caratteristiche meccaniche delle malte

MURATURA A SECCO
Epoca protostorica : opere essenzialmente di
difesa, realizzate con blocchi irregolari
sovrapposti tra loro.
Nuraghe.
Le mura ciclopiche di Segni tipiche della civiltà megalitica.
MURATURA A SECCO
La Porta dei Leoni è l'entrata monumentale
della rocca di Micene .
MURATURA IN MATTONI O LATERIZI.
Civiltà mesopotamica: stampo di argilla e
paglia, lasciato essiccare al sole. Mattoni
molto friabili e poco duraturi.
La tecnica poi sviluppata, usata
ancora al giorno d’oggi è la
cottura dell’argilla. le Tavole di
Ebla, che facevano parte di una
vera e propria biblioteca, erano
tavole di argilla cruda incise, che
arrivano a noi solo grazie a un
grande incendio che interessò
l'edificio che le accoglieva,
cuocendo così l'argilla.
MURATURA IN MATTONI CON MALTA DI CALCE
L’invenzione della calce è dovuta agli Etruschi. La
tecnica della costruzione del muro in elementi in
laterizio o in pietra, assemblati con malta, consiste
nel posizionare gli elementi l’uno sull’altro, avendo
cura di disporre uno strato di malta sulla fila di
mattoni inferiore e tra un blocco e l’altro della stessa
fila.
MURATURA ROMANA
La compattezza del muro di un edificio aveva come scopo sia quello di creare un ambiente
interno isolato da quello esterno, sia quello di distribuire in maniera il più possibile regolare le
forze di compressione agenti sul muro stesso.
I romani svilupparono particolari tecniche murarie dette opus:
opus quadratum (pietre a tagliate a parallelepipedo disposte
in file orizzontali)
opus incertum (pietre con disposizione casuale nella malta,
ma con facce principali rivolte all'esterno)
opus caementicium (pietrame e malta)
opus reticulatum (pietre a base quadrata disposte in diagonale)
opus mixtum (opus reticulatum con spigoli in mattoni)
opus testaceum (o latericium, fatto da mattoni di forma quadrata)
MURATURA ROMANA
I paramenti fungono da cassaforma a
perdere, controllano la geometria del
muro.
Ad intervalli regolari di circa 70 cm sono
posizionati strati di laterizio che
interrompono l’opus, solidali alle pareti
esterne.
Caementa: frammenti lapidei
irregolari amalgamati con
malta di calce o di pozzolana.
E’ la parte resistente e
portante della muratura.
MATTONI: PROPRIETA’ E DISPOSIZIONE
La produzione dei mattoni in epoca romana era divisa in categorie in base alla loro
dimensione:
- bessales (2/3 di piede di lato = 19,7 cm)
- sesquipedales (1,5 piedi di lato = 44,4 cm)
- bipedales (2 piedi di lato = 59,2 cm)
La disposizione dei mattoni per la realizzazione di un muro deve essere tale da sostenere nel
tempo sia il proprio peso che quello delle opere che gravano su esso.
Si riconoscono diverse “maniere” o modi di realizzare un’opera in mattoni.
sistema greco
isodomo
sistema romano
arcaico
sistema greco ad
ortostati e diatoni
alternati
sistema romano a
filari di ortostati e
diatoni
TIPOLOGIE DELLE MURATURE DEGLI EDIFICI STORICI
Le murature si differenziano in base agli elementi utilizzati.
- ordinarie in laterizio. Sono realizzate con elementi in laterizio – mattoni
o blocchi – messi in opera in corsi continui opportunamente sfalsati e
legati da giunti di malta.
- ordinarie in pietrame. Sono ottenute assemblando elementi irregolari,
conci o scapoli, disposti il più possibile per piani, e in modo tale da ridurre
al più possibile gli spazi vuoti tra gli elementi (Appennino Meridionale).
-in pietra squadrata, ottenute con conci di pietra, in particolare di tufo di
forma parallelepipeda, posti in opera in strati regolari interponendo un
sottile strato di malta.
