (cfr. [19])

Carico di rottura in mezzeria (mattone inflesso)Mattone n. Mattone crudo (kg) Mattone cotto (kg)

1) 16,3 22,22) 11,6 22,43) 14,0 26,34) 10,6 26,55) 9,2 20,7


Applicandolaformula3.1otteniamo–perognicaricodirotturadellatabella3.3–ilmomen-toflettentemassimochehadeterminatolarotturadeimattoni.

Tabella 3.4. Momento flettente di rottura (cfr. [19])

Momento flettente (massimo) di rotturaMattone n. Mattone crudo (kg×cm) Mattone cotto (kg×cm)

1) 81,5 111,02) 58,0 112,03) 70,0 131,54) 53,0 132,55) 46,0 103,5


Laprovadiflessioneèstatarealizzataconilmattoneposizionatodipiatto,pertantoilmodulodiresistenza(cfr.formula3.2)saràcaratterizzato–inunmattonecondimensioniunificate–da:

– B=12cm; – H=5,5cm;

edavràilseguentevalore:


W =12×5,52

6= 60,5 cm3

Ilmodulodiresistenzacalcolatoèteorico,infattiafineprovailmodulodiresistenzarealedipendedal tipodi stiramento/deformazionesubitodalmattone inflesso. Inparolediverse, ilvaloredelmodulodovrebbeesserequelloderivantedallamisuradellasezioneaseguitodellostiramentoarottura.Nonostanteciò–stantel’intentocomparativodelleduefamigliedimattoni–riteniamocorrettol’impiegodelmodulocalcolato,infatti:

– si applica il principio del ceteris paribus rispettoalleduepopolazionidimattoni; – ilvalorecalcolato,essendomaggioredelvalorereale,definisceunatensionedirotturaminoreequindipiùcautelativa.

Tenutocontodiquantopremesso,abbiamoleseguentitensionidirotturaperflessione(cfr.tabella3.5)ovverotensionidirotturaperstiramento(trazione).

Tabella 3.5. Resistenza allo sforzo di trazione

Resistenza alla trazione indiretta (prova di flessione)Mattone n. Mattone crudo (kg/cm²) Mattone cotto (kg/cm²)

1) 1,35 1,832) 0,96 1,853) 1,16 2,174) 0,88 2,195) 0,76 1,71


Ì Valutazione del comportamento meccanicoIn sintesi, il complessivo comportamento meccanico – dato dal comportamento nella fase di

schiacciamento(compressione)edaquellonellafasedistiramento(trazione)–èrappresentatodalquadrosinotticodellaseguentetabella3.6,dove(delleprovesopradescritte)sipresentanoisoli valori medi.

Tabella 3.6. Resistenza meccanica dei mattoni crudi e cotti

Resistenza meccanica di un mattone unificatoMattone crudo (kg/cm²) Mattone cotto (kg/cm²)

Resistenza alla compressione: 23,1 52,2Resistenza alla trazione: 1,02 1,95

Ì Valutazione del comportamento all’acquaÈstatarealizzatalaprovainimmersione.Perquantoriguardailcomportamentodeimattoni

cottinoncisonoosservazionidafare:ilmattoneèrimastointegroel’acqua(comedelrestoèovvio)nonèvariatadilimpidezza.


Viceversa,perquantoriguardailcomportamentodelmattoneinterracrudaimmersoinac-qua,abbiamoleseguentiosservazioni:

1) dopocirca20minutil’acquahadatoiprimisegnidiintorpidimento;2) dopocirca4oreilmattonehapersolapropriaconsistenzadiformaemeccanica.

Ì Sintesi comparativa tra mattoni in terra cruda e mattoni in terra cottaDalpuntodivistadelcomportamentoacompressione(fenomenodelloschiacciamento)la

resistenzadelmattonecrudoècircalametàdellaresistenzadelmattonecotto(cfr.tabella3.6).Inconcreto,dalpuntodivistastrutturale,unacapacitàportantedimezzatasignificaunraddop-piamentodellospessoredellastrutturaresistente,inaltreparole,unmurod’involucroportantedicirca40cm–fattoinmattonicotti–diventa,serealizzatoinmattonicrudi,unmuroportantedicirca80cm.Inquestocaso,l’equivalenzastaticatramattonicrudiecottisiottieneascapitodiunaminoresuperficieutile(quelladicalpestio).

Perilcomportamentoatrazione–dovelostiramentoèvalutatoindirettamenteconunaprovadiflessione–laresistenzadelmattonecrudoècircalametàdiquelladelmattonecotto(cfr.ta-bella3.6).Inconcreto,larealizzazionediaggetti,cornicioni,ecc.–dovesirichiedelaresistenzaaflessione–èunfattocriticonelcasod’impiegodeimattonicrudi,ossiaèunfattodavalutareconladovutaattenzioneeconglistrumentidellastatica.

Perquantoriguardalaprovad’immersioneinacqua,sedaunlatoilmattonecottononhadatosegnididegrado,d’altrolatoilmattonecrudohadatoevidentisegnidicedimentoperdendolaconsistenzaelaformanelvolgeredipocheore.Inconcreto,volendoimpiegareilmattonecrudo,sidovràcurarelasuaprotezionedall’umiditàambientale–conloscopodievitarediim-bibired’acquaimattonistessi–siamedianteundeflussoeallontanamentorazionaledelleacquemeteoriche,siamediantel’usodiintonaciidrorepellenti(etraspiranti).

Comunque,perquantoriguardalestrutturedifondazione,chesonocontinuamenteincontat-toconl’acquapresentesulpianodifondazionestesso–esonosoggetteall’umiditàdirisalita–èpiùopportunol’usodimattonicottiodipietrame.

Inconclusione,l’usodelmattonecrudo,stanteilsuoaltolivellodisostenibilità,–semodu-latoconopportuniprovvedimenti–puòessereimpiegato(ancheinedificiadueotrepianifuoriterra)confunzioneditamponamentodistrutturerealizzateconmaterialialtrettantosostenibilicome(adesempio)illegno,ilmattonecotto,ecc..

