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Materiali per l’edilizia: tipologie e guida alla scelta

Il mondo delle costruzioni ricorre ogni giorno all’utilizzo di materiali edili con caratteristiche differenti, dai classici mattoni e legno fino a quelli più innovativi come i polimerici e i biomateriali.

In un contesto di mercato edile in cui progettisti, costruttori, serramentisti e utenti finali si dimostrano sempre più esigenti nella ricerca di soluzioni di qualità, il mondo delle costruzioni è chiamato a una nuova sfida: connettere gli utenti coinvolti nel processo edilizio attraverso scelte costruttive innovative che includano e integrino, partendo proprio dai materiali:

  • sostenibilità
  • durabilità
  • innovazione tecnologica
  • progettazione architettonica
  • efficienza energetica
  • proprietà antisismiche

Come scegliere i giusti materiali per l’edilizia

Da sempre la realizzazione di oggetti e strutture dipende dalle caratteristiche dei materiali da costruzione a disposizione in un dato luogo e in un dato periodo storico. Sono proprio le caratteristiche fisiche (meccaniche, strutturali, termiche) a spingere verso la scelta di un materiale edile piuttosto che un altro.

Fino a non molti decenni fa, l’edilizia si affidava completamente a materiali reperibili in natura per la costruzione di manufatti ed edifici; parliamo di materie prime utilizzate fin dall’antichità come legno, pietra e metallo, fino a materiali più recenti come cementi e leghe.

La modernità e l’evoluzione tecnologica del mondo industriale hanno poi portato innovazione anche nel settore dei materiali per l’edilizia, con l’introduzione di nuovi prodotti polimerici, compositi e biologici. Anche i materiali classici hanno subito un rinnovamento, soprattutto grazie all’introduzione di tecnologie di trattamento e trasformazione in grado di modificare e migliorare le caratteristiche intrinseche di un materiale edile da costruzione.

Tipologie dei materiali da costruzione

Tradizionali o moderni che siano, i materiali per l’edilizia tra cui scegliere sono molteplici e non sempre il migliore è quello che viene in mente per primo. Per questo è bene ricordare le principali categorie in cui sono suddivisi i materiali edili, con un breve accenno alle loro caratteristiche e ai principali utilizzi.

Laterizi

Comunemente conosciuti in forma di mattoni, i laterizi in realtà comprendono una varietà di materiali originariamente creati con argilla depurata cotta in forni appositi e, solo in epoca più recente, anche con l’utilizzo di cemento e sabbia; oltre al mattone, pieno o forato, esistono altri laterizi edili come pignatte, tavelle, volterrane, coppi e tegole.

I laterizi sono materiali da costruzione apprezzati fin dalla preistoria per la loro grande capacità di resistere al fuoco, caratteristica preziosissima in ambito edile, e spesso sono stati utilizzati al posto del legno proprio per questa proprietà.

Ceramiche

Parlare di ceramica crea spesso confusione, soprattutto per i non addetti ai lavori, in quanto i materiali ceramici in senso lato sono tutti quei prodotti che hanno origine dalla trasformazione di materie plastiche (soprattutto argilla) e che comprendono quindi laterizi, porcellane, terracotta, grès.

Nel gergo comune e nel settore edilizio ci si riferisce con il termine ceramica quasi esclusivamente a quei materiali a base argillosa poi rivestiti con smalti o trattati in modo da diventare particolarmente adatti per la produzione di sanitari oppure come materiali da rivestimento come le piastrelle.

A seconda del ciclo di produzione seguito per la loro produzione, le stesse piastrelle si differenziano in:

  • non smaltate (cotto, grès rosso, clinker)
  • da bicottura (maiolica, cotto forte e terraglia)
  • da monocottura (rosse, bianche, grès porcellanato)

Materiali lapidei

Parliamo di tutti quei materiali edili che hanno origine dalla pietra, in qualunque forma si trova in natura. Prima di avviare un progetto edilizio è fondamentale non sottovalutare l’importanza delle caratteristiche fisiche dei vari tipi di pietra a disposizione per le costruzioni, in quanto spesso ci si concentra sull’aspetto estetico e non sulla funzionalità del materiale.

Questi i principali tipi di materiale lapideo utilizzati in edilizia.

  • Granito – molto utilizzato per le pavimentazioni, offre una grande resistenza agli acidi
  • Marmo – materiale edile utilizzato in lastre e molto apprezzato per il suo effetto estetico, a causa della sua naturale porosità viene spesso trattato per evitare che assorba oli o grassi.
  • Gesso – materiale leggero ma poco resistente, impiegato soprattutto per strutture non portanti in cartongesso come pareti e controsoffitti.
  • Tufo – pietra vulcanica a volte utilizzata in blocchi al posto dei mattoni per la costruzione di tramezzi.
  • Ardesia – pietra lavorata principalmente in lastre sottili e leggere, molto apprezzate come coperture non solo per il caratteristico effetto estetico ma anche per la sua impermeabilità e resistenza agli agenti atmosferici.

