MATERIALI

ROCCE

ORIGINE DELLE ROCCEORIGINE DELLE ROCCE

• SI FORMANO DA PROCESSI LITOGENETICI:

litogenesi magmatica

litogenesi sedimentaria

litogenesi metamorfica

Litogenesi magmatica

Presenza di MAGMA: massa fusa e incandescente che si trova in condizioni molto varie di PRESSIONE E TEMPERATURA nella crosta terrestre o nel mantello esterno

Crosta terrestre: T = 800 ÷ 1000 °C (misurata all’eruzione), densità ~ 2,4 g/cm3

aspetto viscoso, composizione granitica in quanto cristallizza in profondità

(rocce intrusive acide)

Mantello esterno o astenosfera: T = 1050 ÷ 1300 °C (misurata all’eruzione), densità ~ 2,9 g/cm3, composizione basaltica, molto fluido, cristallizza in superficie (rocce effusive basiche)

Rocce magmatiche in edilizia

• Graniti: costituiti principalmente da quarzo, ortoclasio (feldstato potassico) di colore bianco o grigiastro, e miche bianche o nere

Sono rocce molto compatte con resistenza alla compressione di 800 - 2000 daN/cm2

• Riololiti o Lipariti: costituiti da ortoclasio, biotite e quarzo a struttura microcristallina o vetrosa.

Sono detti commercialmente Porfidi

Litogenesi sedimentaria

Disgregazione delle rocce superficiali per azione delle acque e del vento

Trasporto dei prodotti in soluzione o in sospensione che si depositano e

successivamente si compattano

I processi di sedimentazione avvengono, di norma, sulla superficie terrestre e

avvengono in condizioni di TT e pp ambientali.

Si dividono in quattro gruppi principali:

• rocce clastiche

• rocce piroclastiche

• rocce di origine chimica

• rocce di origine organica

Litogenesi sedimentaria• Rocce clastiche

Disgregazione di altre rocce e deposito dei materiali derivati

Incoerenti se i frammenti sono separati (ghiaie e sabbie)

Coerenti se i materiali sono cementati tra loro e questo dopo aver subito processi chimico fisici (diagenesi)

(Si hanno Conglomerati dalle ghiaie, Arenarie e Argille dalle sabbie)

• Rocce piroclasticheDetriti di origine vulcanica (sabbie, ceneri, lapilli, bombe) a composizione silicea e cementati dall’azione dell’acqua meteorica o marina.

Incoerenti pozzolana: ceneri e scorie vulcaniche sedimentate e modificate per l’azione di agenti esogeni (Sono alla base delle malte idrauliche)

Coerenti tufi: sabbie, ceneri e scorie vulcaniche con cemento calcareo

Litogenesi sedimentaria• Rocce di origine chimica

Si formano da processi chimico - fisici dovuti soprattutto all’azione dell’acqua.

L’acqua scioglie i sali presenti nelle rocce e li trasporta con sé.

Se il bacino in cui si raccoglie l’acqua è chiuso, la concentrazione dei sali

aumenta fino al punto di saturazione.

Superato questo punto i sali precipitano e si depositano sul fondo.

Col tempo si formano vere e proprie rocce: gesso, travertino, alabastro, selce.

• Rocce di origine organica

Derivano dalla precipitazione di sostanze minerali presenti nei gusci, scheletri di organismi viventi o per mineralizzazione di altre sostanze biologiche.

A questi processi seguono compattazione e cementificazione.

Litogenesi metamorficaLe rocce preesistenti subiscono modificazioni cristalline dovute ad aumenti di temperatura e/o di pressione , spesso legati a fenomeni tettonici

Tra le principali rocce metamorfiche utilizzate in Edilizia:

Ardesie: sono scisti originati da argillite di colore grigio-nero, facilmente riducibili in lastre sottili.

Utilizzate per coperture, scale, rivestimenti e lavagne.

Marmi: sono rocce metamorfiche originate da calcari.

La resistenza alla compressione e di circa 1000 - 1300 daN/cm2

I colori possono assumere tonalità diverse a secondo dei minerali presenti.