- miste di pietrame e di
mattoni. Possono essere di
due tipi diversi: listata o
mista con laterizi
TIPOLOGIE DELLE MURATURE DEGLI EDIFICI STORICI
Una recente e precisa classificazione delle murature è quella del Dipartimento della
Protezione Civile. Secondo questa, le murature si suddividono in cinque categorie:
a1) murature in pietra
arrotondata
a2) murature in pietra
grezza
a3) murature in pietra
lastriforme
a4) murature in pietra
pseudoregolare
a5) murature in pietra
squadrata
CARATTERISTICHE MECCANICHE DEI MATERIALI LAPIDEI: MATTONI
Il mattone è un materiale da costruzione del tipo laterizio, solitamente a forma di
parallelepipedo delle dimensioni di 5,5x12x25 cm. Il materiale di partenza è costituito
principalmente da:
- argilla,
- 20-30% carbonato di calcio,
- 4-6% acqua.
-I mattoni sono oggi prodotti industrialmente e la formatura avviene soprattutto per estrusione.
mattoni pieni (percentuale
di foratura ≤15%)
fb=fbm(1-1,64d)
mattone semipieno
(percentuale di foratura >15% ed
≤45%)
d=s/fbm
mattone forato
(percentuale di foratura >45%)
Eb=2000fb
v=0.2
Se trattasi di mattoni pieni ben cotti la resistenza a compressione si aggira di regola sui 200 – 250
kg/cmq; in presenza di elementi albasi, la resistenza compressione scende notevolmente e può
giungere fino ai 50 kg/cmq.
CARATTERISTICHE MECCANICHE DEI MATERIALI LAPIDEI: PIETRA
La classificazione ingegneristica delle rocce si basa su parametri che dipendono dal modo
del loro deformarsi sotto sforzi e dal valore massimo dello sforzo che può essere sopportato
prima di raggiungere la rottura. La classificazione si riferisce a campioni di roccia intatta che
non contiene macroscopiche fratture o discontinuità. In base alla resistenza massima a
compressione monoassiale le rocce si dividono in 5 classi:
Una classifica più semplice è quella che divide le rocce in:
- tenere ( tufi, sia di origine vulcanica che calcarea),
- semidure (arenarie, calcari, travertini),
- dure (dolomie, trachiti, porfidi, gneiss, graniti, marmi, basalti).
Il modulo di elasticità, viene misurato come tangente al diagramma tensione-deformazione,
in corrispondenza del 50% dello sforzo di rottura. La resistenza a compressione dipende dal
tipo di roccia, mentre la resistenza a trazione varia tra 1/15 e 1/40 della resistenza a
compressione
CARATTERISTICHE MECCANICHE DEI MATERIALI LAPIDEI: TUFO
Dal latino tuphos, il tufo è una roccia piroclastica.
Origine:
- vulcanica (cementazione di lapilli, ceneri
e sabbie),
- sedimentaria (tufi pugliesi).
Geometria:
- dimensioni commerciali di circa 30x40x13 cm,
- spessori di murature di 30 o 40 cm,
- possono essere combinati anche col mattone.
Proprietà:
- materiale molto poroso,
- elevate caratteristiche tecniche,
- lavorabilità,
- leggerezza,
- tenacità.
Queste sue caratteristiche variano con la grande varietà dei tufi esistenti, ma anche per lo stesso tipo
di tufo e la stessa cava a seconda del livello da cui è stato estratto.
Modulo di Poisson: ν = 0,15
Modulo di Elasticità: 30000 – 150000 kg/cm2
Peso specifico: tufo vulcanico 1100 - 1700 kg/m3.
Resistenza a compressione dell’ordine dei 40 – 50 kg/cm2. La resistenza a trazione è all’incirca pari ad
1/15 di quella a compressione.
CARATTERISTICHE MECCANICHE DELLE MALTE
I leganti sono quei materiali che per reazione chimica determinano l’unione delle particelle di inerte
dando luogo, insieme alla sabbia ed all’ acqua, alla malta.
I leganti usati nella confezione delle malte sono:
- le calci aeree
- le calci idrauliche
- il gesso
- il cemento.
Le calci sono prodotti della decomposizione dei calcari per azione del calore, per cottura o
calcinazione. Hanno come principale costituente l’ossido di calcio e si distinguono in calci aeree e calci
idrauliche a seconda che la presa avvenga solo all’aria o anche in acqua.
Il cemento è un legante ottenuto per macinazione di clinker e gesso in quantità tali da regolare il processo
di presa. Il clinker è ottenuto dalla cottura di miscele di calcare e argille e altri minerali ed è quindi
composto da silice, ossidi di alluminio, di ferro, di calcio in opportune proporzioni variamente composti tra
di loro.
La sabbia, che costituisce l’ossatura della malta, entra in questa nella proporzione del 65-70% del volume.