3.3.12. Materiali lapideiPerroccesiintendonogliaggregatinaturalidiminerali.Lerocceeterogeneesonocostituite

dapiùminerali.Quelleomogeneedaunsolominerale.Applicazioni:inedilizia,dalpuntodivistaapplicativo,imaterialilapideisonopassatidaun

impiegoprevalentementestrutturaleadunimpiegoprevalentementeornamentale.Classificazione: senepuò fareunaclassificazionemeramentemerceologica (inbasealla

destinazioned’uso),ovverounaclassificazioneinfunzionedellagenesidelmaterialestesso.Dalpuntodivistadell’usoabbiamoiseguentitipi:1) marmo;2) granito;3) travertino;4) pietra.


Dalpuntodivistadellegenesiabbiamo: – rocce eruttive (graniti, porfidi, ecc.):sioriginanodallasolidificazionedelmagma.Sidistinguonoinrocceintrusive(interneallasuperficieterrestreasolidificazionelentaeformatedagrandicristalli)erocceestrusive(sullasuperficieterrestreasolidificazioneveloceeformatedamicrocristalli).Lerocceeruttivesonoanchedenominatemagmati-cheoignee;

– rocce sedimentarie (calcari, arenarie, travertini):derivanodall’erosionedelleroccedisuperficiedapartedegliagentiesogeni(acqua,ventoeghiaccio)edaltrasportoeaccu-mulo(sedimentazione)deimaterialierosi;

– rocce metamorfiche (marmi):derivanodallatrasformazione(perazionemeccanica,ter-micaechimica)diroccepreesistenti(magmatiche,sedimentarie,metamorfiche).

Ì Tecnologie di estrazione e lavorazioneLeroccevengonoestrattedallecavechesiclassificanoincaveacieloapertoecavesotterra-

nee.Perl’estrazionesiutilizzanoleseguentitecnologieditipociclico:taglioconesplosivi;per-forazionecontinua;taglioconl’azionedicuneimeccanicioidraulici;taglioconagentichimiciespansivi;taglioconacquaadaltapressione.Oppureleseguentitecnologieditipocontinuo:filodiamantato(elicoidale);taglioconfiamma.

Ilmaterialeestratto(blocchidipietra)vienestivatoall’ingressodellacavaesuccessivamentetrasportatoneglistabilimentidilavorazione.

Nellostabilimentodilavorazioneiblocchidipietravengonotrasformatiinlastredidifferen-tespessore.Siutilizzalamacchinadatagliodenominatatelaio,costituitadauninsiemedilameinacciaioposteadunadistanzapariallospessorevoluto.L’operazioneditagliodiunblocco,asecondadeltipodimateriale,puòdurareininterrottamenteperpiùgiorni.

Ì Proprietà dei materiali lapideiPerilcorrettoimpiegodelleroccesenedevonoconoscereleproprietàfisicheetecnologiche.

Èfondamentale–perl’impiegoinambienteesterno–laconoscenzadellaresistenzaagliagentiatmosferici.

Lealtrecaratteristicheprincipaliaifinidiuncorrettoimpiegosonoleseguenti: – Peso specifico:dimassimaabbiamoivaloridellaseguentetabelladove–perconfronto–abbiamoancheriportatoilpesospecificodelcalcestruzzoarmato;

Tabella 3.7. Peso specifico di alcuni materiali lapidei

Materiale Peso specifico (kg/m³)

Calcestruzzoarmato 2000÷2500Pomici <1000Tufivulcanici,calcareniti 1000÷1500Calcari teneri, arenarie porose, peperini, traver-tini 1500÷2500

Calcaricompatti,dolomie,porfidi 2500÷3000Basalti,graniti,anfiboliti >3000


– Durezza superficiale:èlaresistenzaalladeformazionepermanentedellasuperficiedelmaterialelapideo.Presentaduecaratteriimportanti:lafacilitàdimisuraelacorrelazioneconlaresistenzameccanica.Infatti,tantomaggioreèladurezzadiundeterminatomate-riale,tantomaggioresaràlaresistenzameccanicadelmedesimomateriale.Lavalutazionedellaresistenzaallascalfitturaèunavalutazioneindirettadelladurezza(metododiMohs)econsistenelgraffiarelarocciaconmaterialipiùduriconloscopodivalutarelaprofonditàdelgraffioolapolvereprodotta.Iprincipalimetodidimisurasono:a) metodo Brinell:valutalalarghezzad’improntadiunasferettad’acciaiocaricatacon-

trolasuperficiedellaroccia;b) metodo Rockwell:valutalaprofonditàd’improntadiunconodidiamantemoltopic-

colo(ecaricato)odiunasferettad’acciaioaltrettantopiccola(ecaricata);c) metodo Vickers:valutalalarghezzad’improntadiunapiramidedidiamante;d) metodo Knoop: valuta le successive larghezzed’improntadi unapiramidedi dia-

mantecaricatainmodovariabile.Lavalutazioneèfattamedianteunmicroscopioesiparladimicro-durezza;

– Resistenza all’usura per attrito:èlaresistenzacherappresental’attitudinedelleroccea resistere alle azioni di attritomeccanico che tendono ad asportaremateria dalla su-perficiedella rocciastessa.Di fattosi intendeessenzialmente lacapacitàdi resistenzaall’usuraperattritoradente.Questacaratteristica–cheèproporzionalealladurezzasu-perficiale–èdeterminantenellasceltadellepianelledapavimentazione.Lamisuradellaresistenzaall’usurasirealizzamedianteunaprovadiabrasione.Ilrisultatoèespressodalcoefficienterelativodiabrasionechecorrispondeal rapporto tra laperditadispessorediunmaterialediriferimento(ilgranitodiSanFedelino)conlaperditadispessoredelmaterialeinprova;

– Tenacità:rappresentalaresistenzaagliurtiedèilcontrariodellafragilità.Difattorap-presentalacapacitàdiassorbirel’energia–medianteladeformazioneelastica–inseguitoadunurto.Unapietrafragile(chenonassorbeenergia)nonsideformaesirompe.Lamisuradellatenacità(inversodellafragilità)sirealizzavalutandolaresistenzaall’urto,checonsisteneldeterminarel’altezzahdallaqualefarcadereunasferadighisadipesoP =1kgperspezzareunalastradirocciadi20×20×3cmchepoggiasuunlettodisabbia.Laresistenzaall’urto(tenacità)vieneespressadallavorodirotturaL pari a L=P×h. I materialilapideiatenacitàcrescentesipossonoordinarecomesegue:arenarieacementononsiliceo;calcaricompattiemarmisaccoroidi;arenarieacementosiliceo;graniti;dio-riti;porfidi;basalti;

