LATERIZI E CERAMICHE MODULO I LATERIZI I MATERIALI CERAMICI La cottura dell’impasto costituito da argilla ed acqua dà luogo, secondo la variazione di diversi parametri, ad una numerosa serie di prodotti che trovano svariate applicazioni nell’edilizia. Tali parametri possono essere così riassunti: - QUALITA' DELLE ARGILLE - EVENTUALE PRESENZA DI ADDITIVI NELL'IMPASTO - TEMPERATURA E MODALITA' DI COTTURA - EVENTUALI TRATTAMENTI SUPERFICIALI MODULO I LATERIZI I MATERIALI CERAMICI La variazione dei suddetti parametri produce diverse consistenze e colori dell’impasto cotto, secondo la seguente classificazione: colorata Laterizi Terrecotte Maioliche Faenze Cotto Pasta porosa impasto costituito da argilla ed acqua bianca Terraglie tenere Terraglie forti Pasta compatta MODULO I LATERIZI In particolare l’elemento che più degli altri caratterizza un prodotto a pasta porosa da uno a pasta compatta è dovuta alla temperatura di cottura; nel primo caso infatti la cottura avviene in condizioni tali da ottenere la completa eliminazione dell'acqua, con conseguente formazione di un composto resistente ma poroso, nel secondo caso la cottura è spinta fino a provocare l'inizio della fusione dei componenti ottenendo così la formazione di una pasta omogenea e senza pori. MODULO I LATERIZI I MATERIALI CERAMICI - PRODUZIONE Stoccaggio dell’argilla. Prelavorazione: (miscelazione, frantumazione, raffinazione, bagnatura, additivi) Formatura con taglio, presa e carico del materiale prodotto La formatura può avvenire per estrusione o stampaggio. Può essere eseguita a SECCO (poco diffusa in Italia): Oppure ad UMIDO (attualmente la più diffusa in Italia e in Europa): Essiccazione. Ingobbiatura. (facoltativo), consiste nella stesura di uno strato superficiale di argilla di differente colorazione, che penetra nel materiale già formato, donando particolari colorazioni, effetti o tonalità al manufatto. Cottura. Durante la fase di cottura, il prodotto essiccato viene assoggettato ad opportuni cicli termici che innescano variazioni fisico-chimiche dei composti minerali. La cottura dei prodotti avviene, generalmente, all’interno di un forno, cosiddetto a TUNNEL, costituito da una galleria chiusa alle estremità da un sistema di porte doppie, entro la quale scorrono dei carrelli a ciclo continuo. A metà circa della galleria è prevista, o nella volta o nei fianchi, l’immissione di combustibile, in modo da realizzare un profilo termico lungo tutto il forno che completi il ciclo preriscaldamento-cottura-raffreddamento, a cui devono essere sottoposti i prodotti per essere trasformati in laterizio. Trattamenti finali ed imballaggio. MODULO I LATERIZI I MATERIALI CERAMICI - PRODUZIONE AREA STOCCAGGIO ZONA ESTRUSIONE MODULO I LATERIZI I MATERIALI CERAMICI - PRODUZIONE ZONA FORMATURA ESSICATOIO MODULO I LATERIZI I MATERIALI CERAMICI - PRODUZIONE INGRESSO AL FORNO USCITA DAL FORNO MODULO I LATERIZI I LATERIZI: CLASSIFICAZIONE CIRCA L'USO I LATERIZI SONO UN GRUPPO DI PRODOTTI APPARTENENTI ALLA FAMIGLIA DEI PRODOTTI CERAMICI. LA GRANDE DIFFUSIONE DEI LATERIZI E' IN GRAN PARTE DOVUTA ALLA LORO FACILITA' DI PRODUZIONE (SALVO I COSTI ENERGETICI) E ALLA LORO SEMPLICITA' D'USO. LA CLASSIFICAZIONE CHE NE DERIVA E' LA SEGUENTE: - LATERIZI PER ELEMENTI VERTICALI (MURI TRAMEZZE) - TAVELLE E TAVELLONI - BLOCCHI FORATI PER SOLAI E STRUTTURE ORIZZONTALI - LATERIZI PER COPERTURE - LATERIZI PER USI PARTICOLARI MODULO I LATERIZI I LATERIZI Prodotti a pasta porosa colorata: Mattoni dei vari tipi, blocchi per murature e per solai, tegole, tavelle e tavelloni Mattone, elemento a forma di parallelepipedo. Le tre dimensioni hanno subito nel tempo numerose variazioni, nelle varie regioni e nelle varie