Materiali da costruzione

Con l'espressione generale di materiali da costruzione si indicano tutti quei materiali naturali e artificiali che vengono impiegati per realizzare una costruzione edilizia.

Esistono vari tipi di materiali da costruzione, sia naturali sia artificiali, e nel tempo se ne sono aggiunti sempre di nuovi. Il numero di questi materiali,che in passato era relativamente limitato, oggi, col progredire della tecnica sia per quanto riguarda la produzione di materiali che i sistemi di produzione, va sempre aumentando.

Il fatto che esistono tantissimi materiali da costruzione dipende dalla logica che ognuno di essi presenta delle particolari proprietà che lo fanno preferire agli altri a seconda degli scopi per i quali deve essere utilizzato.

Storicamente, i primi materiali utilizzati per la costruzione sono stati pelli animali (nella costruzione di tende ), fango, argilla grezza, paglia (nella costruzione di capanne ), e rocce di varia natura. Molti di questi materiali vengono ancora oggi utilizzati in alcune parti del mondo da popolazioni nomadi o aborigene, mentre sono stati quasi completamente rimpiazzati dagli altri materiali nel contesto dei paesi industrializzati.

Il muro a secco è una delle più antiche tecniche di costruzione: esso è realizzato da blocchi di pietra opportunamente disposti in modo da autosostenersi, per cui non è necessario l'uso di leganti. Esempi di antiche costruzioni realizzate in pietra sono i nuraghes della Sardegna (risalenti al II millennio a.C. ), le piramidi a gradini dell' America Latina , e le costruzioni degli antichi greci e romani .

Il granito era già utilizzato nel 2600 a.C. dagli antichi egizi , che costruirono con esso la superficie della piramide rossa , mentre la piramide di Micerino è costruita con blocchi di granito e calcare .

Tipi dipinti dall'etnologo George Catlin

Presso i nativi americani delle Grandi Pianure era comune l'utilizzo di pelli o corteccia di betulla per la fabbricazione dei " tipi " (in inglese teepee ), che erano delle tende di forma conica che avevano l vantaggio di potere essere trasportate.

In Mongolia una parte della popolazione vive ancora nelle yurte , che sono delle abitazioni costituite da uno struttura portante in legno e una copertura fatta di tappeti di feltro (una stoffa in pelo animale).

Nella seconda metà del '900 nasce il concetto di tensostruttura . La prima tensostruttura, risalente al 1958 , è il Sidney Myer Music Bowl di Melbourne . Per la costruzione delle tensostrutture vengono impiegate travature costituite da fibra di vetro rivestita in politetrafluoroetilene e tele in poliestere e polivinilcloruro .

In ambito edilizio è stato anche utilizzato l' amianto come materiale da costruzione, per la coibentazione di edifici e mezzi di trasporto [1] , finché negli anni ottanta non è stata accertata la sua cancerogenicità .

La costruzione di un oggetto, di un utensile e di addirittura un edificio, quindi la sua forma, le sue proprietà meccaniche e strutturali, il suo peso e le sue proprietà termiche, sono condizionati dai materiali con i quali questi vengono realizzati. La scelta di un materiale rispetto ad un altro non è mai casuale, poiché i materiali (anche all'interno della stessa famiglia), presentano proprietà molto diverse fra loro, che condizionano sensibilmente la produzione di un manufatto, o di un' infrastruttura .

In passato la maggior parte dei materiali usati per l' edilizia era presente in natura ( legno , argilla o sabbia ) e veniva utilizzata senza particolari lavorazioni aggiuntive. Con il passare del tempo, a questi materiali se ne sono aggiunti altri, artificiali (come il calcestruzzo , vetro , materie plastiche , e i metalli ), che vengono realizzati a partire da materie prime presenti in natura, che per l'utilizzo industriale vengono sottoposte a diversi processi di lavorazione e trattamento delle superfici. Anche i materiali naturali, che una volta venivano impiegati allo stato grezzo, ora vengono sottoposti a diversi processi di lavorazione; ad esempio il legno subisce diversi trattamenti di superficie (come la sabbiatura ), mentre l'argilla viene cotta al forno (diventando terracotta ).

I materiali utilizzati per la costruzione si possono suddividere principalmente nelle seguenti categorie:

• lignei
• lapidei ( rocce )
• ceramici
• metallici
• compositi
• mattoni
• polimerici ( materie plastiche )
• vetro
• ghiaccio.

La scelta del materiale da adottare per una particolare applicazione dipende dalle sue caratteristiche (tra cui: proprietà meccaniche, proprietà ottiche e traspirabilità ) ma soprattutto dal suo prezzo .