Cemento, malta e calcestruzzo

Il prodotto della cottura ad alta temperatura di calcare e argilla, più raramente di marne, è il materiale legante da costruzione per eccellenza: il cemento.

Mescolando il cemento in polvere con l’acqua si ottiene la pasta cementizia, conosciuta anche come boiacca, che a sua volta può essere combinata con sabbia per ottenere la malta, indicata per la realizzazione di fondi, murature leggere, massetti e intonaci, oppure con ghiaia di diverse dimensioni per avere il calcestruzzo.

Il calcestruzzo stesso, se rinforzato all’interno di forme con tondini in acciaio, diventa calcestruzzo o cemento armato, materiale edile di grandissimo uso nel mondo delle costruzioni, soprattutto per le sue doti di resistenza alla compressione (data dal cemento) ed elasticità (data dall’acciaio). Proprio grazie a queste sue caratteristiche meccaniche il cemento, in particolare quello armato, viene utilizzato per fondamenta e strutture portanti come travi e pilastri.

Legno

Materiale da costruzione utilizzato sin dall’antichità, il legno si presenta in tanti tipi quanti sono le specie di alberi esistenti. A seconda delle proprietà fisiche del legname di origine, il legno può essere impiegato nell’edilizia in diverse forme e modalità.

Nel mondo edile si ricorre principalmente al legno strutturale, ovvero travi o assi di legno incollate, incastrate o avvitate tra loro, utilizzate come elementi portanti. In alternativa si può utilizzare il legno in listelli o assi per telai e rivestimenti.

Il principale difetto del legno è la sua incendiabilità, per questo deve essere utilizzato con accortezza all’interno di un progetto edile, oppure può essere migliorato ricorrendo a trattamenti ignifuganti.

>> Leggi l’approfondimento sulle strutture in legno lamellare <<

Metalli

Alla base dell’edilizia in metallo c’è senza dubbio il ferro, materiale metallico utilizzato da millenni nel mondo grazie alla sua grande disponibilità e alle sue proprietà, specialmente quando viene trasformato in acciaio. Esistono poi tanti altri metalli non ferrosi che trovano ampio impiego nel settore delle costruzioni, principalmente leghe di rame o alluminio.

Principale lega ferrosa utilizzata in edilizia, l’acciaio strutturale è resistente e flessibile ma soggetto a corrosione, caratteristiche che lo rendono un materiale metallico adatto per telai e armature del calcestruzzo.

Da tempo sono state sviluppate varianti dalle proprietà superiori come l’acciaio inossidabile, lavorato per resistere ad agenti ossidanti esterni, e l’acciaio patinato o Corten, che resiste all’ossidazione formando, appunto, una patina esterna protettiva che dona al materiale un caratteristico colore bruno, effetto ruggine.

Altri materiali metallici per l’edilizia molto utilizzati sono il rame, facilmente lavorabile e deformabile e utilizzato principalmente per coperture e rivestimenti, l’alluminio, apprezzato per l’estrema leggerezza e la resistenza alla corrosione, e infine il titanio, materiale non raro ma molto costoso, utilizzato soprattutto per strutture architettoniche importanti che possano sfruttare al meglio le sue caratteristiche uniche di metallo leggero, inossidabile, resistente e dal caratteristico color acciaio cangiante.

Vetro

Materiale per l’edilizia noto soprattutto per la sua fragilità naturale, il vetro è in realtà un prodotto molto versatile per il settore costruzioni, un elemento architettonico ideale per far passare la luce negli ambienti e per isolarli dagli agenti atmosferici esterni.

I due principali difetti del vetro come materiale edile, bassa resistenza e scarsa capacità di isolamento termico, sono stati invece risolti in tempi moderni grazie all’applicazione di tecniche di lavorazione come l’accoppiamento con strati polimerici per aumentarne la solidità oppure intercapedini vuote o riempite di gas inerti al fine di migliorarne la tenuta termica (i cosiddetti vetri doppi o tripli).

Esiste poi il cosiddetto vetro-cemento, variante in blocchi che possono essere utilizzati come elementi strutturali che fanno comunque passare la luce ma vengono utilizzati come fossero normali mattoni nella costruzione di murature.

Materiali compositi

Abbiamo già parlato del padre di tutti i materiali compositi, ovvero il cemento armato, costituito da una matrice cementizia e da un elemento di rinforzo, solitamente reti o fasci di acciaio.