– Gelività:rappresentailprocessodidegradodiunmaterialeporoso inconseguenzadellesollecitazioniprodottedallasolidificazionedell’acqua(contenutaneipori)edalconse-guenteaumentodivolume.Difattounarocciagelivahaunascarsadurabilitàinunam-bienteumidodovetendeadegradarsirapidamente;

– Durevolezza:misuralacapacitàdiresistereneltemposenzasubiredegradopereffettodegliagentiatmosfericiopercausechimicheodorganiche.L’azionechimicasimanifestainpresenzadivapored’acquaeanidridecarbonica,cherendonosolubilelaroccia,mentrequellaorganicasirealizzaadoperadiorganismi,adesempioilicheni,chesiinsinuanonellecricchedellarocciastessa;


– Aderenza alle malte:èunfenomenomeccanicoechimico.Sirealizzaattraversolape-netrazionedellamaltaall’internodellaporositàsuperficiale(effettoincastro)eattraversolereazionichimichetraicomponentilamaltaeicomponentilarocciachegeneranounasaldaturatralepartiincontatto.Èimportante–perfavorirel’aderenza–bagnarelasu-perficiedellarocciaprimadellaposadellamalta

– Lucidabilità:possibilitàdirenderelasuperficiespeculareattraversosuccessiveopera-zionidisfregamento.Traleroccepiùlucidabiliabbiamoicalcaricristallini,diversamenteleroccepiùdure(comeilgranito)sonolucidabilicondifficoltàeconuncostoelevato.

– Carichi di rottura: per quanto riguarda il comportamento a rottura abbiamo i valoriunitaridellaseguentetabella3.8.

Tabella 3.8. Carichi di rottura di vari materiali lapidei (cfr. [21])

Materiale

Carico unitario di rottura

Trazione σ (kg/cm²)

Compressione σ (kg/cm²)

Flessione σ (kg/cm²)

Taglio σ (kg/cm²)

Graniti 35 1.600 150 90Sieniti – 1.450 – –Dioriti – 1.800 – –Porfidi 60 1.900 190 120Trachiti 35 1.500 85 –Basalti – 3.200 – –Tuficalcarei – 80 – –Tufivulcanici 8 70 6 –Calcari 50 900 120 110Dolomie 20 1.100 100 70Travertini – 450 – –Quarziti – 2.850 450 –Conglomerati:Breccie,Puddinghe – 750 – –

Arenarie 20 800 55 45Marmi 40 1.100 140 115Gneis – 1.100 180 260Serpentini 80 1.550 470 250

Dallaprecedente tabellanotiamoche imateriali lapideihannoun’elevata resistenza acompressioneedunatrascurabileresistenzaaflessione,trazioneetaglio.Perquestaloroproprietà (soprattutto in passato) sono stati usati per strutture portanti che lavorano acompressione(muri,pilastri,archi,ecc.).Imaterialilapidei–ancorchésollecitatiinmodorilevante–nonsisnervano,masem-plicemente,aduncertopunto,collassano.Pertanto,ilcoefficientedisicurezza–peruncalcolodimassimaconletensioniammissibili–èdatodalrapportotralasollecitazionedirotturaequellaammissibileinesercizioevale10÷15.


Ì Impiego dei materiali lapideiOrmaivengonousatiraramenteincampostrutturale.Gliimpieghipiùdiffusisono:a) rivestimentiperesterni;b) rivestimentiperinterni;c) tamponamentidistruttureagabbia;d) pavimentazioni;e) scale.

– Rivestimenti per esterni:abbiamoduetipologiedirivestimento:a) peresternisustruttureinmuratura;b) peresternisustruttureprefabbricate.Inognicasositrattadilastreapplicatesuunsupportoinmuratura(adesempioinlateri-zio)osuquelloprefabbricato.Nelprimocasolelastredimarmo,dipietra,ecc.,ditipoespessoreadeguato(almeno3cm),vengonofissateallasottostantemuraturamedianteap-positezanchediferrozincato,rameodottone,coninterpostounlettodimalta.Nelsecon-docasolalastradipiccolospessore(alpiù7mm)verràfissatasulsupportoautoportante(adesempiofibredilegnolegatedacementomagnesiaco)amezzodicollantispeciali.

– Rivestimenti per interni:ancheinquestocasoabbiamoduetipologiedirivestimento:c) perinternisustruttureinmuratura;d) perinternisustruttureprefabbricate.Similmentealcasoprecedentesitrattadilastreapplicatesuunsupportoinmuratura(adesempioinlaterizio)osuunsupportoprefabbricato.Rispettoall’impiegoperesterni–mainassenzadisollecitazionidovuteagliagentiatmosferici–lelastrepossonoavereunospessoreminoreesonofissateconzanchepiùpiccole.

– Tamponamenti:sonocostituitidapiccoliblocchiinpietraconfunzioneditamponamen-todistruttureagabbia(disolitoincalcestruzzoarmato).

– Pavimentazioni:ilmaterialelapideovienesceltoinfunzionedell’attivitàdelluogodapavimentare,dellecaratteristicheestetichedelmaterialemedesimo,nonchédellasuare-sistenzaelucidabilità.Èmessoinoperainlastresuunsottostantemassetto(sottofondo)incalcestruzzo.

– Scale:sipossonoavereduetipologiediscale:e) construtturainpietra;f) construtturaincalcestruzzo.Nelprimocasolescalesonoasbalzo(adincastro),oppurecondoppioappoggioeinmas-sello,cioècongradiniepianerottoliinstrutturamassiccialapidea.Nelsecondocaso,checorrispondeall’usocorrente,lescalehannounastrutturaincalcestruzzoarmatoesonorivestitedimaterialelapideo(lastre)fissatoconmaltaallastrutturasottostante.

Altriimpieghidelmaterialelapideosono:davanzali;stipitiecontornidelleporteefinestre;mensoleevarieoperedifinituradiunedificio.