fabbriche, fino alla definizione del mattone UNI 5.5 x 12 x 25 (cm) e del doppio UNI 12 x 12 x 25 (cm). Il mattone pieno è prodotto in due versioni: • Per strutture murarie da intonacare o rivestire • Per lavorazioni da lasciare a faccia vista (mattoni da paramento o PARAMANO) UNI 5.5 x 12 x 25 (cm) doppio UNI 12 x 12 x 25 (cm). MODULO I LATERIZI I LATERIZI In funzione della cottura i mattoni possono essere divisi in: Albasi, ovvero poco cotti con colore giallognolo. Sono poco resistenti e poco porosi Mezzani o forti, con cottura normale. Resistenza ottimale Ferrioli, ovvero troppo cotti. Hanno un colorito scuro, sono più pesanti, parzialmente vetrificati, deformati e poco porosi e con una scarsa aderenza alle malte MODULO I LATERIZI I LATERIZI CLASSIFICAZIONE IN BASE AI FORI La normativa permette di individuare le tipologie di laterizi in funzione della percentuale di forature presenti Se la percentuale di forature è < del 15% pieno mattone Con percentuali di forature dal 15% al 45% mattone semipieno Con percentuali di forature dal 45% al 55% blocco forato MODULO I LATERIZI I LATERIZI, con percentuali di forature dal 45% al 55% mattone e blocco forato o cavo mattoni SEMIPIENI Trovano impiego nelle componenti non portanti Blocchi forati (TAMPONAMENTI) in disuso Simili ai mattoni; hanno però dimensioni maggiori e sono disponibili in diverse tipologie; Trovano vari impieghi: murature perimetrali, murature armate, etc. BLOCCHI FORATI MODULO I LATERIZI I LATERIZI: RESISTENZA AL FUOCO DATE LE PARTICOLARI ORIGINI E ALLA MODALITA' DI PRODUZIONE I LATERIZI SONO DEI PRODOTTI IN GRADO DI GARANTIRE UNA DISCRETA RESISTENZA E IS0LAMENTO AL FUOCO (R.E.I.) L’articolo 1.11 del D.M. 30.11.83 definisce come "resistenza al fuoco" l’attitudine di un elemento a conservare per un tempo determinato (espresso in minuti primi): Stabilità ("R") come attitudine a conservare la resistenza meccanica; Tenuta ("E") come attitudine a non lasciar passare né produrre – se sottoposto alla azione del fuoco su un lato – fiamme, vapori o gas caldi sul lato non esposto; Isolamento termico ("I") come attitudine a ridurre la trasmissione del calore; MODULO I LATERIZI Laterizi per divisori Divisori realizzati Elementi a fori verticali MODULO I LATERIZI mattone e blocco forato ALVEOLATO Le cavità, oltre ad alleggerire l’elemento resistente, riducono la conduttività del materiale, migliorando le caratteristiche termoisolanti, senza compromettere, in proporzione, la resistenza meccanica. Pezzo speciale per mazzette 24 x 24 x 30 24 x 24 x 30 cm LE CAVITA' SI OTTENGONO AGGIUNGENDO SFERETTE DI POLISTIROLO NELL'IMPASTO DURANTE LA COTTURA IL POLISTIROLO SUBLIMA LASCIANDO APPUNTO NUMEROSI ALVEOLI. MODULO I LATERIZI Laterizi per solai Le pignatte sono blocchi di grandi dimensioni, di dimensioni variabili secondo lo spessore del solaio e l’interasse delle nervature. In commercio sono disponibili due tipi di blocchi: - TIPO A o PIGNATTE - TIPO B o VOLTERRANE La differenza tra i due tipi risiede nel fatto che le prime sono rinforzate nella parte alta, collaborano con la struttura, mentre le seconde servono solo da alleggerimento. pignatte volterrana MODULO I LATERIZI Laterizi per solai Con travetti a traliccio ed in cemento armato precompresso vengono utilizzati blocchi provvisti di sporgenze laterali, parallele alla direzione della foratura (“dentelli”), che permettono l’appoggio sui travetti. I blocchi possono avere varie altezze e diverse lunghezze (dipende dalle caratteristiche produttive dell’impianto), mentre la loro larghezza (nella maggior parte dei casi) è tale da formare con il travetto un interasse di 50 cm. MODULO I LATERIZI Laterizi coperture. Coppi e tegole: sono prodotti