MATERIALI
ROCCE
ORIGINE 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 T e p 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 piroclastiche
Detriti 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 metamorfica
Le 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 120180° C, idoneo per stucchi e
modelli
GESSO DA MURATORE: cottura T 200250° 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 CALCE
La 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 CALCE
La 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 normali
Si 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 portland
Aggiunta 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
giorni
Resistenza compressione daN/cm2
Cemento ad alta
resistenza
Cemento Normale
portland
pozzolanico D’altoforno
portland
Cemento
Alluminoso
pozzolanico D’altoforno
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
materiali ferrosi
o siderurgici
(ricavati da minerali di ferro)
ghise
acciai
ferro dolce
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
DENOMINAZIONE
ACCIAIO
% 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