1

Università degli studi Università degli studi MediterraneaMediterraneadi Reggio Calabriadi Reggio Calabria

Corso: Corso:

Materiali e Tecnologie dell’ArchitetturaMateriali e Tecnologie dell’Architettura

I LATERIZII LATERIZI

2

INDICE DELLA COMUNICAZIONEINDICE DELLA COMUNICAZIONE

• Proprietà dei materialiProprietà dei materiali

• DefinizioneDefinizione

Informazioni storicheInformazioni storiche

• Il ciclo di produzioneIl ciclo di produzione

• Caratteristiche del LaterizioCaratteristiche del Laterizio

• ClassificazioniClassificazioni

•ApplicazioniApplicazioni

• Architetture in LaterizioArchitetture in LaterizioLa torre di Babele, Pieter Bruegel - 1563

I LATERIZII LATERIZI

3

Proprietà dei materiali

Insieme delle caratteristiche comuni a un gruppo di materiali o tipiche di Insieme delle caratteristiche comuni a un gruppo di materiali o tipiche di un determinato materiale, rilevanti per l'impiego pratico del medesimo.un determinato materiale, rilevanti per l'impiego pratico del medesimo.

Agli effetti pratici si possono distinguere proprietà di natura fisica, Agli effetti pratici si possono distinguere proprietà di natura fisica, chimica, meccanica, tecnologica.chimica, meccanica, tecnologica.

Proprietà dei materiali

4

Proprietà fisicheLe principali Proprietà fisiche sono:

Proprietà dei materiali

Densità(o massa volumica)=m/V

Conducibilità termica

Conducibilità elettrica

Porosità

Impermeabilità

Temperatura di fusione

Proprietà meccanicheLe proprietà meccaniche sono quelle che hanno i materiali di resistere a sollecitazioni esterne di vario genere.

Durezza

Elasticità

Plasticità

Resilienza

Resistenza alle sollecitazioni

Proprietà tecnologiche

Le proprietà tecnologiche sono le attitudini che hanno i materiali a essere sottoposti a lavorazioni di vario genere.

5

Definizione

I laterizi sono materiali da costruzione I laterizi sono materiali da costruzione

artificiali, vari per forma e dimensioni, artificiali, vari per forma e dimensioni,

ottenuti dalla cottura di argilla ottenuti dalla cottura di argilla

opportunamente preparata, modellata ed opportunamente preparata, modellata ed

essiccata.essiccata.

I laterizi - Definizione

Il materiale di partenza è costituito principalmente da argilla, più di un 20-30% di carbonato di calcio e un 4-6% d’acqua

6

I laterizi – Informazioni storiche

INFORMAZIONI STORICHEINFORMAZIONI STORICHE

7

Le prime testimonianze dell’utilizzo del laterizio in un insediamento urbano risalgono all' VIII millennio a.C. e si riferiscono alla città di Gerico, in Giordania.

I laterizi – Informazioni storiche

Prima città dell’uomo , Gerico, 7800 a.C.

8

Nell'antico Oriente il mattone crudo, essiccato al sole, ha avuto una lunga tradizione, in modo particolare in Mesopotamia e in Egitto, dove la pietra e il legno erano o troppo costosi o molto scarsi (e dove l'acqua e il calore del sole costituivano risorse inesauribili).

I laterizi – Informazioni storiche

Ziggurat, Scavi di Ur, vista dall'alto e vista da dietro, 2300 a.C.

9

I primi sepolcri destinati alle prime dinastie faraoniche e risalenti alla prima metà del periodo di formazione, vennero chiamate "mastabe". Esse avevano una pianta quadrangolare e il materiale di cui erano costituite era il mattone crudo. Successivamente si passò a materiali più resistenti come quelli lapidei.

I laterizi – Informazioni storiche

Mastaba, Sakkara, vista complessiva, 5000 a.C.