realizzati per estrusione o stampaggio. Per favorire lo scorrimento dell’acqua l’inclinazione delle falde non deve essere inferiore al 35% per le tegole marsigliesi e al 30% per gli altri prodotti. Le tegole sono caratterizzate dalla presenza di un incastro che ne condiziona la sovrapposizione. COPPO (a sovrapposizione) TERMINALE DI COLMO TRE VIE COPPONE DI COLMO MODULO I LATERIZI Laterizi coperture. tegola romana o embrice: è un elemento piano trapezoidale con bordi sui lati lunghi. Pesa circa 3,5 kg e per ogni m2 di superficie sono necessari 8-10 embrici. tegola portoghese: è formata dall’insieme di un coppo e di un embrice. Pesa circa 3 kg e per ogni m2 di superficie sono necessari 1314 elementi. MODULO I LATERIZI Laterizi coperture. tegola marsigliese: è un elemento piano con diversi incavi e risalti che ne facilitano l’incastro per sovrapposizione. Pesa circa 3 kg e per ogni m2 di superficie sono necessari 13-14 elementi. tegola olandese: ha una sezione ondulata; richiede una pendenza minima della falda del 30%. Pesa circa 3 kg e per ogni m di superficie sono necessari 13-14 elementi. MODULO I LATERIZI colorata Laterizi Terrecotte Maioliche Faenze Pasta porosa Faenza Le terraglie ordinarie vengono prodotte con argille della stessa natura, o più pure, di quelle usate per i laterizi e le terre cotte; si distinguono da queste ultime per essere ricoperte da un rivestimento vetrificato costituito da una vetrina o da uno smalto opaco (bianco o colorato). In alcuni casi le faenze, prima del rivestimento, vengono ricoperte con un sottile strato, denominato ingobbio, che ha lo scopo di nascondere il colore della pasta (rossiccio) e quindi conferire maggior pregio al prodotto. L'ingobbio è costituito una sospensione acquosa bianca contenente, in genere, caolino, creta, carbonato di calcio e feldspati e può essere colorata per aggiunta di ossidi metallici. MODULO I LATERIZI Il manufatto comunemente noto con il nome di maiolica è una terraglia ordinaria, ricoperta da uno smalto, che trova impiego nella fabbricazione di oggetti di uso domestico quali vasellame da tavola, da tè e da caffè, piastrelle da rivestimento per interni, ecc.. Le piastrelle in maiolica si trovano in commercio nel classico formato 15 x 15. Fra le terraglie ordinarie, quelle verniciate con vernici trasparenti, ebbero in passato un forte impiego come stoviglie da fuoco e da cucina fino a quando non furono soppiantate dall'alluminio, dal ferro smaltato e dalla porcellana. Le piastrelle note comunemente con il nome di cotto sono delle Faenze non smaltate che trovano impiego per pavimentazioni rustiche di interni; i principali formati delle piastrelle in cotto sono: 25 x 25, 30 x 30 e 20 x 40. LA PRODUZIONE DEL COTTO SI DIFFERENZIA PER LA PARTICOLARE SELEZIONE DELL'ARGILLA E PER LE TEMPERATURE DI COTTURA CHE VANNO DAI 950 AI 1020 °C COTTO MAIOLICA MODULO I LATERIZI Terrecotte. Per la produzione delle terrecotte si utilizzano argille di tipo analogo a quelle usate per i laterizi ed il colore dei manufatti dipende dalla quantità di ossido di ferro presente nell'argilla di partenza. Le terre cotte si usano per oggetti ornamentali quali vasi da fiori, recipienti, ecc.. Nel caso in cui le terrecotte vengano utilizzate per la produzione di recipienti per liquidi devono essere impermeabilizzate con un rivestimento (vetrina o smalto). PIASTRELLA TERRACOTTA MODULO I LATERIZI Prodotti a pasta porosa bianca. Terraglie tenere (o dolci) e forti. Appartengono a questo gruppo i prodotti a pasta porosa e a pasta parzialmente vetrificata, ma sempre bianca, che non richiedono, come le maioliche, uno strato di smalto coprente. La decorazione di questi prodotti viene effettuata dopo la prima