Per approfondire, vedi le voci Legno strutturale e Legname .

Struttura edilizia realizzata in legno.

Esistono diversi tipi di legni, che si differenziano, oltre che per la specie arboricola da cui sono prodotti, dal tipo di crescita che ha avuto l'albero.

Il legno strutturale è un materiale da costruzione piuttosto versatile e facilmente lavorabile , che viene impiegato in ambito edilizio per la costruzione di diverse strutture; in particolare può essere utilizzato sia per la realizzazione di telai portanti sia come rivestimento.

A partire dal fusto possono essere ricavati elementi a sezione rettangolare con diversi rapporti di larghezza/altezza. Il collegamento dei vari elementi avviene a mezzo di colle, con viti o con collegamenti realizzati in acciaio da carpenteria.

Il vantaggio delle strutture in legno lo si riscontra particolarmente nelle strutture lamellari, costituite cioè da una serie di assi di legno sottili saldamente collegate tra loro. Una struttura in legno lamellare presenta notevoli valori di resistenza agli sforzi e può benissimo essere utilizzata per la realizzazione di opere come travi portanti per solai o travature di tetti in legno.

Il principale svantaggio del legno è la sua facilità ad incendiarsi. Oggi comunque esistono numerosi trattamenti che possono rendere abbastanza ignifugo un elemento in legno in modo da permettere una maggiore resistenza al fuoco.

Per approfondire, vedi la voce Roccia .

Per approfondire, vedi la voce Granito .

Il granito presenta un'ottima resistenza agli acidi. Viene utilizzato soprattutto nella pavimentazione.

Per approfondire, vedi la voce Marmo .

Il marmo viene impiegato in lastre come per realizzare opere di finitura (ad esempio per rivestire pavimentazioni e talvolta pareti).

Trattandosi di un materiale poroso, tende ad assorbire sostanze oleose, per cui talvolta viene sottoposto a trattamenti protettivi specifici.

Per approfondire, vedi la voce Gesso (materiale) .

Il gesso ha un peso specifico minore rispetto agli altri materiali lapidei, per cui risulta più leggero, ma d'altro canto presenta proprietà meccaniche inferiori.

Viene utilizzato, sotto forma di cartongesso , soprattutto per la costruzione di pareti e controsoffitti .

Per approfondire, vedi la voce Tufo .

Il tufo può essere impiegato in edilizia in blocchetti per la costruzione delle pareti portanti in sostituzione di altri materiali quali blocchetti di cemento, pietra da taglio etc.

Per approfondire, vedi la voce Ardesia .

Tegole in ardesia.

L' ardesia è un materiale da cui si possono ottenere facilmente lastre sottili, piane, leggere, impermeabili e resistenti agli agenti atmosferici.

L'ardesia viene principalmente impiegata per la costruzione delle coperture ( tetti ), ma anche nelle pavimentazioni e per la costruzione di gradoni di scale.

Per approfondire, vedi la voce Materiale ceramico .

I materiali ceramici sono utilizzati in ambito edilizio per realizzare coperture, piastrelle (per rivestire le pareti e per pavimentare i locali) e nella creazione di sanitari (ad esempio WC , bidet , lavabi e piatti doccia ).

Per approfondire, vedi la voce Metallo .

I materiali metallici possono essere utilizzati per la realizzazione di telai portanti (come nel caso dei grattacieli) o per rivestire le pareti degli edifici.

L'acciaio è il materiale metallico più comunemente utilizzato nella costruzione edilizia.

Per particolari impieghi si utilizza l' alluminio (che è più leggero e meno soggetto alla corrosione rispetto all'acciaio) e l' ottone .

Metalli costosi quali oro , argento e cromo possono essere utilizzati per decorare le facciate degli edifici. Il rame può essere impiegato per la realizzazione di grondaie .

Per approfondire, vedi la voce Acciaio strutturale .

Particolare della Tour Eiffel , uno dei primi esempi di grandi costruzioni in acciaio.

L' acciaio presenta una elevata resistenza meccanica ed elevata flessibilità.

La longevità dell'acciaio può essere compromessa da fenomeni di corrosione.

Trova impiego nella produzione del calcestruzzo armato e nella realizzazione di telai .

Per approfondire, vedi la voce Materiali compositi .

Per approfondire, vedi la voce Malta (materiale) .

Per approfondire, vedi le voci Calcestruzzo , Calcestruzzo armato e Calcestruzzo armato precompresso .