10

Nell’architettura greca antica le città diedero sempre maggior rilievo all'architettura religiosa, con la comparsa dei primi templi. Questi edifici avevano un portico antistante ed erano costruiti con mattoni di argilla essiccata al sole con l'aggiunta di travi in legno di sostegno per le coperture.

I laterizi – Informazioni storiche

Tempio di Perachora, modello votivo, VIII secolo a.C.

11

Con l’architettura romana si giunge ad una canonizzazione definitiva della tecnica costruttiva in laterizio.Il mattone era utilizzato per contenere, su entrambi i lati, il nucleo centrale della muratura, realizzato in conglomerato cementizio. Questo sistema (detto opus testaceum) consentiva di ridurre al minimo l'uso di casseforme in legno e di controllare accuratamente l'allineamento verticale e orizzontale della muratura.

I mattoni crudi romani (lateres), erano realizzati con argilla chiara o rossa, oppure con sabbione maschio, per far si che il materiale reggesse all’azione degli agenti atmosferici.

I laterizi – Informazioni storiche

Repertorio romano laterizi crudi, II secolo a.C.

12

I laterizi crudi venivano fabbricati in autunno o in inverno, in modo che potessero asciugare lentamente, fino all’estate successiva.Le maestranze greche e romane evitavano di confezionarli in estate, perché, essiccando troppo rapidamente, indurivano in superficie, restando molli all’interno, cosicché, una volta messi in opera, non potevano reggere il carico della muratura stessa.

I laterizi – Informazioni storiche

Dal laterizio crudo …Dal laterizio crudo …

13

I laterizi – Informazioni storiche

Alla cottura dei mattoni si arrivò, probabilmente, intorno al I sec. a.C., grazie all’abilità delle maestranze romane che ne definirono i metodi.I laterizi destinati alla cottura erano fabbricati con argilla impastata con acqua e spesso con sabbia, paglia o pozzolana fine in modesta quantità.L’impasto compresso a mano in una forma quadrata di legno, veniva fatto essiccare all’aria, infine, venivano cotti nelle fornaci alla temperatura di circa 800 °C.

… … alla cottura dei laterizialla cottura dei laterizi

14

I laterizi – Informazioni storiche

I mattoni venivano prima confezionati di forma quadrata, per una maggiore facilità di trasporto, poi, per la messa in opera, venivano ridotti in forma triangolare.

Laterizi speciali ,lavorati a cuneo per ridurre al minimo lo spessore dei letti di malta e usati per la realizzazione di archi e piattabande.

Mercati Traianei,secondo la data riportata su alcuni bolli laterizi, si presume fra il 94 ed il 95 d.C.

15

La tecnica produttiva dei laterizi continuò in modo fiorente anche nel periodo Paleocristiano Bizantino e nel periodo Romanico, momenti in cui si seppero apprezzare le qualità decorative e strutturali.

Durante l’epoca gotica, l’uso del mattone non si adattava ai canoni costruttivi francesi, per cui l’uso di tale materiale coincise soprattutto con l’abbandono delle costruzioni in legno nell’edilizia civile, a causa di incendi distruttivi sempre più frequenti.

I laterizi – Informazioni storiche

Mausoleo di Galla Placidia, Ravenna, V secolo d.C.

Cattolica di Stilo , Stilo, RC, IX secolo d.C.

16

Nel Rinascimento, il ruolo strutturale del laterizio fu rivalutato, tra gli altri, dalla realizzazione da parte di Filippo Brunelleschi della cupola di Santa Maria del Fiore (1420), progettata da Giovanni di Lapo detto "Il Ghini" (1367), concepita come una doppia calotta: quella inferiore realizzata in muratura di conci di pietra e quella superiore in muratura di mattoni, posti in opera a spina di pesce, in modo da costituire un sistema auto-portante.

I laterizi – Informazioni storiche

Cupola di Santa Maria del fiore, Firenze, 1420

17

Nel periodo Barocco si rivalutano le qualità estetiche del mattone, che viene impiegato per caratterizzare le nuove configurazioni delle facciate, in modo particolare negli effetti plastici del muro.