Ì Materiali lapidei e sostenibilitàImaterialilapidei–stanteilcicloproduttivoelosmaltimento–sono(ingenerale)unpro-

dottosostenibile.Inrealtà,perillorocorrettoimpiego,risultafondamentale(atuteladellasaluteumana)analizzarelaquantitàdiradonchepossonoemettere.Ilradonèungaspesanteeradioat-tivocheunavoltainalatocontinuaademettereparticelleα.Tralefontidelradon–nell’ambitodeimaterialilapidei–abbiamosoprattuttoleroccedioriginevulcanica(eruttive)comeiltufoedilgranito.Inquesticasisideveparlarediinsostenibilità.Insintesi,lasostenibilitàomenodeimaterialilapideièlegataallaverificadell’emissionediradon.

3.4. Funzione legante (e sostenibilità)Definizionedimaterialelegante: – prodottousualmenteimpiegatopercementare(legare)materialidacostruzioneperoperemurarie(laterizi,pietre,ecc.),oppureprodottoche,dopoopportunatrasformazione,di-ventaessostessomaterialedacostruzione.

Ilegantisipossonoclassificareinduecategorie: – legantidiusogenerale(calciecementi); – legantidiusospeciale(gesso,cementoSorel,ecc.).Ilegantidiusogeneralesisuddividonoinduecategorie: – leganti aereicheindurisconosoloall’aria(calciaeree); – leganti idraulicicheindurisconoancheimmersiinacqua(calciidrauliche,cementi,ag-glomeraticementizi).

Illeganteèunmaterialeinorganico.Illeganteimpastatoconacquadàluogoallaformazionediunamiscelaplasticadenominatapasta.

La pasta–neltempo–subisceunprogressivoindurimentoeacquisisceunacrescenteresi-stenzameccanica.

I leganti, in generale, sono finalizzati a costituire il legame tra i diversi componenti – agranulometriadifferenziata–deimiscuglidimaterialilapideiesiutilizzanonellacomposizionedelle malte e dei conglomerati.

Insintesi: – per pastadiundeterminatolegantesiintendeilmiscugliodellegantestessoconacqua,ovvero:legante+acqua;

– per maltasiintendeilmiscugliocostituitodall’impastodeiseguentimaterialielementari:legante+materialelapideoagranulometriafine+acqua;

– per conglomerato si intende il seguente miscuglio: legante + materiale lapideo agranulometriafine+materialelapideoagranulometriagrossa+acqua.

Ì Processo di irrigidimento della malta (o conglomerato)Lamalta(oconglomerato)neltemposirapprendeeindurisce.Laprimafaseèdenominata

presaedècaratterizzatadall’acquisizionedellastabilitàdiformaedall’assenzadiunaresistenzameccanicapraticamentesignificativa.Lasecondafaseèdenominataindurimento:lamalta(oconglomerato)acquisiscelaresistenzameccanica.

Diversamente,perquantoriguardailprocessodipresaeindurimentodellasolapasta – ossia delleganteconacqua–abbiamolaformazionedicrepeefessurazioni.


Principali materiali leganti – calce aerea:leganteaereochederivadallacotturadicalcarea800÷900°C.Ilprodottoècommercializzatoinzolle(calceviva),polvere(calcespenta)opasta(grassello);

– gesso: leganteaereochederivadallacotturadipietradagessoa150÷200°C.Ilprodottoècommercializzatoinpolvereperpastaomalta.

– calce idraulica: legante idraulico che deriva dalla cottura di calcare (e argilla) a900÷1000°C.Ilprodottoècommercializzatoinpolverepermalta;

– cemento:leganteidraulicochederivadallacotturadicalcare(eargilla)a1400÷1500°Cpiùmacinazione e aggiunta di additivi. Il prodotto è commercializzato in polvere perpasta o malta o conglomerato.

Dalpuntodivistadellasostenibilità–edinparticolaredelconsumoenergeticoinfasedipro-duzione–ilegantipiùappropriatisonolacalceaereaelacalcespenta,ovvero(perimpieghinonstrutturaliedinambientiasciutti)ilgesso.Alcontrario,ilcemento–stantel’elevatatemperaturadicottura–èunmaterialepocosostenibileilcuiimpiegodeveesseretecnicamentemotivato.

3.4.1. Calce aereaVengonodettecalciaereelecalcichedànnoluogoamaltecapacidiindurireall’ariamache

sispappolanoseimmersenell’acqua.DalpuntodivistachimicosonocostituitedaossidodicalcioCaO(calcivive)ovveroidros-

sidodicalcioCa(OH)2(calciidrateospente).Lecalcivivesiottengonopercotturadicalcariinforni(acirca900°C);lecalciidratesi

ottengonotrattandoconacqualecalcivive.

Ì Cottura dei calcari (calce viva)Lecalciaereederivanodaicalcarisecondolaseguentereazionechimica:

CaCO3 =CaO+CO2 −42,5 kcal

In altri termini, il carbonato di calcio (CaCO3)–infornoacirca900°C–siscindeinossidodicalcio(CaO)ebiossidodicarbonio(CO2).Lareazioneèditipoendotermico,ossiarichiedelafornituradicaloredall’esterno.

Ilfornoutilizzato(solitamentemanonnecessariamente)èatinodispostoverticalmente:ilcalcarevienecaricatodall’alto(alternatoconstratidicarbone)elacalcevieneestrattadalbassosottoformadizolle.

Dall’equazionestechiometricaabbiamochedaunamoledicarbonatodicalcio(CaCO3)delpesodi100,09gderivaunamolediossidodicalcio(calceviva)delpeso56,08g,conunaresadimateriale-obiettivoparia≈56%.Inaltreparole,unamassadicalcaredi≈100kgproduce–tenendocontodellapresenzadiumiditàediimpurezzeneicalcarinaturali–≈50kgdicalceviva(ossidodicalcio).

