Materiali da costruzione

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Categoria:	Tecnologia Meccanica
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Materiali da costruzione

1. INTRODUZIONE Materiali da costruzione Complesso dei materiali usati in
edilizia, quali inerti, cemento, laterizi, acciaio, vetro e materiali ceramici.
I moderni materiali da costruzione dovrebbero idealmente contribuire a rendere
gli edifici termicamente isolati, confortevoli e salubri per chi vive o lavora
all'interno di essi. Il materiale più usato in assoluto, il calcare o carbonato
di calcio, viene utilizzato come pietra da costruzione e ornamentale, come
materia prima per la produzione dei vari tipi di cemento e come materiale inerte
per costruire strade. Fin dall'antichità, in quelle regioni della Terra in cui
non sono disponibili materiali da costruzione, l'uomo ha imparato a fabbricare
mattoni, modellando l'argilla in blocchi che poi venivano lasciati essiccare al
sole.
2. PROPRIETÀ FISICHE
I metalli sono in genere molto duri e resistenti a diversi tipi di sforzi.
Nonostante le differenze fra un metallo e l'altro siano notevoli, la loro
classificazione avviene esclusivamente in base a proprietà fisiche quali: la
durezza (cioè la resistenza a deformazioni superficiali o abrasioni); la
resistenza a trazione (cioè la resistenza alla rottura); l'elasticità (cioè la
capacità di assumere la forma originaria quando cessa la deformazione); la
malleabilità (cioè la capacità di essere ridotti in lamine sottili senza subire
rotture); la resistenza alla fatica (cioè la capacità di resistere a sforzi
ripetuti); la duttilità (cioè la capacità di venire deformati senza subire
rotture).
3. PROPRIETÀ CHIMICHE
Nella maggior parte dei composti chimici, i metalli hanno stati di ossidazione
positivi, cioè cedono con facilità uno o due elettroni agli atomi a cui si
legano. Sono inoltre caratterizzati da potenziali di ionizzazione relativamente
bassi e possono facilmente trasformarsi in ioni positivi (cationi). Di
conseguenza formano ossidi di tipo basico e possono formare sali, come cloruri,
solfuri e carbonati.
4. PROPRIETÀ MECCANICHE DEI MATERIALI
Sottoposti a sollecitazioni esterne come la tensione, la compressione, la
torsione, la piegatura e il taglio, i materiali solidi rispondono con
deformazioni elastiche, deformazioni permanenti o rotture. Se sono prolungate
nel tempo, queste sollecitazioni hanno come effetto lo scorrimento plastico e la
fatica.
La tensione è una forza di trazione: ne è un esempio la forza che agisce su un
cavo che sorregge un peso. Sotto tensione, generalmente un materiale si allunga,
ma torna alla lunghezza originaria quando si sospende la sollecitazione, se
questa non ha superato il limite di elasticità del materiale stesso. Se la
tensione ha superato il limite, il materiale resta deformato o, se la
sollecitazione è ancora più forte, si rompe.
La compressione consiste in una pressione che provoca una diminuzione di volume.
In un materiale sottoposto a piegatura, taglio o torsione agiscono
contemporaneamente sollecitazioni di tensione e di compressione. In una barra
sottoposta a piegatura, ad esempio, un lato è soggetto a tensione e quello
opposto a compressione.
Lo scorrimento plastico è una lenta deformazione progressiva e permanente che si
verifica in un materiale sottoposto a una sollecitazione uniforme e duratura,
specialmente in presenza di alte temperature. Esempi di scorrimento plastico
sono il graduale allentamento dei bulloni, l'accentuazione della campanatura dei
cavi a lunga campata e le deformazioni che insorgono in vari componenti di
macchine e di motori. Lo scorrimento plastico prolungato nel tempo può portare
alla rottura del materiale, ma in molti casi si arresta al punto in cui la
sollecitazione che lo ha provocato viene compensata dalla deformazione stessa.
La fatica, una frattura progressiva che avviene oltre il limite di elasticità
del materiale, solitamente si verifica quando una parte meccanica è soggetta a
sollecitazioni ripetute o cicliche (ad esempio le vibrazioni). Con alcuni
materiali, ad esempio le leghe di titanio, la fatica può essere evitata
mantenendo la sollecitazione ciclica sotto un certo livello. In genere però il
cedimento del materiale può verificarsi in tempi brevi, anche se la
sollecitazione massima non supera il limite di elasticità. Nella fatica non
appaiono deformazioni evidenti, ma si sviluppano microfratture localizzate che
si propagano nel materiale, finché l'area della sezione trasversale rimasta
integra non può più sostenere la sollecitazione massima.
La conoscenza delle sollecitazioni da trazione, dei limiti di elasticità e della
resistenza dei materiali allo scorrimento plastico e alla fatica è di estrema
importanza in numerosi settori dell'industria e dell'ingegneria.