Esempio interessante di questo sentire è la chiesa di Sant’Andrea delle Fratte a Roma di Francesco Borromini.

I laterizi – Informazioni storiche

Campanile di Sant’Andrea delle Fratte , Roma, 1653

Sant’Andrea delle Fratte, Roma, 1653

18

Con la Rivoluzione Industriale e con l’invenzione del forno a fiamma continua, brevettato da Hoffmann e Licht nel 1858, la produzione dei laterizi conobbe una straordinaria evoluzione; il loro impiego si diffuse in tutti i settori dell’edilizia: case, fabbriche, ponti, ecc.

Agli inizi del XX secolo, con l’affermarsi dell’acciaio e del cemento armato, quali nuovi materiali da costruzione, il laterizio gradualmente perse il suo uso con funzione strutturale, per assumere la funzione di alleggerimento per i solai, di tamponamento per le pareti perimetrali e di rivestimento superiore per le coperture.

I laterizi – Informazioni storiche

Forno Hoffmann , pianta e sezione, 1858

19

I laterizi – Il ciclo di produzione

IL CICLO DI PRODUZIONEIL CICLO DI PRODUZIONE

20

I laterizi – Il ciclo di produzione

La materia prima

L'argilla è una sostanza naturale L'argilla è una sostanza naturale

proveniente dal mondo minerale, che si proveniente dal mondo minerale, che si

trova in apposite cave situate a cielo trova in apposite cave situate a cielo

aperto.aperto.

Chimicamente è composta da silicati di Chimicamente è composta da silicati di

alluminio.alluminio.

I principali elementi contenuti nelle argille sono:Silicio, Alluminio, Titanio, Ferro, Calcio, Magnesio, Sodio, Potassio.

Cava di argilla

21

I laterizi – Il ciclo di produzione

Le lavorazioni del materiale

Il processo produttivo dei laterizi prevede alcune fasi fondamentali:

Ø estrazione delle materie prime

Ø preparazione dell’impasto

Ø formatura

Ø essiccazione

Ø cottura

Ø stoccaggio

Ciclo di lavorazione

22

I laterizi – Il ciclo di produzione

Estrazione delle materie prime

L'argilla viene prelevata nelle cave preposte, dove è possibile estrarre varie tipologie di argilla (per esempio argille sabbiose ecc). Tra un prelievo e l'altro è necessario far trascorrere un anno.

L'argilla sottratta viene poi accumulata sotto un capannone pronta per essere posta a lavorazione.

Processo di estrazione

23

I laterizi – Il ciclo di produzione

Preparazione dell’impasto

L'argilla proveniente dalla cava è spesso un prodotto naturale ineguale e poco omogeneo. Questa materia grezza deve essere trasformata in un impasto il più possibile uniforme che garantisca un materiale finito di alto valore tecnico.

Le varie fasi della lavorazione per arrivare ad un impasto uniforme sono le seguenti: raffinazione dell'argilla una prima e seconda volta, stoccaggio , ossia il riposo dell'argilla per una durata di 15 giorni all'interno dei silos, bagnatura, per acquistare plasticità e infine, tramite apposite macchine, impasto e degassazione.

Preparazione dell’impasto

24

I laterizi – Il ciclo di produzione

Formatura

Può avvenire per estrusione o stampaggio. Il prodotto viene quindi tagliato nelle misure richieste, raggruppato e caricato automaticamente in apposite macchine per poi essere inviato alla successiva fase di essiccazione.

Formatura del prodotto

25

I laterizi – Il ciclo di produzione

Essiccazione

Questa operazione avviene in essiccatoi artificiali, alimentati con aria calda prodotta da una sorgente di calore. In questa fase viene stabilizzata definitivamente la configurazione dei prodotti e tolta l'acqua che era precedentemente servita per far acquistare all'argilla plasticità.