Messa in opera del calcestruzzo armato.

Il calcestruzzo è un materiale composito , realizzato dalla miscelazione di un materiale inerte (ad esempio sabbia , ghiaia e pietrisco , ovvero materiali lapidei) e di un materiale legante ( cemento ).

Il calcestruzzo viene utilizzato in genere sotto forma di calcestruzzo armato , che è costituito da una armatura in acciaio inserita all'interno del calcestruzzo. Il calcestruzzo armato è un materiale che accoppia l'elevata resistenza a compressione del calcestruzzo con l'elevata resistenza a flessione dell'acciaio. Lo spessore di calcestruzzo che ricopre l'armatura viene detto copriferro , e il suo spessore è determinato da fattori strutturali e da fattori legati alla corrosione dell'armatura in acciaio (che va scoraggiata, in quanto porta ad un calo delle prestazioni strutturali del calcestruzzo armato).

Durante la messa in opera del calcestruzzo armato si fa uso di vibratori ad ago , che hanno il compito di allontanare dalla massa del calcestruzzo eventuali bolle di aria che possono essere rimaste imprigionate all'interno, e che provocherebbero un indebolimento della struttura.

Alcuni tra i vantaggi del calcestruzzo armato sono la sua longevità, la sua facilità di trasporto e la possibilità di indurire sotto una molteplicità di forme.

Il calcestruzzo armato viene utilizzato per la costruzione delle fondamenta degli edifici e della struttura portante ( travi e pilastri ).

Per approfondire, vedi la voce Mattone .

I mattoni possono essere prodotti a partire da argilla cotta, cemento, e talvolta sabbia mescolata a cemento (in rapporto 8:1).

Rispetto al legno, presentano una ottima resistenza alle fiamme, per cui hanno rimpiazzato quest'ultimo nella costruzione dei tramezzi .

Per approfondire, vedi la voce Materie plastiche .

I materiali polimerici (o materie plastiche ) sono impiegati per realizzare tubazioni idrauliche, vasche e tapparelle .

Per approfondire, vedi la voce Polistirene .

Il polistirene (o polistirolo) viene impiegato nella realizzazione dei cappotti . Esso è buon isolante termico e acustico, e allo stesso tempo è economico e leggero.

Per approfondire, vedi la voce Vetro .

Parete in vetrocemento

Il vetro è un materiale fragile , che trova impiego sotto forma di lastre nella realizzazione degli infissi ( finestre ). Il vetro permette alla luce di entrare negli ambienti interni, e al tempo stesso isola l'edificio dagli agenti atmosferici (vento, neve, e pioggia). Può essere utilizzato anche a scopo decorativo, realizzando ad esempio delle vetrate a mosaico (questa tecnica è stata spesso utilizzata nelle chiese).

Le lastre di vetro possono essere assemblate in strati tra cui viene lasciata un'intercapedine; si parla in questo caso di vetrocamera . L'utilizzo di vetrocamera permette un buon isolamento termico e acustico.

Esiste anche la possibilità di creare dei "mattoni" in vetro. Si parla in questo caso di vetrocemento . È possibile realizzare pareti divisorie in vetrocemento, che permettono il passaggio della luce mantenendo allo stesso tempo una certa privacy .

Il vetro può essere anche utilizzato come materiale per strutture portanti, in questo caso si parla di vetro strutturale . [ senza fonte ]

Per approfondire, vedi la voce Iglù .

Hotel di ghiaccio a Jukkasjärvi , in Svezia .

Il ghiaccio è stato utilizzato dalle popolazioni Inuit prima degli anni settanta per la costruzione degli iglù (in inglese igloo ), delle abitazioni realizzate con mattoni di neve pressata, disposti a cupola . La temperatura all'interno degli iglù è mantenuta da un fuoco acceso al centro della stanza, e può raggiungere i 17 °C . L'elevata capacità termica del ghiaccio e le bassissime temperature all'esterno (anche -50 °C) permettono al ghiaccio di rimanere allo stato solido .

Il ghiaccio è stato inoltre utilizzato per la costruzione nei paesi vicino al circolo polare artico (per esempio nei paesi scandinavi ) di hotel completamente in ghiaccio (in inglese ice hotels ), allo scopo di attirare il turismo . Il primo esempio di questo stile architettonico è stato costruito nel 1989 a Jukkasjärvi , in Svezia . La costruzione di palazzi di ghiaccio risale invece al 1739 , anno in cui ne fu costruito uno a San Pietroburgo per ordine dell'imperatrice Anna di Russia .

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