cottura; il manufatto viene quindi ricoperto con uno strato di vetrina ed infine sottoposto ad una seconda cottura. colorata Pasta porosa bianca Terraglie tenere Terraglie forti grès porcellanato MODULO I LATERIZI Prodotti a pasta porosa bianca. Le terraglie tenere vengono cotte a circa 1100 °C e trovano impiego nella fabbricazione di servizi da tavola, vasellame, oggetti da ornamento, piastrelle da rivestimento ed apparecchi sanitari di basso costo; questi ultimi presentano infatti il difetto della scaglia ( si scheggiano facilmente) e sono quindi sconsigliabili dal lato igienico. Le terraglie forti, dette anche porcellane opache, vengono cotte a 1200 -1300 °C, sono più resistentie più pregiate delle terraglie tenere e vengono utilizzate nella fabbricazione di vasellame, di servizi da tavola, di piastrelle da rivestimento, di apparecchi sanitari; per la produzione di filtri porosi (partendo da impasti speciali non ricoperti di vernice) che trovano impiego come sterilizzatori nei laboratori farmaceutici. Difetto tipico della terraglia forte è il cavillo che consiste nella formazione di piccole crepe (CRACLE') nello strato di vernice. MODULO I LATERIZI Prodotti a pasta porosa bianca. Gres sanitario o GRES PORCELLANATO. Questa denominazione, stabilita dalle norme FECS (Federation Europeenne Ceramique Sanitarie) è entrata nell'uso comune per indicare i prodotti già noti come FIRE CLAY o come gres porcellanato. Il termine gres è, in questo caso, improprio poiché sottintende un prodotto greificato o vetrificato; il gres sanitario è invece costituito da una massa porosa, di colore giallo grigio, protetta da due strati impermeabili (vernice e ingobbio) tenacemente compenetrati in seguito alla cottura ad alta temperatura; tale materiale risulta adatto per la fabbricazione di apparecchi sanitari quali grandi lavelli, piatti per doccia, vasche da bagno, ecc.; le caratteristiche del gres sanitario sono stabilite dalle norme UNI n. 4542 e 4543. MODULO I LATERIZI Prodotti a pasta compatta. Appartengono a questo gruppo le porcellane, i grès, il klinker e gli smalti ceramici. Pasta compatta Grès comuni Grès fini Porcellane Le porcellane. Si indicano con questo termine i prodotti ceramici piùpregiati i quali vengono fabbricati a partire da miscele di caolino, quarzo e feldspato cotte fino a completa vetrificazione. Per alcuni tipi di prodotti, cui sono richieste caratteristiche particolari, alla miscela iniziale vengono aggiunte altre materie prime quali alluminio, talco, ecc.. MODULO I LATERIZI Prodotti a pasta compatta. Gres. Il gres è un prodotto parzialmente vetrificato ottenuto dalla cottura di miscele di argilla, quarzo e feldspato; si differenzia dalle altre ceramiche in quanto, oltre ad essere solo parzialmente vetrificato, non è poroso e si presenta opaco e a pasta meno bianca rispetto alle altre ceramiche. A seconda delle materie prime utilizzate il gres si distingue in comune e fine; trova impiego nelle pavimentazioni e rivestimenti murali, nei rivestimenti antiacido, per la fabbricazione di oggetti artistici e come materiale per fognature. TUBI GRES Gres MODULO I LATERIZI Prodotti a pasta compatta. Gres per edilizia. Questo tipo di gres che si presenta compatto e di colore rosso cupo, si prepara a partire da argille ricche di ossidi di ferro cotte tra 1000 e 1200 °C; viene utilizzato per fabbricare piastrelle per pavimenti di locali industriali o locali di servizio. I formati più comuni per le piastrelle in gres sono: 10 x 10, 7,5 x 15 e 10 x 20; la superficie è in genere non smaltata. Le piastrelle in gres possono essere classificate in prima e seconda scelta in base alla uniformità di colore e delle dimensioni. Gres per fognature. Questo