Essiccazione nei tunnel essiccatoi

26

I laterizi – Il ciclo di produzione

Cottura

La trasformazione del “pezzo” in laterizio stabile avviene attraverso diverse modificazioni fisiche e chimiche che subiscono i componenti minerali sotto l'effetto della temperatura.

I prodotti vengono cotti all'interno di un forno, detto a “tunnel”, costituito da una galleria, chiusa all'estremità da porte, entro la quale scorrono dei carrelli a ciclo continuo. All'interno del forno, la cui temperatura è di 1020/1040 gradi C°, il laterizio è sottoposto a preriscaldamento - cottura - raffreddamento.

Ingresso del materiale nel forno

27

I laterizi – Il ciclo di produzione

Stoccaggio

In questa fase, chiamata anche reggiatura, i laterizi vengono controllati selezionati per l'imballaggio e quindi messi a deposito, pronti per la spedizione.

Fasi di stoccaggio

28

I laterizi – Caratterisitche del laterizio

CARATTERISTICHE DEL LATERIZIOCARATTERISTICHE DEL LATERIZIO

29

I laterizi – Caratterisitche del laterizio

Caratteristiche

Come già introdotto in precedenza le caratteristiche da cui dipendono le prestazioni del materiale, qui nel caso specifico dei laterizi, sono le seguenti:

• fisiche:fisiche: massa volumica, imbibizione, impermeabilità, conduttività termica, uniformità;

• meccaniche:meccaniche: resistenza a compressione, resistenza a flessione, resistenza a rottura, durezza, resistenza a fatica;

• tecnologiche:tecnologiche: comportamento al fuoco, resistenza al gelo, isolamento termico, isolamento acustico.

30

I laterizi – Caratterisitche del laterizio

Il valore della conduttività termica risente dell’influenza reciproca delle altre caratteristiche fisiche (massa volumica, imbibizione, impermeabilità, uniformità), variando in funzione di:

peso specifico , il valore della conduttività termica diminuisce proporzionalmente ad esso;

porosità e alveolatura , il valore della conduttività termica diminuisce all’aumentare delle stesse;

composizione della miscela , il valore della conduttività termica è basso in quelle ricche di calcare;

formatura, il valore della conduttività termica diminuisce dove la tessitura interna del prodotto presenta maggiore porosità;

tenore di umidità, il valore della conduttività termica diminuisce proporzionalmente ad esso.

Caratteristiche fisicheCaratteristiche fisiche

Porosità al variare delle caratteristiche fisiche

31

I laterizi – Caratterisitche del laterizio

Le caratteristiche meccaniche nei laterizi hanno importanza rilevante, soprattutto quando essi vengono utilizzati per strutture portanti (murature e solai). Nei laterizi è ottima la resistenza a compressione, mentre sono scarse la resistenza a trazione e quella a flessione; esse presentano valori differenti, a seconda che si tratti di elementi pieni o forati.

La resistenza a compressione negli elementi da muro forati può essere determinata in direzione dei fori o perpendicolare ad essi. Per questi laterizi vengono anche considerate la resistenza a trazione e la resistenza a flessione. Per i laterizi da copertura e da pavimentazione vengono inoltre considerate la resistenza all’urto, la resistenza all’usura, la durezza.

Caratteristiche meccanicheCaratteristiche meccaniche

Prova di compressione

32

I laterizi – Caratterisitche del laterizio

Caratteristiche tecnologicheCaratteristiche tecnologiche

Fattori determinanti per la resistenza al gelo sono:• il contenuto di carbonati e di quarzo in quanto, durante la cottura, essi tendono a fondere la massa e contribuiscono a rendere più compatto l’impasto; • la porosità e, quindi, la permeabilità all’acqua.il diametro ammissibile dei pori è minore di 1,8 mm.

Per quanto riguarda l’isolamento acustico e l’isolamento termico, per ottenere vantaggi, sono determinanti:• la porosità dell’elemento tecnico;• l’alveolatura;• la soluzione tecnica adottata;• la corretta esecuzione dei giunti.• la conduttività termica dell’elemento tecnico.