Ì Calce idrata (o spenta)Lacalceazolle(calceviva)sipresentacomemassabiancaeporosa.Lacalceviva–prima

dipoteressereusatacomelegante–sidevespegnere,ossiasidevetrattareconacquafinoalprodottoidratodicalcio:


CaO+H2O =Ca(OH )2 +15,5 kcal

dovel’ossidodicalcio(CaO)conacqua(H2O)diventaidratodicalcio(Ca(OH)2),ovverocalcespentaoidrata.Lareazioneèrapidaeavvieneconsviluppodicalore(esotermica).

Ilprocessodiestinzioneospegnimentosipuòfareinabbondanzadiacquaoppureconl’ac-quastrettamentenecessaria.Conacquaabbondantesiottieneunapastamorbidaeuntuosade-nominata grassello.Conl’acquastrettamentenecessariasiottienelacalce idrata in polvere.

Ì Il grassello (pasta)Dall’estinzioneospegnimentoconacquaabbondantesihailgrassello(pasta).Labontàdi

unacalcevienevalutataconlasuaresaingrassello.Laresaingrassellorappresentalaquantitàfinaledipastarispettoallaquantitàinizialedicalceviva.

Disolitoabbiamolaseguenteclassificazione(cfr.[20]): – calce grassa:1kgdicalcevivatrattieneda1,7a2,8litridiacquaerendeda1,8a2,4litridigrassello;

– calce magra:1kgdicalcevivatrattieneda1,0a1,7litridiacquaerendeda1,4a1,8litri di grassello.

La resa in grassello è influenzata dalle caratteristiche del calcare di partenza (tessitura eimpurezzepresenti)edallatemperaturadicottura.Maggioriquantitàdiimpurezzeemaggioretemperaturadicotturadeterminanocalcimagre.Diversamente,uncalcaretendenzialmentepurodetermina calci grasse.

Inparticolare(perquantoriguardaleimpurezze)lapresenzanelcalcarediquantitàsignifi-cativediossidodimagnesio(MgO)determinaunacalcetendenzialmentepiùmagra,inquantol’ossidodimagnesioècaratterizzatodaunlentospegnimentoedaunoscarsorigonfiamento.

Dopolapreparazioneilgrassellovienefiltrato(pereliminareleimpurezze)elasciatostagio-nare in fosse dette calcinaie.

Loscopodellastagionaturaèilcompletamentodellospegnimentoondeevitarechel’even-tualerimanenzadiossidodicalciononidratatosispengasuccessivamentenellemaltegiàindu-riteeproducarigonfiamentiefessurazionilocalizzate.Ingenerelastagionaturadeveavereunaduratadialmeno20giorniperilgrassellodestinatoallamaltadamuraturaedialmenoduemesiper il grassello destinato alla malta per gli intonaci.

Ì La calce idrata in polverePerottenerecalcespenta(oidrata)inpolvere,anzichésottoformadipasta(grassello),sido-

vràimpiegarelaquantitàd’acquastrettamentenecessariaall’estinzione.Inquestocasolezollevengonofrantumateesuccessivamentespenteintamburirotativichiusineiqualil’acquavieneimmessafinementepolverizzata.

L’ambientechiusoeilcaloredireazionefannoevaporarel’acquaineccessoerendonoinfineunacalcespentainpolvere,laquale–perilconfezionamentoinsacchidicarta–vieneprimaclassificata(inpeso)medianteunseparatoreavento.

Difattosiottengonoduetipidicalceidrata:a) fioredicalce,usataneilaboratorichimici;b) calcedacostruzione,impiegataperlapreparazionedelgrassello(pasta)eperlaconfezio-

nedellemaltedamuratura.


Lacalce idrata inpolverevieneconfezionatae trasportata in sacchidi cartaepresenta ilvantaggio – rispetto alla calce viva – di nonrichiederelospegnimentoelastagionatura,essendoprontaperlatrasformazioneingrassellomediantesemplicespappolamentoinacqua.

Ì Le malteImpastandoilgrasselloconsabbiaedacquainopportunimescolatorisiottienelamalta–una

massa pastosa – da porre direttamente in opera.Lacomposizionedellamaltavariaasecondadell’impiego.Lamaltaperlamuratura,usata

perilcollegamentodimattoniopietrame,haall’incircalaseguentecomposizione: – 1 parte in volume di grassello con 3 parti di sabbia e 0,5 partidiacqua.Valeilcriteriochelapastadicalce(ilgrassello)deveriempireivuotidellasabbia.

Lesabbieadatteallaconfezionedellemaltedicalcedebbonoesseresiliceeocalcareecongranulometriauniforme.Sonodaevitarelesabbieargilloseoterroseelasabbiadimare(perilsuocontenutodiclorurodisodioedimagnesio).Lesabbiepocopulitesipossonomiglioraremediante lavaggio.

L’acquaimpiegatanondeveavereparticolarirequisiti.Nonsipuòusareacquadimare.Edècomunquedaevitarel’acquachecontieneilclorurodisodio(ilqualedàluogoadefflorescenzeneimuri)edilclorurodimagnesio(chereagisceconlacalcedandoclorurodicalciochehaeffettodeliquescente).

Nonsipossonoutilizzareleacquetorbide,lequali–perilcontenutodisostanzeorganicheeargillose–rendonodifficilelacoesionetraleparticellecostituentilamalta.

Ì Umidità nelle muratureLeefflorescenzenellemurature(salnitroonitratodipotassio)sonodovuteallapresenzadi

saliigroscopici(odeliquescenti)–nitratiecarbonatidisodio,potassioeammonio,nitratieclo-ruridicalcio,magnesio,ecc.,solfatidicalcio,potassioesodio.Lesostanzeenumeratederivanoodalleacqueusateperlapreparazionedellamaltaodailateriziimpiegati.Talvoltasonoattribu-ibiliacauseesternecomeinfiltrazionidovutearottureditubazionidiscarico,ecc.

Ì Presa e indurimentoLapresadellamaltadicalceaereaèpiuttostorapidaeconsistenelprocessodievaporazione

dell’acquaenellacristallizzazionedell’idrossidodicalcio.Ilsuccessivoindurimentoèlentoeconsistenelprocessodicarbonatazionedell’idratodi

calciomedianteilbiossidodicarboniopresentenell’ariaenellaconseguenteformazionedelcar-bonatodicalcio.Lalentezzadelprocessodicarbonatazionedipendedallascarsaconcentrazionedel biossido di carbonio in aria.