tipo di gres si prepara a partire da argille contenenti elevate quantità di ossidi di ferro, che vengono cotte alla temperatura 1280 °C circa; i prodotti ottenuti assumono un caratteristico colore rosso bruno. Prima che la cottura si completi il gres per fognature viene ricoperto, affinché le superfici risultino del tutto lisce, usando un sistema detto salatura, che prevede la vaporizzazione nel forno del cloruro di sodio (sale da cucina); i prodotti così ottenuti devono possedere alcune caratteristiche quali resistenza agli acidi, durezza, ecc. che li rendano idonei all'impiego per condutture o rivestimenti a contatto con fognature e liquidi di scarico ad azione corrosiva. MODULO I LATERIZI Altri prodotti. Klinker. Il Klinker è un tipo particolare di prodotto vetrificato in quanto è completamente sinterizzato, con struttura uniforme ed omogenea, resistente, duro, non attaccabile dagli agenti chimici ed atmosferici. Si ottiene da argille fortemente refrattarie cotte a 1200 °C circa; durante la cottura la temperatura viene fatta salire lentamente, in seguito il prodotto rimane per alcuni giorni alla temperatura massima per consentire una sinterizzazione completa, quindi viene raffreddato lentamente. MODULO I LATERIZI Altri prodotti. Klinker. Il klinker trova impiego nella fabbricazione di mattoni e di mattonelle per pavimentazione (di marciapiedi, di officine, per coperture soggette ad elevati carichi o ad usura o all'azione di agenti chimici) ed inoltre per il rivestimento esterno di fabbricati. Appartengono a questo gruppo le piastrelle per pavimenti comunemente note con il termine Monocottura; queste si ottengono cuocendo a 1300 °C circa miscele di argille e feldspati opportunamente additivate con coloranti. La monocottura si trova in commercio nella versione a superficie smaltata e presenta quale caratteristica peculiare l'elevata resistenza all'azione del gelo. MODULO I LATERIZI CARATTERISTICHE FISICO-MACCANICHE DEI LATERIZI MODULO I LATERIZI Peso di volume È il peso dell’elemento nella sua interezza, cioè con tutto ciò che lo compone. È, quindi, funzione della qualità dell’argille, della porosità e dal modo di produzione (ad es. una maggiore porosità implica una maggiore quantità di interstizi vuoti e, quindi, un peso volume minore) CT Conducibilità termica Il laterizio ha una buona coibenza termica. La CT è il calore che passa in 1 ora attraverso 1mq di parete con spessore di 1mt e per un tra le due facce di 1°C si indica con T è il coefficienti di conducibilità termica (Kcal/ h · m · °C oppure in W/m · °C MODULO I LATERIZI Porosità Un buon grado di porosità è elemento positivo in quanto permette alla muratura di “respirare” Il grado di porosità del laterizio si misura attraverso l’essiccamento fino a che esso assume un peso costante. Quindi si immerge in acqua per 48 ore. La quantità di acqua assorbita, espressa il percentuale del peso, deve essere compresa tra l’8% e il 28% Imbibizione È correlata alla porosità del materiale ed indica la capacità di questo ad assorbire acqua Il fenomeno fisico della capillarità ha origine dalle forze di adesione che si stabiliscono in un vaso di dimensioni ridotte (capillare) tra il liquido in esso contenuto e le pareti del vaso stesso; il liquido che mostra affinità per le pareti di un vaso capillare risale spontaneamente il capillare come sospinto da una pressione capace di sostenere la massa d'acqua in contrapposizione alla forza di gravità. L'altezza massima di risalita capillare dipende dalla dimensione dei pori del materiale. Di norma la risalita capillare reale nei pilastri isolati è pari all'incirca allo spessore del pilastro; nei muri perimetrali varia da circa 2 a circa 5 