I LEGANTI

• I LEGANTI sono sostanze che mescolate con acqua forniscono paste capaci di far presa sui laterizi, inerti, acciaio, etc. collegandoli in un unico complesso e, dopo indurimento, resistenti alle sollecitazioni meccaniche

• LEGANTI AEREI: presa e indurimento avvengono solo in presenza d’aria

• LEGANTI IDRAULICI: presa e indurimento avvengono anche in presenza d’acqua.

• LEGANTI SILICO-CALCAREI: cemento portland, pozzolanico e d’altoforno; agglomerati cementizi a lenta e rapida presa, calci idrauliche.

• LEGANTI ALLUMINOSI

• I leganti comunemente utilizzati in edilizia sono:

IL GESSO

LE CALCI

I CEMENTI

GESSO• E’ ottenuto dalla cottura di rocce contenenti solfato di calcio (CaSO4)che

vengono precedentemente frantumate o polverizzate. Alla cottura segue la macinazione

• GESSO A PRONTA PRESA: cottura T 120180° C, idoneo per stucchi e modelli

• GESSO DA MURATORE: cottura T 200250° C, a presa più lenta

• GESSO MORTO: cottura T 600° C, non più reidratabile idoneo come sottofondo in alcuni tipi di pavimentazione

• GESSO IDRAULICO: cottura T 800 1000° C, a presa lentissima, ma raggiunge un buon indurimento.

Come legante può essere utilizzato solo in ambienti coperti e asciutti.

LA CALCE• E’ ottenuta dalla cottura di rocce calcaree contenenti carbonato di calcio

(CaCO3) che vengono frantumate e cotte in apposite fornaci a 800 1200 °C per decine di ore.

Dopo la cottura il materiale assume una consistenza porosa calce viva (la cottura libera CO2) e può essere ridotto in polvere

La calce spenta si ottiene nel processo di idratazione con un violento rilascio di calore e aumento di volume

A seconda della quantità d’acqua si hanno calce idrata (=) e grassello di calce (>) . La presa avviene per assorbimento d’aria (Calce aerea)

Il grassello di calce è la pasta plastica e untuosa che si forma nell’idratazione: può essere utilizzato subito in cantiere o imballato in contenitori ermetici e conservato per anni.

LA CALCE• Calce idraulica (presa in assenza d’aria)

Si ottengono da calcari marnosi contenenti silice e allumina (argilla) in fornaci a T = 800 °C

Vengono classificate:

- calce debolmente idraulica: 5-8% di argilla, presa in 15 - 30 gg

- calce mediamente idraulica: 8-15% di argilla, presa in 10 - 15 gg

- calce idraulica: 15-19% di argilla, presa in 5 - 9 gg

- calce eminemente idraulica: 19 -22% di argilla, presa in 2 - 5 gg

LA CALCELa calce viva è usata:

• per trattare le acque e ridurre l’acidità (la calce è alcalina)

• nella depurazione

• nella fabbricazione della carta

• come candeggiante

• per disinfettare ambienti

• in agricoltura per correggere terreni acidi

• in chimica per purificare l’acido citrico ed il glucosio, come essiccante e assorbitore di CO2.

LA CALCELa calce spenta è usata:

• come materiale da costruzione unita alla sabbia

• mescolata al cemento per produrre una malta plastica adatta agli intonaci

• altri casi che non interessano le costruzioni

IL CEMENTO

• E’ un legante idraulico

• Si ottiene dalla cottura di una miscela di calcare (minerale a base di carbonato di calcio) ed argilla (roccia a base di silicati).

IL CEMENTO: processo produttivo

• Frantumazione: Il calcare e l’argilla sono frantumate per ridurre la pezzatura

• Macinazione ed essiccazione: le materie prime opportunamente dosate ed addizionate (eventualmente con correttivi) vengono trasformate in polvere finissima e avviate a deposito in forma di farina omogeneizzata.

• Cottura: La farina viene alimentata ai forni fino a temperature di 1450° C. Si ottiene il clinker i cui componenti conferiscono al cemento l’attività idraulica. All’uscita dal forno il clinker viene raffreddato.

IL CEMENTO: processo produttivo

• Macinazione: Il clinker viene macinato con gesso ed altri costituenti secondari. Si ottengono così cementi adeguati ai più svariati tipi di impiego.