Ca(OH )2 +CO2 =CaCO3+H2O (processodiindurimento)

Comesievincedall’equazionestechiometrica,durantelacarbonatazionesihalaformazioned’acqua–pertantoimurifreschirimangonoumidipermoltotempoovveroperiltemponeces-sarioalprocessodiindurimento.Neconseguechel’edificiononèutilizzabilesenonquandoil livellodiumiditàdelleparetidiventainferioreal5%.Unapareteècompletamenteasciuttaquandoillivellod’acquaèinferioreall’1%.


Ilprocessodiindurimento–oltrelaformazioneedespulsioned’acqua–portaadunaumentodivolumedicircail10%.

Lapresenzadisabbianelprocessodiindurimento–cherendepiùporosol’impasto–daunlatopermettelacarbonatazionedeglistratiinternied’altrolatonelimital’aumentovolumetrico.Purtroppo,unapastamoltoporosa,puressendocompletamentecarbonatarisultaesseremec-canicamentedebole.Pertanto risultaparticolarmente importanteporre ladovutaattenzionealdosaggio grassello-sabbia.

Ì La resistenza meccanicaLaresistenzameccanicaèdovutaallaformazionedellastrutturacristallina(intrecciata)del

carbonatodicalcioeallacontrazionedelleparticellecolloidalidell’idrossidodicalcio.Lemaltedicalcegrassasonoutilizzatenellemuraturedipietrameedilaterizioeperinto-

nacidimuriinterni.Dalpuntodivistameccanicoindurisconomoltolentamente,hannoscarsaresistenzaallacompressioneescarsopotereadesivo.Sonosensibilialgelo.Purtuttavia,illoroimpiego–amotivodell’elevatolivellodisostenibilitàetraspirabilitàdellemalte–èraccoman-datonellaproduzionediintonaciinterni.

Ì Esecuzione di un intonaco a calcePerintonacoacalcesiintendeunintonacoconunamaltadovel’unicoleganteèlacalce:

calceaereaocalceidraulica.L’intonaco–finalizzatoallafinituraeprotezionedellepareti–èunastrutturacostituitadaunoopiùstrati(stesure).

Suisupportitradizionali(muriinpietra,mattoniomistipietra-mattoni)èdatodall’applica-zione(solitamenteamano)ditrestraticosìdenominati:

1) rinzaffo;2) arriccio;3) stabilitura:

– Rinzaffo:èilprimostratoacontattodelmurogrezzo.Ècostituitodamaltaconinertiagranulometriagrossaedelevatocontenutodilegante(calce).Halafunzionediregolariz-zareilsupportoperaumentarel’aderenzadeglistratisuccessivi.Ilrinzaffovieneeseguitoacazzuolagettandoconforzalamaltacontrolaparete.Lospessoredellamaltadipendedagliavvallamentidellasuperficiedelmurostesso.Doveesistonocavitàaccentuatesiinseriscono frammenti di mattoni.

– Arriccio:èilsecondostratoacontattoconilrinzaffochedovràesserecompletamenteasciutto.L’arricciodovràpenetrarenellerugositàdelrinzaffoondeottenereunasuperfi-ciepiana.Ècostituitodamaltaconinertiagranulometriamediaesufficientecontenutodilegante(calce).Halafunzioneditenutaediimpermeabilità.Ilminoredosaggiodile-gantelimitailprocessodiritiro.Lospessoredell’arricciodipendedallecaratteristichedelmuroallostatogrezzoedovràesseredialmeno0,5cm.Lasuperficiesaràrifinitaafrat-tazzo(inlegno)inmodochel’intonacorisulticongranaomogenea,senzasbavature,ecc.

– Stabilitura: è lo strato (stesura)finaleedha funzioneprevalentementeestetica.Èco-stituitodamaltaconinertiagranulometriafineedelevatocontenutodilegante(calce).


Lospessoredellastabilituradovràessereal piùdi0,5cm.Lastesuradeveesserdatasulcorpodell’arriccioancorfrescoconloscopodicreareunostabilecollegamento.

Larealizzazionediunintonacoacalcerichiedediversiaccorgimentiondeevitarelaforma-zionedicricchedaritiro(cavillature)edildistaccodell’intonacomedesimo.

Inparticolaresiraccomanda: – valutarelecondizioniambientali,ondeevitaredioperarecontemperatureelevate,ventoescarsaumidità.Lecondizioniideali–inassenzadivento–sono:temperaturatrai5ei20°C,umiditàrelativadicircail50%;

– bagnareilmuroprimadellastesuradelrinzaffo; – attenderel’indurimentodelrinzaffoprimadistenderel’arriccioelastabilitura; – adintonacoconcluso(peralcunigiorni)nebulizzareacquasullasuperficiedell’intonacomedesimo;

– attenderenonmenodi10giorniperl’applicazionedellatinteggiatura.

3.4.2. GessoSiottienedallacotturadellapietradagessochesi trasformaingessocottocheunavolta

macinato(efinementepolverizzato)dàunprodottolegantearapidapresaditipoaereo.

Ì Cotture della pietra da gessoIlmateriale di partenza – comunemente definito gesso – è il solfato di calcio bi-idrato

CaSO4·2H2O presente nella pietra da gesso.Lacottura(edisidratazione)delsolfatodicalciobi-idrato,condifferentilivelliditemperatu-

ra, porta a gessi con diverse caratteristiche tecnologiche

– percotturaa120-150°Csiottieneilsolfato di calcio semi-idrato (gesso damodellatore:rapidoindurimentoeaumentodivolume):

CaSO4 ⋅2H2O =CaSO4 ⋅0,5H2O+1,5H2O ;

– percotturaa200°Csiottieneilgesso anidro o anidride solubile (gesso dacostruzione:lentoindurimentoestabilitàdelvolume):

CaSO4 ⋅0,5H2O =CaSO4 +0,5H2O ;

– per cottura a temperature superiori si ottengono gessi morti e insolubili, inadatti alconfezionamentodegliimpasti.

Ì Presa e indurimento del gesso cottoLapresa(e indurimento)delgessoavvieneperassorbimentod’acquadapartedelsolfato

dicalciodisidratatoduranteilprocessodicottura,conlaconseguenteformazionedelreticolocristallinodelmaterialedipartenza.