Proprietà tecnologiche del laterizio

33

I laterizi – Classificazioni

CLASSIFICAZIONI PER FORMA E DIMENSIONICLASSIFICAZIONI PER FORMA E DIMENSIONI

-Mattone forato: 5/8/10 cm.

-Mattone semipieno: percentuale di foratura 15%-45%.

-Mattone pieno: dimensioni 5,5x12x25.

- Tavellone: mattone forato di forma allungata; dimensioni: 160x25x8

-Tegola: per coperture

34

I laterizi – Classificazioni

• In base alla porosità della pasta; la compattezza della pasta dipende dalla temperatura di cottura e dalla composizione dell’argilla:

• I prodotti a pasta porosa, cioè permeabile, e soggetti a maggiore usura, sono le terracotte, i laterizi, i refrattari, le maioliche, le terraglie.

• I prodotti a pasta compatta, impermeabili e dotati di maggiore resistenza all’usura, sono i gres e le porcellane.

• In base alla destinazione d’uso:

• laterizi per murature• laterizi per solai• laterizi per coperture• laterizi per pavimenti e rivestimenti• prodotti ceramici per tubazioni ed apparecchi

sanitari

CLASSIFICAZIONI PER POROSITA’ E DESTINAZIONE D’USOCLASSIFICAZIONI PER POROSITA’ E DESTINAZIONE D’USO

35

I laterizi – Classificazioni

Destinazioni d’uso

• Laterizi per muratureLaterizi per murature;sono quelli utilizzati nelle chiusure e nelle partizioni verticali non portanti e nelle murature portanti, tra i più importanti si distinguono:

mattoni pieni: laterizi con percentuale di foratura < 15%, utilizzati per strutture portanti; le dimensioni sono fissate dalle norme UNI in 5,5 x 12 x 25 cm;

mattoni e blocchi semipieni: laterizi con percentuale di foratura, tra il 15% e il 45%, utilizzati per la realizzazione di murature portanti; le dimensioni fanno riferimento al modulo definito dalle norme UNI;

36

I laterizi – Classificazioni

• Laterizi per muratureLaterizi per murature

mattoni forati: laterizi con percentuale di foratura > del 55%; generalmente, vengono utilizzati per realizzare pareti divisorie, e di tamponamento multistrato, dotati di camere d’aria.

Destinazioni d’uso

37

I laterizi – Classificazioni

• Laterizi per muratureLaterizi per murature

prodotti e sistemi per murature armate (in base al decreto del Ministero dei LL. PP. Del 24/01/1986): sono laterizi, con cui è possibile realizzare differenti soluzioni tecniche: mattoni che funzionano da casseforma a perdere collaborante con il getto in cls, opportunamente armato, blocchi armati (armatura diffusa), muratura portante intelaiata da cordoli verticali e orizzontali in c.a. (armatura concentrata).

Destinazioni d’uso

38

I laterizi – Classificazioni

• Laterizi per solaiLaterizi per solai;

pignatte e volterrane: sono blocchi in laterizio di particolare forma e dimensione. Le facce dei blocchi devono essere leggermente rigate per facilitare l'aderenza al calcestruzzo.

tavelle e tavelloni: sono tipi di laterizi forati che hanno lunghezza molto più grande rispetto allo spessore. Secondo le UNI le tavelle hanno uno spessore di 3 e 4 cm, la base costante di 25 cm e la lunghezza variabile da 50 a 100 cm.

Destinazioni d’uso

39

I laterizi – Classificazioni

• Laterizi per coperture;Laterizi per coperture;I laterizi da copertura devono essere resistenti al gelo e impermeabili all'acqua e quindi è bene siano sottoposti a prove prestabilite.

coppi: elementi in laterizio dalla caratteristica forma tronco-conica e sezione curva;

tegole: elementi in laterizio piano che a seconda della forma si distinguono in:

• embrici, elementi piatti dai bordi rialzati a geometria trapezoidale che utilizzati in combinazione con i coppi realizzano le cosiddette coperture “alla romana”;

• marsigliesi;• portoghesi;• olandesi.