• Stoccaggio: Avviene in appositi sili

• Vendita: Il cemento è venduto sfuso o in sacchi (25 o 50 kg). Sia sfuso o nei sacchi il cemento deve avere cartellini di riconoscimento e possedere l’Attestato di Conformità

IL CEMENTO: tipologie

• cementi normali

• cementi ad alta resistenza

• cemento alluminoso

cementi normaliSi caratterizzano per:

• presa: non incomincia prima di 45 minuti e non termina dopo le 12 ore.

• finezza di macinazione: 2% in peso al setaccio con maglie 0,18 mm

Si distinguono in:

• CEMENTO PORTLAND

• CEMENTO POZZOLANICO

• CEMENTO D’ALTOFORNO

• CEMENTO A PRESA RAPIDA

cementi normali: cemento portland• E’ il cemento più utilizzato nella preparazione del calcestruzzo.

• Nella normativa italiana: “.. Il prodotto ottenuto per macinazione di clinker con aggiunta di gesso o anidride dosata nella quantità necessaria per regolarizzare il processo di idratazione”.

• Le materie prime utilizzate sono minerali contenenti: ossido di calcio (44%), ossido di silicio ( 14.5%), ossido di ferro (3%), ossido di magnesio (1,6%)

• Al clinker dopo la cottura è aggiunto il 2% di gesso.

cementi normali: cemento portlandAggiunta l’acqua:

• Il prodotto solidifica in alcune ore e indurisce progressivamente nell’arco di diverse settimane

cementi normali: cemento pozzolanico

• Nella normativa italiana: “.. miscela omogenea ottenuta con la macinazione di clinker Portland e di pozzolana (cenere vulcanica) o di altro materiale (cenere di carbone proveniente da centrali termoelettriche, scorie di fonderie, …) a comportamento pozzolanico, con la quantità di gesso o anidride necessaria a regolarizzare il processo di idratazione”.

• La miscela ottenuta è più resistente del cemento portland ed è in grado di far presa anche sott’acqua.

• Ha una spiccata resistenza all’attacco chimico da parte di acque ricche di acido carbonico (H2CO3) e all'acqua marina.

cementi normali: cemento d’altoforno

• Nella normativa italiana: “.. … la miscela omogenea ottenuta con la macinazione di clinker Portland e di loppa basica (semiprodotto siderurgico) granulata d’altoforno;con la quantità di gesso o anidride necessaria per regolarizzare il processo di idratazione”.

• Presenta una notevole resistenza alle acque aggressive e indurimenti migliori di quelli del cemento portland.

cementi normali: cemento a presa rapida

• Detto anche “cemento romano” rapprende in pochi minuti dalla miscelazione con acqua

• E’ indicato per piccoli lavori di fissaggio e riparazione.

• Non è adatto per opere maggiori in quanto non si avrebbe il tempo per effettuare una buona gettata

cementi ad alta resistenza

• Hanno la stessa composizione dei cementi normali

• Sono caratterizzati da una maggiore resistenza meccanica dovuta a un processo produttivo più accurato.

Cemento alluminoso

• Nella normativa italiana: “.. … prodotto ottenuto con la macinazione del clinker costituito essenzialmente da alluminati idraulici di calcio (bauxite)”.

• Resiste ad agenti aggressivi (acqua marina)

• E’ un cemento a lenta presa ma a rapido indurimento

• Può essere utilizzato anche a basse temperature (-10°C)

Si caratterizza per:

• presa: non incomincia prima di 30 minuti e non termina dopo le 10 ore.

• finezza di macinazione: 2% in peso al setaccio con maglie 0,18 mm

Caratteristiche meccaniche

La principale caratteristica meccanica del cemento è la resistenza caratteristica a compressione (Rbk):

• Il cemento resiste molto poco alla trazione ed è quindi indicato solo per resistere agli sforzi di compressione

• Durante i processi di indurimento il cemento acquista questa proprietà che si ritiene raggiunta dopo 28 giorni. (daN/mm2)

• Tale resistenza per il cemento convenzionale va da 225 a 525

Resistenza compressione daN/cm2

Cemento NormaleCemento ad alta

resistenza

gior

ni

portland pozzolanico D’altoforno portland pozzolanico D’altoforno

CementoAlluminoso

1 -- -- -- -- -- -- 375

3 -- -- -- 450 450 450 600

7 450 450 450 600 600 600 --

28 600 600 600 730 730 730 750

calcestruzzo

• E’ un conglomerato costituito da una miscela di legante idraulico (cemento) o aereo (calce di solito), inerti (sabbia, ghiaia, pietrisco) ed acqua