L’acquaineccessoevaporasuccessivamente(erapidamente)lasciandounsolidoporosoeigroscopico.


Ì Impieghi del gesso (e sostenibilità)Nontrovaapplicazione–perilsuocarattereigroscopico–nellestrutturemurarieesterne,in

quantoassorbel’umiditàambientale,aumentadivolumeegeneralecricche.Presentabuonequalitàdiresistenzameccanicaenondàritiro.Èleggeroedhaunbuoncom-

portamentointemadiisolamentotermicoedacustico.Siprestafacilmenteadesseretinteggiato.Perqueste caratteristiche trova largo impiegocomeelementodecorativo (stante la facilitàdimodellazione)perlefinitureinterneepergliintonaciinterni.

Ilgessopercomeèprodotto–soprattuttoinrelazioneallebassetemperaturedicotturaeallosmaltimentosenzaproblemidisorta–èunmaterialealtamentesostenibile.

3.4.3. Calce idraulicaLacalceidraulicaèunprodottochesiperdeneiprimordidellastoria,senehannotraccein

Gerusalemme–duranteilRegnodiSalomoneneldecimosecoloa.C.–perlacostruzionedicisternedell’acqua,dovevenneimpiegata(mescolataapolveredimattonecotto)perl’intonacodellemedesime.Fumoltousatanelperiodoromanodovelapreparazioneseguivamodalitàaregolad’arte.

Lacalce idraulica, adifferenzadellacalceaerea,dàunamaltache rapprendee indurisceancheinpresenzadell’acqua(idraulicità).

L’idraulicitàdipendedalfattochedurantelacotturaicostituentidell’argilla–comesiliceeallumina–reagisconoconilcarbonatodicalcioformandodeiprodotti(silicatiealluminati)cherapprendonoancheincontattoconl’acqua.

Inconclusione,ilprocessodipresaeindurimentodellecalciidraulichenonavvienesolopercarbonatazione–comenelcasodellecalciaeree–maancheattraversouninsiemedireazionichimichecheconferisconoalprodottofinaleunaresistenzameccanicamaggiorediquelladellecalci aeree.

Lecalceidraulicasisuddividein:1) calceidraulicanaturale;2) calceidraulicaartificiale.Laprimaprovienedallacotturadicalcariargillosinaturali(marne).Daiqualisiottienela

calceidraulicainzolleche,spentaconacquaemacinata,costituiscelacalceidraulicanaturalein polvere.

Lasecondaprovienedallacottura(esuccessivospegnimento)diunamiscelaartificialedicalcari e argilla o di differenti calcari argillosi.Oppure è ottenuta per semplicemacinazionedicalceaereaidrataconpozzolanaovverodicalceaereaidrataconloppebasichegranularidialtoforno.

Insintesi,perlacalceidraulicaabbiamoiseguenticomponenti: – Marna:rocciasedimentariacostituitadacarbonatodicalcioeargilla; – Pozzolana:rocciasedimentariaprodottadallasedimentazionedisostanzeeruttatedavul-cani,riccadisiliceemineralicontenentialluminio;

– Loppa:prodottodellafusionediscoriedelmineraleferroso.Perlecalciidraulichesidefinisceilseguenteindice di idraulicità (I):

I = SiO2 + Al2O3+ Fe2O3CaO+ MgO


dove SiO2, Al2O3, Fe2O3, CaO e MgOrappresentanolepercentualiinpesodeivaricomposti.Inaltreparole,l’indicediidraulicità–chemisuralacapacitàdell’impastodifarepresaancheinacqua–èdatodalrapportofralaquantitàdiargilla(espressainpercentuale)elaquantitàdicalcare(sempreespressainpercentuale).

L’idraulicità è tantopiùmarcataquantomaggiore è lapercentualedi argilla.Non solo, èanchefunzionedellatemperaturadicotturadellacalce(dellemarne),infattipertemperaturenonsuperioria800-900°Cilprodottohauncomportamentosimileaquellodellacalceaerea,diver-samente–pertemperaturesuperiori–icomponentidell’argillareagisconoèformanoprodotticheconferisconoallacalceuncomportamentoidraulico.

Infunzionedell’indicediidraulicitàabbiamolaseguenteclassificazione:calci debolmenteidrauliche:I=0,10÷0,16;calci mediamenteidrauliche:I=0,16÷0,31;calciidraulichepropriamente dette: I=0,31÷0,42;calci eminentementeidrauliche:I=0,42÷0,50;cementi:I=0,50÷0,58.Insintesi–perquantoriguardalecalciidrauliche–abbiamoilseguenteschema: – calce idraulica naturale in zolle:derivadallacotturadicalcariargillosinaturali; – calce idraulica naturale in polvere:derivadallacotturadicalcariargillosinaturaliesuccessivaestinzioneemacinazione.InfunzionedelvalorediIsiclassificain:a) debolmente idraulica;b) mediamente idraulica;c) eminentemente idraulica;

– calce idraulica artificiale comune:derivadallacottura(esuccessivaestinzione)dimi-sceleartificialidicalcareeargillaodimisceledidifferenticalcariargillosi;

– calce idraulica artificiale pozzolanica:derivadallamacinazionedicalceaereaidrata(ospenta)epozzolana;

– calce idraulica artificiale siderurgica:derivadallamacinazionedicalceaereaidrata(ospenta)eloppebasichegranulatedialtoforno.

Ì Modalità di fornitura dei leganti idrauliciLenormeprescrivonocheicementi,gliagglomeranticementizielecalciidraulicheinpol-

veresianofornitiallarinfusaoinsacchisigillati(da25kg)oinimballaggispecialiconchiusuraautomaticaavalvola.

Nelleconfezionidevonoessereriportateleseguentiinformazioni:fabbricante;stabilimento;denominazionedellegante;quantitàd’acquaperlaformazionedellamaltanormale;resistenzeminimeaflessioneecompressionedeiprovinidopo28giorni.