Dallo stesso principio partono i materiali compositi moderni, solitamente combinazione di una matrice e di fibre rinforzanti che uniscono le loro caratteristiche fisiche in un prodotto finale con prestazioni e applicazioni maggiori. I materiali per l’edilizia compositi sono principalmente divisibili in tre categorie:

  • FRP (Fiber Reinforced Polymers) – compositi con matrice polimerica come resina epossidica e rinforzo in fibra di vetro, carbonio e aramide;
  • SRG (Steel Reinforced Grout) – materiale con matrice inorganica come malta cementizia e rinforzo in acciaio;
  • FRCM (Fiber Reinforced Cementitious Matrix) – una combinazione delle precedenti con matrice in malta cementizia e fibre di rinforzo in vetro o carbonio.

Materiali avanzati

Abbiamo appena parlato di un materiale avanzato come i compositi matrice-fibrosi, ai quali dobbiamo però aggiungere tutta una serie di materiali innovativi in grado di avere caratteristiche fisico-meccaniche predeterminate o addirittura modificabili in base alle sollecitazioni dell’ambiente esterno.

Materiali a prestazioni fisse

  • Materiali strutturali avanzati – ne fanno parte i già citati compositi fibrorinforzati, a cui dobbiamo aggiungere vetri strutturali, cementi a prestazioni elevate, schiume polimeriche e metalliche e tutti quei materiali in grado di offrire grande varietà di utilizzo in termini di proprietà meccaniche come resistenza al taglio, alla compressione e alla flessione;
  • Materiali termostrutturali – tutti quei materiali che, grazie a particolari processi di lavorazione, garantiscono ottime prestazioni in relazione alle sollecitazioni termine, quindi fibre piro-ritardanti e ignifughe, resine termoresistenti, schiume ceramiche, ceramiche leggere o trasparenti;
  • Materiali di interfaccia – tipicamente materiali di rivestimento che aumentano le prestazioni di una superficie mediante semplice applicazione; parliamo di rivestimenti antiusura, anticorrosione e fotocatalitici, vetri autopulenti e a basse emissioni per aumentare il fattore di isolamento.

Materiali smart

  • Materiali property changing – tutti quei materiali in grado di cambiare alcune delle loro caratteristiche (passaggio di luce, colore, forma e carica elettrica) senza interventi di controllo, in base alle modificazioni climatiche esterne;
  • Materiali energy exchanging – particolari sensori elettrici o pannelli luminescenti che possono trasformare un tipo di energia in un’altra, spesso utilizzato come elementi di controllo o di recupero energetico.

Tessuti polimerici

I materiali fibrorinforzati sono un esempio di materiale polimerico avanzato, ma esistono anche altri materiali di nuova concezione, alcuni ancora in fase sperimentale, che vengono classificati come tessili tecnici.

Esistono membrane di tessuto con un rivestimento in resina plastica in grado di garantire grande resistenza grazie alle proprietà meccaniche eccezionali dei singoli filamenti che le compongono.

Abbiamo poi i tessuti per l’edilizia, suddivisi in base al numero di polimeri utilizzati, quindi multicomponente (PVC e poliestere, vetro e PTFE, vetro e silicone) e monocomponente innovativi (PFTE espanso, pellicole in ETFE e TH).

Infine esistono materiali tessili geosintetici, ovvero manti sintetici di diversa tipologia utilizzati a contatto diretto con il terreno come rinforzo, per applicazioni di ingegneria idraulica oppure per opere edilizie. Questi materiali si possono differenziare in base al tipo di lavorazione (tessuti, con fibre sintetiche ordinate, e non-tessuti, con fibre intrecciate casualmente), oppure in base alla forma di utilizzo (geo-membrane, reti, stuoie, celle).

Bio materiali

Sono l’ultima frontiera dei materiali per l’edilizia, unione tra prestazioni e sostenibilità ambientale. L’idea di partenza è quella di utilizzare prodotti naturali biologici, principalmente fibre vegetali o animali biosostenibili, per creare materiali con determinate proprietà, ad esempio isolanti, fonoassorbenti o strutturali.

Parliamo di mattoni di canapa, pannelli pressati in fibra di lana o di legno e molti altri esempi di materiali biologici applicati all’edilizia.

Il meglio dei materiali da costruzioni in mostra a SAIE

La fiera SAIE di Bologna darà ampio spazio alle aziende di materiali oltre a presentare aree dimostrative e workshop declinati sui principali trend dei materiali per il nuovo ciclo edilizio, che forniranno al costruttore edile, al progettista, al posatore, all’ingegnere, al geometra e al rivenditore gli strumenti indispensabili per interpretare le ultime indicazioni di mercato.

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