• Il legante idratandosi con l’acqua indurisce e conferisce alla miscela una compattezza ed una resistenza simili a quella di una roccia

• Gli inerti adoperati non devono contenere sali né sostanze organiche e la loro pezzatura e quantità è variabile a seconda della destinazione del conglomerato

• L’acqua deve essere pura

calcestruzzo

Per ottenere 1 m3 di calcestruzzo si utilizzano:

• 0,4 m3 di sabbia ( 660 kg)

• 0.8 m3 di ghiaia o pietrisco ( 1300 kg)

• da 200 a 400 kg di cemento ( 300 kg)

• 40 - 50% in peso del cemento d'acqua ( 120 kg)

1 m3 di calcestruzzo pesa 2300 2500 kg

additivi• Sono prodotti, generalmente liquidi; che vanno aggiunti alla miscela

prima dell’impasto.

• Hanno la funzione di migliorare la qualità del prodotto

Possono essere:

• Acceleranti: accelerano l’indurimento della gettata (utilizzati d’inverno)

• Ritardanti: rallentano la presa

• Fluidificanti: aumentano la fluidità dell’impasto diminuendo la quantità d’acqua utilizzata e quindi la percentuale d’aria contenuta nell’impasto

• Impermeabilizzanti: conferiscono al conglomerato proprietà impermeabilizzanti.

• Possono ritardare l’evaporazione dell’acqua d’estate o il congelamento d’inverno.

LA MALTA• Impasto di cemento, sabbia e acqua (la malta è un conglomerato in

cui l’inerte ha piccole dimensioni: malte grosse sabbia < 5 -7 mm; malte fini sabbia < 3 - 1 mm).

• MALTA DI CALCE AEREA: grassello di calce + sabbia (quantità d’acqua utilizzata 100 litri/m3)

• MALTA DI CALCE IDRAULICA: grassello di calce idraulica + sabbia (> è la quantità d’acqua utilizzata 300 - 400 litri/m3)

• MALTA POZZOLANICA: grassello di calce + pozzolana + sabbia (eventuale)

Usate per murature in pietra, per murature in cotto e per intonaci (varia la % dei prodotti utilizzati)

LA MALTA

• MALTE CEMENTIZIE: cemento + sabbia + acqua; utilizzate per murature e per intonaci a seconda dell’acqua utilizzata nell’impasto da 250 a 450 litri/m3)

• BOIACCA: malta semplice ottenuta dall’impasto di soli acqua e cemento.

• MALTA COMPOSITA O “BASTARDA”: ottenuta mescolando tra loro due leganti calce idraulica + cemento. Ciò per complementare i vantaggi di un legante con quelli dell’altro.

LATERIZI

LATERIZI

• Appartengono alla famiglia delle ceramiche a pasta porosa

• Si ottengono per cottura ad alte temperature delle argille

• Il laterizio più noto è il mattone pieno

• Tegole, pignatte e tavelloni sono altri laterizi

LATERIZI: processo produttivo

Estrazione: l’argilla viene prelevata dalle cave e ridotta alla finezza

desiderata con mulini o/e con l’azione del gelo e delle intemperie.

Impasto: operazioni attraverso le quali si ottiene un impasto omogeneo opportunamente dosato, privo di impurità indesiderate. L’impasto dell’argilla avviene con acqua e sabbia

Formatura: si riduce il materiale grezzo nella forma desiderata (per trafilatura o pressatura o collagio)

LATERIZI: processo produttivo

Essiccamento: gli elementi formati subiscono un graduale essiccamento in modo da ridurre al minimo la quantità d’acqua contenuta senza che si verifichino fessurazioni e deformazioni.

Cottura: si ottiene il prodotto finale in fornaci a tunnel a fuoco mobile (per grandi produzioni di laterizi, o in fornaci Hoffmann a fuoco fisso.