volte lo spessore del muro; nei muri di spina è pari a circa 2-6 volte lo spessore del muro. provino assorbimento Acqua distillata In particolare il laterizio assorbe acqua per capillarità a contatto con una superficie umida o liquida MODULO I LATERIZI Impermeabilità Ovvero la capacità a non lasciarsi attraversare dall’acqua. È particolarmente importante per gli elementi di copertura. La prova si effettua utilizzando il laterizio a mo’ di base per un contenitore di acqua. L’immersione dura 24 ore; in tale tempo il laterizio non deve lasciar passare acqua. Gelività È correlata alla porosità del materiale. La prova viene eseguita attraverso almeno 20 cicli in cui il materiale, imbevuto di acqua, passa da temperature di +35°C a -10°C. alla fine della prova il campione deve risultare integro MODULO I LATERIZI DIFETTI DEI LATERIZI INCLUSIONI CALCAREE Molto insidiose sono i noduli di ossido di calcio che possono formarsi durante la cottura del materiale e che, a seguito di assorbimento di acqua, possono gonfiarsi e danneggiare il materiale. Efflorescenze Macchie dovute a sali solubili per effetto dell’umidità. È possibile eliminare le efflorescenza mediante lavaggi con getti di acqua e spazzolatura INCLUSIONI FERRO Non molto frequenti ai nostri giorni, ma molto dannose sia dal punto di vista estetico che per l'integrità meccanica, sono le inclusioni di ferro che possono manifestare gravi rigonfiamenti e frantumazioni. MODULO I LATERIZI DIFETTI DEI LATERIZI DELLE DIMENSIONI - LUNGHEZZA nel senso dei fori - DELLE ALTRE DUE DIMENSIONI - DELLO SPESSORE PARETE DELLA FORMA - PLANARITA' delle facce - RETTILINEITA' degli spigoli - ORTOGONALITA' fra gli spigoli - PERCENTUALE foratura - MASSA VOLUMICA - DENSITA' apparente COMPORTAMENTO ALLE AZIONI IGROTERMICHE ó ßÍÍÑÎÞ×ÓÛÒÌÑ ó ÝÑÛÚÚ×Ý×ÛÒÌÛ ×ÓÞ×Þ×Æ×ÑÒÛ ó ÙÛÔ×Ê×Ìßù ó ÐÑÎÑÍ×Ìßù MODULO I LATERIZI Caratteristiche meccaniche Resistenza a compressione Fondamentale per i laterizi impiegati come strutture portanti. Per i mattoni pieni si divide in due il mattone, ottenendo due porzioni che vanno unite mediante pasta di cemento Dopo 7 giorni di stagionatura e spianamento delle facce si procede alla prova di compressione con un carico di 20Kg/cmq per secondo. La prova si esegue su 4 provini secchi e 4 imbibiti di acqua. Il valore di rottura è dato dalla media dei 3 risultati più omogenei. Il valore ottimale è pari a 25 N/mmq (pari a 250 Kg/cmq) MODULO I LATERIZI Caratteristiche meccaniche Resistenza a compressione . Per i mattoni forati la prova va fatta sull’intero pezzo spianando le due facce con malta di cemento MODULO I LATERIZI Caratteristiche meccaniche Resistenza a flessione . Per i mattoni la prova consiste nel sottoporre i campioni, appoggiati agli estremi su due coltelli arrotondati, all’azione di un carico trasmesso in mezzeria MODULO I LATERIZI Caratteristiche meccaniche Prova d’urto In generale il laterizio è fragile. Per le tegole la prova si effettua facendo cadere una sfera di ghisa di 1Kg da una altezza di 10cm, aumentando l’altezza via via di 5 cm fino alla rottura Prova di usura Può essere effettuata tramite un disco abrasivo rotante (tribometro) ottenendo un coefficiente di abrasione (pari ad un percorso di 1000 mt); per i laterizi il coeff. È apri a 1,5 mm Prova a getto di sabbia a pressione della durata di 2 minuti Prove di durezza La prova si effettua con il metodo Brinell con penetratore sferico in acciaio Il carico applicato raggiunge gradualmente i 32,5 Kg e la prova dura 30 sec. La durezza è calcolata in funzione della profondità dell’impronta e come valore medio di 20 prove MODULO I LATERIZI I MATERIALI CERAMICI MODULO I LATERIZI
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