Destinazioni d’uso

40

I laterizi – Classificazioni

• Laterizi per pavimenti e rivestimenti;Laterizi per pavimenti e rivestimenti;questi laterizi sono prodotti per il rivestimento a secco di facciate e per le pavimentazioni di esterni. Si tratta di elementi di concezione simile a quella delle tegole per quanto riguarda i requisiti di prestazione.

Destinazioni d’uso

41

I laterizi – Classificazioni

• Prodotti ceramici per tubazioni ed Prodotti ceramici per tubazioni ed apparecchi sanitariapparecchi sanitari

Destinazioni d’uso

42

I laterizi – Applicazioni

APPLICAZIONIAPPLICAZIONI

43

I laterizi – Applicazioni

Tipi di Applicazione

• Muratura portante;Muratura portante;è destinata a realizzare le parti strutturali dell’edificio sostenendo i carichi che le provengono dai muri soprastanti e da travi e solai.

Muri portanti interni e muri portanti perimetrali: I muri portanti interni assumono notevole importanza per la capacità di resistere ai carichi, I muri perimetrali sono sostanziali per l’efficienza nell’isolamento termico, acustico e nella difesa dalle intemperie.

44

I laterizi – Applicazioni

• Murature di tamponamento;Murature di tamponamento;sono murature non portanti inserite in un telaio strutturale che hanno il prevalente scopo di costituire separazione tra l’ambiente abitato e l’esterno.

• Murature di tramezzo;Murature di tramezzo;sono murature non portanti dette anche partizioni interne, di spessore generalmente non superiore ai 12 cm circa che hanno il semplice scopo di suddividere gli spazi interni dell’edificio.

Applicazioni

45

I laterizi – Applicazioni

• Orizzontamenti e copertureOrizzontamenti e coperture

Applicazioni

46

I laterizi – Applicazioni

• L’organismo edilizioL’organismo edilizio

Applicazioni

47

I laterizi – Architetture in laterizio

ARCHITETTURE IN LATERIZIOARCHITETTURE IN LATERIZIO

48

I laterizi – Architetture in laterizio

Sarabhai house adAhmedabad in India1956 – Le Corbusier1956 – Le Corbusier

49

I laterizi – Architetture in laterizio

Sarabhai house adAhmedabad in India1956 – Le Corbusier1956 – Le Corbusier

50

I laterizi – Architetture in laterizio

Indian Institute of Management adAhmedabad in India1962-74 - Louis Kahn1962-74 - Louis Kahn

• Principi fondamentali della poetica di Principi fondamentali della poetica di KahnKahn

• la costruzione della forma a partire dalla “natura dei materiali”

• l’architettura concepita come organismo

• il rispetto del processo costruttivo in sé

• il “luogo”

• le “connessioni”

51

I laterizi – Architetture in laterizio

Indian Institute of Management adAhmedabad in India1962-74 - Louis Kahn1962-74 - Louis Kahn

• la costruzione della forma a partire la costruzione della forma a partire dalla “natura dei materiali”dalla “natura dei materiali”

“Una rosa vuole essere una rosa e un’ampia apertura nel muro di mattoni vuole essere un arco”

L.I.Kahn

52

I laterizi – Architetture in laterizio

Indian Institute of Management adAhmedabad in India1962-74 - Louis Kahn1962-74 - Louis Kahn

53

Grazie per l’attenzione

I LATERIZII LATERIZI

Proprietà dei materialiProprietà dei materialiDefinizioneDefinizione

Informazioni storicheInformazioni storicheIl ciclo di produzioneIl ciclo di produzione

Caratteristiche del LaterizioCaratteristiche del LaterizioClassificazioniClassificazioniApplicazioniApplicazioni

Architetture in LaterizioArchitetture in Laterizio

FINE