LATERIZI: tipologie

• Materiali per strutture verticali

• Materiali per coperture

• Materiali per strutture orizzontali

• Tavelle e tavelloni

• Frangisole

• Materiali per pavimentazione

• Mattoni refrattari

LATERIZI: Materiali per strutture verticali

Mattoni pieni: Sono privi di fori o al limite con una foratura < del 15% dell’area complessiva

• Possono essere impiegati per murature strutturali che di semplice suddivisione di ambienti.

• Le sue dimensioni sono 5,5*12*25 cm, ma esistono diverse varianti regionali che comunque non si discostano più di 0,5 cm dalle dimensioni indicate.

• Sono prodotti nella versione “comune” e “faccia vista”

LATERIZI: Materiali per strutture verticali

Mattoni e blocchi semipieni: Sono laterizi forati destinati a essere posti in opera con i fori ortogonali al piano di posa. Hanno una foratura compresa tra il15 e il 45% dell’area complessiva

• Possono essere impiegati per murature portanti e in qualche caso di tamponamento.

• Le dimensioni di quelli più grandi (blocchi) sono molto variabili fino a 25*20*50 cm.

• Sono prodotti nella versione “comune” e “faccia vista”

LATERIZI: Materiali per strutture verticali

Mattoni e blocchi forati: Sono laterizi forati leggeri destinati a essere posti in opera con i fori paralleli al piano di posa. Hanno una foratura compresa tra il 45 e il 75% dell’area complessiva

• Possono essere impiegati solo per murature di tamponamento e divisorie.

• Le dimensioni possono andare da 5,5*12*25 cm fino a 25*25*35 cm.

LATERIZI: Materiali per coperture

Tegole curve (coppi) Tegole piane (portoghese, olandese, marsigliese, romana)

• La differenza tra le tegole, oltre che alla forma, sta nel tipo di giunzione tra elemento ed elemento.

• Nei coppi la tenuta è affidata alla semplice sovrapposizione tra gli elementi. A sezione troncoconica misurano circa 12*43*18 cm.

• Le tegole piane presentano una serie di incastri e risalti su tre lati. Sono larghe circa 25 cm e lunghe 40 cm.

LATERIZI: Materiali per strutture orizzontali Sono elementi di forma parallelepipeda, messi in opera con i fori

orizzontali. Hanno una foratura tra il 60 e il 70% dell’area complessiva

• Sono impiegati nelle strutture orizzontali (solai) e di supporto per le coperture (solai di copertura)

Si dividono:

• Blocchi per solai: blocchi dotati di risalti per essere appoggiati sui travetti prefabbricati

• Tavelle e tavelloni: tavelloni forati di spessore tra 6 e 8 cm, larghezza 25 cm, lunghezza tra 50 e 200 cm usati per i solai e tramezzature; tavelle forati di spessore tra 4 e 6 cm, larghezza 25 cm, lunghezza max 50 cm, usate nelle controsoffittature e in interventi di isolamento termico.

LATERIZI: altri tipi di laterizio Frangisole: Estrusi di varie forme e disegno che servono a realizzare

pareti senza impedire il passaggio dell’aria e della luce.

Laterizi per pavimentazione : di diversa varietà di forme.

Mattoni refrattari: resistono senza fondere a temperature comprese tra 1300 e 2000 ° C

IL LEGNO

Caratteristiche del legno

• LEGGEREZZA

• DEFORMABILITA’

• RESISTENZA

Il legno, opportunamente trattato, evidenzia una buona resistenza al fuoco

(1 h contro i 30 min. dell’acciaio); è leggero (pesa 6 volte meno del cls); è

economico (circa 1/6 delle strutture in cls armato).

Nell’edilizia è soprattutto usato in strutture di copertura per

grande luci (chiese, impianti sportivi, ecc. ), ed è il

principale materiale utilizzato nei paesi dell’arco alpino.

Caratteristiche del legno

• E’ una materia prima rinnovabile

• Ottimo comportamento durante un sisma

• Alto potere di coibentazione

• Sicurezza in caso di incendio

• Minori tempi di edificazione

• Minore costo

• Facilità di integrazione con altri materiali

• Durabilità anche in condizioni climatiche difficili.

• Per la sua durata è necessario provvedere a manutenzione periodica

• Rientra perfettamente nella capacità di sviluppo sostenibile del territorio

Il legno lamellare

• Il processo di produzione del legno lamellare incollato è l’insieme delle operazioni eseguite in appositi stabilimenti, che consistono nella riduzione del tronco in assi e nella ricomposizione, tramite incollaggio, fino a dare origine a elementi di forma e dimensione prestabilita.