E’ costituita da piccolissime particelle di minerali o ghiaie sminuzzate da fiumi e onde marine, oppure
proviene da macinazione di rocce, in maniera artificiale. Le malte migliori sono quelle provenienti da fiumi
o laghi. La sabbia ha il compito di aumentare il volume dell’impasto, facilitare la penetrazione dell’anidride
carbonica nella miscela (buona presa e buon indurimento), e riduce l’entità del ritiro. Per le murature è
usata una sabbia grossa di dimensione compresa tra 0,5 e 1 mm.
Minore è la quantità di acqua presente nell'impasto, maggiori saranno le proprietà dell'impasto, ma minore
è la sua lavorabilità.
CARATTERISTICHE MECCANICHE DELLE MALTE
In base alla natura del legante le malte si distinguono in:
- malte aeree
- malte idrauliche
- malte bastarde o composte.
Secondo il D. M. 96 i tipi di malta sono definiti in relazione alla composizione in volume:
La malta di calce aerea:
-buona lavorabilità,
-resistenza a compressione molto limitata (5 kg/cm2),
- indurimento molto lento,
- sensibilità agli attacchi del gelo e di atmosfere
aggressive.
La malta di calce idraulica:
-fanno presa anche in ambienti non a
contatto con l’aria,
-resistenza a compressione molto limitata
(25 kg/cm2),
La malta bastarde o composte:
Sono formate da due leganti in modo da combinare i vantaggi di un tipo di legante con quelli
dell’altro. Le più comuni utilizzate nella costruzione delle murature sono quelle ottenute
aggiungendo alla calce il cemento per ottenere una maggiore resistenza meccanica (50 kg/cm2) .
CARATTERISTICHE MECCANICHE DELLE MALTE
Le malte romane:
Vitruvio, riportate nel De Architectura.: “Quando la calce sarà spenta bisognerà mescolarla in
questo modo: si metterà una parte di calce con tre parti di sabbia di cava o due di sabbia di fiume o
di mare; queste sono le proporzioni ottimali che potranno essere ulteriormente migliorate se alla
sabbia di mare e di fiume si aggiunge una terza parte di cocci di tegole pestati….
Oltre all’aggiunta di materiale pulverulento ottenuto pestando elementi di cocci e tegole è
sistematico l’uso della pozzolana, pulvis puteolanus, di cui lo stesso Vitruvio decanta le qualità:
“Esiste una specie di polvere che per natura possiede qualità straordinarie….Questa polvere
mischiata con calce e pietre frantumate, rende la muratura talmente stabile che si indurisce non
solo negli edifici normali, ma anche sotto l’acqua”. La pozzolana è una sabbia vulcanica. La
presenza di pozzolana come aggregato rende la malta capace di rapprendere anche in ambiente
umido e di resistere all’acqua e quindi di costituire in forma primitiva la calce idraulica. (Lancaster,
2005).
Le malte cementizie:
Le malte cementizie sono confezionate con vari tipi di cemento, normalmente il tipo 325, e
sono caratterizzate da uno sviluppo rapido della resistenza. Per la composizione di una malta
cementizia per muratura si utilizzano 3 parti in volume di sabbia ed 1 parte di cemento.
La resistenza finale è molto più elevata della resistenza ottenibile nel caso delle malte
idrauliche in quanto risulta pari ad almeno 80 – 100 kg/cm2. Tali malte sono state utilizzate
nelle murature solo a partire dalla seconda metà dell’ottocento.
MISCELE: BOIACCHE DI CEMENTO
Nelle operazioni di iniezione che si effettuano per consolidare le murature le cui malte sono fortemente
impoverite, si utilizzano miscele cementizie composte da parti eguali in peso di cemento e acqua.
Miscela: 100 kg di cemento + 100 l di acqua
Peso specifico del cemento in sacchi: 1600 kg/mc
Volume occupato: (100kg/1600 kg) x 1000 l = 62.5 l
Peso specifico del cemento solido depurato da tutti i vuoti: 2600 kg/mc
Volume occupato: (100kg/2600kg) x 1000 l = 38.5 l
Volume dei vuoti: 62.5 – 38.5 = 24 l
Volume complessivo della miscela: 62.5 + (100 – 24) = 138.5 l
Peso specifico della boiacca: (200/138.5) x 1000 = 1444 kg/mc
Esempio:
Volume di muratura iniettata: 100 mc
Assorbimento del 15%
Volume di boiacca: 15 mc
Consumo di cemento: 15 mc x 1444 kg/mc x 0.5 = 10.83 t