3.4.4. Cemento con funzione di leganteIlcalcestruzzodicementoèunconglomeratoartificialeformatodall’impastoditreelementi:

cemento,inerti(sabbia,ghiaiaopietrisco)eacquache,indurendosi(all’ariaonell’acqua)dànnoluogoadunapietra artificiale.Laqualitàelaresistenzadelcalcestruzzodipendedadiversifatto-ri:qualitàdeisingolicomponenti;modalitàdiconfezionamento,trasportoeposainopera;dosatu-radeimaterialicomponenti;costipazionedelgetto;temperaturaambientale.Loscarsocontrollodeiprecedentifattorideterminauncalcestruzzodiscarsaqualitàediscarsaresistenzameccanica.


Ì Produzione del cementoIlcementochesiusaperilcalcestruzzoarmatoèunleganteidraulico.Lamateriaprimaper

ottenereilcementoèunamisceladicalcareeargilla.Innaturasipossonotrovaredeicalcarimar-nosiche,conl’aggiuntadipochielementi,contengonogliingredientirichiestiperlaproduzionedelcemento.L’usodeicalcarimarnosiportaalcementonaturale,diversamentel’usodimisceledi calcari, argilla e prodotti intermedi porta al cemento artificiale.

Ilprocessodiproduzioneèilseguente: – escavazionedicalcareeargilla; – frantumazionedelmaterialeestratto(amezzodifrantoiemascelle)esuccessivamacina-zioneperlaformazionediunamiscelaomogenea;

– cotturadellamiscelainfornirotativi(circa1500°C)finoaduniniziodivetrificazioneeprecisamentefinoalcolorbianco.Ilprodottodiquestacotturaèdenominato«clinker»esipresentasottoformadiparticelleall’incircasferiche.Ilclinker–scaricatodaifornirotativi–vienevelocementeraffreddatoedespostoall’ariaapertaedinfinevienefine-mentemacinatoepolverizzato.Illivellodipolverizzazioneètaleche–alsetacciodi900maglie/cm²–ilresiduoèinferioreal2÷5%.

Aumentandoillivellodellamacinazionemiglioralaqualitàdelcemento.Nellafasedima-cinazionesiaggiunge–inmisuradel2÷5%–gessooanidrite(pietradisolfatodicalcioanidro)chehaloscopodiregolarizzarelapresa.Lapolverefinale(ilcemento)èimpalpabileedicolorgrigio-azzurrooleggermenteverdastro.

Ì Classificazione tecnologica del cementoDalpuntodivistatecnologicoabbiamoiseguentitipi:1) cementoportland;2) cementopozzolanico;3) cementod’altoforno;4) cementoalluminoso.

– Cemento portland:siintendeilprodottoottenutopermacinazionedelclinkerconag-giuntadigesso(oanidrite)perottimizzareilprocessodiidratazione.

– Cemento pozzolanico:siintendeilprodottoottenutopermacinazionedelclinkerport-landconaggiuntadipozzolana(odialtromaterialeequivalente)econaggiuntadigesso(oanidrite)perottimizzareilprocessodiidratazione.

– Cemento d’alto forno:siintendeilprodottoottenutopermacinazionedelclinkerport-landconaggiuntadiloppebasichegranulated’altofornoeconaggiuntadigesso(oani-drite)perottimizzareilprocessodiidratazione.

– Cemento alluminoso:siintendeilprodottoottenutopercotturaemacinazionedicalcari,argillaealluminatiidratidicalcio.Ilprodottohaunbassolivellodisiliceedunaltolivel-lodiallumina.Èuncementoarapidoindurimentopercuièconsigliatoneiseguenticasi:a) lavori urgenti ed opere dove occorre un’alta resistenza meccanica ed una breve

stagionatura;


b) opereincontattoconacquechimicamenteaggressive;c) operegettateabassatemperatura.

– Cemento ferrico: si intende ilprodottoottenutopercotturaemacinazionedi calcari,argillaeossididiferro(ceneridipirite).Èuncementoresistentealleacquesolfaticheealleaggressionichimicheingenereedèparticolarmenteadattoperlecostruzionimarine.

Ì Classificazione meccanica del cementoDalpuntodivistameccanicoabbiamoiseguentitipi:1) cementonormale;2) cementoadaltaresistenza;3) cementoadaltaresistenzaerapidoindurimento.Icarichidirotturasonoespressinellaseguentetabella.

Tabella 3.9. Carico di rottura di un provino standard in malta di cemento

Resistenza a flessione Resistenza a compressioneCementinormali: 60kg/cm² 325kg/cm²Cementiadaltaresistenza: 70kg/cm² 425kg/cm²Cementiadaltaresistenzaerapidoindurimento: 80kg/cm² 525kg/cm²

Le prove di rottura a compressione e flessione (cfr. tabella precedente) si realizza-no su un provino dimalta di cemento – al 28esimogiorno dimaturazione – di dimensioni40×40×160cm,confezionatocon le seguentiproporzioni:unapartedicemento, trepartidisabbia(agranulometrianormalizzata)emezzapartediacquapotabile(ossiaprivadisostanzeorganicheedizuccheri).

3.4.5. Cemento magnesiacoIcementimagnesiacisonodiduetipi:a) cementoalcloruro(odiSorel);b) cemento al solfato.

Ì Cemento al cloruro o cemento SorelSi intende il prodotto ottenuto impastando – con una soluzione concentrata di cloruro di

magnesio–unamisceladiossidodimagnesioeinertidivariotipo(segaturaetruciolidilegno,materialiorganicifibrosi,ecc.).Lamassaottenutaindurisceinpocheoreedassumeunabuonaresistenzameccanica(400÷600kg/cm²).

IlcementoSorelèunleganteaereoevieneusatoperlafabbricazionedeimaterialiisolanti,per i sottofondi dei pavimenti, ecc..

– Ambienti umidi:ilcementoSorelèsensibileall’umidità.Quandol’esposizioneèprolun-gatailmanufattoincementoèsoggettoadunprocessodiidrolisiconlarelativaperditadiresistenzameccanica.Alcontrario,peresposizionilimitateneltempo,nonsihannoeffettisullaresistenzameccanicadelmateriale.IlcementoSorelinopera–inambienti

ELEMENTI DI EDILIZIA SOSTENIBILE · 2016. 8. 30. · la trasmissione del calore e l’analisi del...

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