• I legnami più utilizzati sono: l’abete rosso, il pino silvestre, il larice e il rovere. Tali scelte sono dovute principalmente al costo, alla reperibilità e al fatto che sono facilmente incollabili.

• A seconda della qualità e delle caratteristiche fisico-meccaniche che ne condizionano i valori delle tensioni massime ammissibili, le essenze legnose vengono suddivise in categorie (I e II categoria)

Il legno lamellare

• DIMENSIONI DEL MATERIALE:

La normativa non fissa la lunghezza delle assi, ma limita lo spessore

(40 mm) e la superficie della sezione trasversale (60 cm2).

La lunghezza delle lamelle è al massimo 500 cm.

• ESSICCAZIONE

L’operazione è necessaria per ottenere l’umidità confacente con

il tipo di colla da utilizzare e con la destinazione della struttura

(7 - 16%). E’ eseguita in appositi essiccatoi.

• ESSICCAZIONECONTROLLO QUALITA’

Operazione necessaria prima dell’incollaggio con la verifica della

umidità e dei possibili difetti delle lamelle.

Il legno lamellare

• GIUNTURA DI TESTA

Necessaria per ottenere elementi strutturali di lunghezza maggiori della singola tavola.

Le giunzioni sono realizzate con giunti a pettine o a dita.

Questo giunto offre un’ampia superficie di incollaggio.

L’operazione è eseguita con apposite macchine che applicano forze di

compressione.

• INCOLLAGGIO

Le colle utilizzate devono instaurare legami intermolecolari con le

sostanze che costituiscono il legno, in modo da garantire lungo il piano

di incollaggio, lo stesso legame della corrispondente essenza legnosa.

.

Il legno lamellare

• INCOLLAGGIO

Le colle utilizzate sono:

Colle a base di urea-formolo: costo contenuto ma non adatte ad

escursioni termiche elevate

Colle a base di resorcina- formaldeide: sono le più usate perché più resistenti all'aggressione degli agenti atmosferici

Colle a base di melammina- urea-formaldeide: non consentite per strutture all’aperto

La colla viene distribuita attraverso un sistema detto incollatrice a fili,

che consente una distribuzione uniforme della colla.

• PRESSATURA

L’elemento strutturale viene sopposto ad una pressione uniforme per

l’incollaggio tra le lamelle. Tutta l’operazione è condotta a T e

pressione controllate.

Il legno lamellare

• PIALLATURA DELLE TRAVI

Rimosse dalla pressa le travi sono lasciate 1 - 2 giorni a riposo.

Vengono quindi fatte passare dentro una pialla in modo da dare

all’elemento strutturale lo spessore finito e rendere uniformi e lisce le

superfici laterali

• FINITURA E IMPREGNAZIONE

La trave viene sagomata come da progetto, e vengono disposti i fori ed

i tagli per l’assemblaggio degli elementi metallici.

L’ultima operazione consiste nell’applicazione di prodotti impregnanti

che preservano il legno da insetti, funghi e umidità, oltre a conferire il

colore voluto.

Tale operazione andrà comunque ripetuta nel tempo rientrando nella

manutenzione ordinaria.

L’ACCIAIO

L’acciaio• I materiali metallici sono materiali costituiti di metalli o di

loro leghe ricavati dalla lavorazione di minerali attraverso vari processi metallurgici.

• Sono caratterizzati da una struttura chimica cristallina compatta ed omogenea

g h ise acc ia i fe rro d o lce

m ateria li fe rros io s id eru rg ic i

( r icava t i da m ine ra li d i fe rro )

L’acciaio

• La siderurgia è la metallurgia del ferro e ha lo scopo di ottenere non il ferro puro, ma leghe ferro - carbonio.

• La presenza del carbonio migliora le proprietà meccaniche del ferro

FERRO DOLCE: lega ferro-carbone, con tenore di carbonio < 0,1% GHISA: lega ferro-carbone, con tenore di carbonio compreso tra 2 e

5% ACCIAIO: lega ferro-carbone, con tenore di carbonio tra 0,15 e 1,7%

L’acciaio

• La ghisa si produce negli altiforni, (cilindri in acciaio rivestiti internamente di materiali refrattari)

• Si ottiene attraverso ossidi di ferro a temperatura di 1200°C

• A tale temperatura si ha una reazione di carburazione in cui si produce Fe3C, carburo di ferro o cementite, che definisce i caratteri tecnologici di ghisa e acciaio

• La ghisa che si ottiene è di due tipi: ghisa grigia e ghisa bianca

L’acciaio

• Ghisa grigia: ottenuta direttamente nell’altoforno, contiene molto carbonio allo stato di grafite, fonde a 1200°C, è lavorabile e serve per fabbricare utensili.

• Ghisa bianca: ottenuta per raffreddamento rapido, contiene carbonio come cementite.

Deve essere convertita in acciaio per processi di decarburazione, in quanto non è lavorabile essendo fragilissima.

L’acciaio

CONVERSIONE DELLA GHISA IN ACCIAIO

• L’acciaio è una lega ferro - carbonio con contenuto di carbonio < 2%

• Per ottenere l’acciaio dalla ghisa di prima fusione bisogna decarburare la lega, ovvero diminuire il contenuto di carbonio fino al raggiungimento del tenore corrispondente ai diversi tipi di acciaio. Ciò è ottenuto introducendo altre sostanze che servono a raggiungere le caratteristiche richieste.

(Processi di decarburazione Martin-Siemens; Bessner; Thomas)

• L’acciaio può essere colato direttamente in una lingottiera dove assume la forma desiderata.

L’acciaio

• Per ottenere il materiale da destinare all’edilizia si usano i laminatoi in cui l’acciaio (o a caldo o a freddo) viene portato alle forme richieste.

• Processi di laminazione sono:

trafilatura estrusione stampaggio piegatura fucinatura

Classificazione dell’acciaio

DENOMINAZIONEACCIAIO

% CARBONIO

Extra dolce 0,1 – 0,15

Dolce 0,15 – 0,3

Semi-duro 0,3 – 0,45

Duro 0,45 – 0,65

Extra-duro > 0,65

Classificazione dell’acciaio

ACCIAIO impiego

Extra dolce Lamiere, tubi, fili, viti, bulloni,catene

Dolce Profilati, barre per c.a., lamiere,tubi, rotaie

Semi-duro Barre per c.a., rotaie

Duro Fili per cavi, utensili vari

Extra-duro Utensili vari

Proprietà e caratteristiche dell’acciaio

• PROPRIETA’• resistenza a trazione

• resilienza (energia necessaria a rompere un provino)

• durezza

• CARATTERISTICHE• proprietà meccaniche costanti

• resistenza (alle pressioni, agenti atmosferici, alte temperature, agenti corrosivi)

• leggerezza

• duttilità ( deformazione plastica prima di arrivare alla rottura)

• saldabilità

Aspetto negativo: formazione di ossidi (ruggine). La corrosione negli acciai si riduce all’aumentare del carbonio. (La ghisa non è soggetta al fenomeno).

L’acciaio• L’acciaio è un materiale di primaria importanza

nell’industria edile e delle grandi opere grazie alle caratteristiche di resistenza alle sollecitazioni e agli agenti atmosferici.

• Le moderne costruzioni in tensostruttura sono un esempio di come le caratteristiche di flessibilità, leggerezza, resistenza alle sollecitazioni e alle temperature, permettano di realizzare opere altrimenti impossibili.

• L’architettura contemporanea ha trovato nell’acciaio un materiale per realizzazioni ad alto impatto estetico.

L’acciaio• Oltre alle barre in acciaio utilizzate con il cls (lisce o ad aderenza

migliorata), esistono numerosi semilavorati raggruppabili nelle seguenti categorie:

Profilati laminati a caldo (profilati IPE, HE, ad I, doppia T) Lamiere Lamiere grecate Profilati formati a freddo Tubi per condotte Profilati per serramenta Grigliati Lamiere stirate Lamierino portaintonaco

L’acciaio• Le proprietà dell’acciaio da valutare in fase di progettazione sono:

• il limite di snervamento (max deformazione a trazione)

• l’elasticità

• la resistenza alla corrosione

• la saldabilità

• L’acciaio è un materiale antisismico grazie al suo elevato grado di elasticità