Materiale Idraulico: Massa e Tipologie

Nel mondo delle costruzioni, i materiali idraulici svolgono un ruolo fondamentale, fornendo resistenza, durabilità e stabilità alle strutture. Tra questi, il cemento e la calce sono tra i più utilizzati, ma anche le tubazioni e i raccordi meritano una particolare attenzione. Approfondiamo le diverse tipologie di questi materiali e le loro caratteristiche.

Cemento

Dal latino caementum (verbo caedo: tagliare in pezzi), indicava il rottame di pietra usato per confezionare il calcestruzzo. Divenuto cementum nel tardo Medioevo, assunse il significato di tutto il conglomerato e, alla fine del Settecento, quello attuale del solo legante idraulico. Il cemento Portland fu inventato nel 1824 in Inghilterra da J. Aspdin.

Il cemento è una polvere ottenuta dalla miscela di silicati di calcio e alluminati di calcio, ottenuti dalla cottura ad alta temperatura di calcare e argilla oppure di marna, finemente macinati e addizionati con gesso per ritardare la presa. La polvere di cemento, se mescolata con acqua, produce una massa facilmente modellabile, che in poche ore si rapprende (presa) e che nel giro di un giorno assume la rigidità tipica di una pietra naturale, capace di resistere a elevate sollecitazioni meccaniche (indurimento).

Alla base di quasi tutti i cementi in circolazione vi è il cemento Portland, che è anche il più utilizzato. In base alla resistenza alla compressione, tutti i tipi di cemento vengono classificati in base alla resistenza alla compressione.

Calce

Esistono diversi tipi del legante calce: la calce aerea, che indurisce solo all’aria e la calce idraulica, che indurisce anche sott’acqua e, una volta indurita, resiste al contatto con l’acqua stessa.

Le calci aeree sono il prodotto della cottura, a una temperatura di 900-1000 °C, del carbonato di calcio, costituente fondamentale delle rocce calcaree. Sono presenti sempre altri componenti quali carbonato di magnesio, argilla e composti del ferro. Le calci aeree possono essere magre o grasse, in dipendenza dei materiali di partenza e della insufficiente o troppo spinta cottura.

Tipologie di Calce

• Calce viva in zolle: Per essere utilizzata come legante deve essere “spenta”, ossia idratata per aggiunta di un eccesso di acqua. Tale sistema era usato soprattutto nel passato. L’acqua è assorbita dalla massa che si gonfia e si screpola, raggiungendo una temperatura di oltre 100 °C. Quando l’acqua assorbita è sufficiente per il completo spegnimento, l’impasto assume l’aspetto di una poltiglia lattiginosa (latte di calce) che, lasciata raffreddare e sedimentare, si trasforma in una massa bianca, plastica e untuosa. Lo spegnimento si conclude con una stagionatura della massa in apposite vasche, in cui il grassello è ricoperto da sabbia per ridurre il contatto con l’aria, e la susseguente formazione di carbonato. Nel caso in cui l’idratazione sia incompleta, essa continua quando il materiale è in opera, provocando rigonfiamenti localizzati. Questi difetti, noti come bottaccioli o calcinaroli, sono tipici degli intonaci realizzati con calce non perfettamente spenta.
• Calce idrata in polvere: Si ottiene spegnendo la calce viva in stabilimento con una quantità stechiometrica di acqua, nei cosiddetti idratatori. L’esotermicità della reazione permette di ottenere un prodotto finale consistente in una massa secca polverulenta.
• Calce idrata o calce spenta: può derivare anche dalla calce viva magnesiaca e allora sarà una calce idrata magnesiaca.
• Calce idraulica commerciale o cementino: miscela costituita dal 10-15% di cemento portland e dall’85-90% di calcare.
• Grassello: È una dispersione in acqua di cristalli di idrossido di calcio. Questi, per la loro piccolissima dimensione, impartiscono alla pasta plasticità e una caratteristica untuosità al tatto.

Utilizzo della Calce

L’indurimento degli impasti, nei quali il legante è costituito da calce idrata o dal grassello, è provocato dalla carbonatazione degli idrossidi ad opera dell’anidride carbonica dell’aria. Il prodotto dell’indurimento è costituito da carbonato di calcio e da carbonato basico di magnesio, se la calce è di tipo dolomitico.

Affinché la calce idrata possa manifestare le proprietà leganti, occorre che essa sia posta in opera in strati molto sottili e dispersa in una ragguardevole quantità di sabbia. Si impiega perciò sempre in malta sia per lavori di intonaci sia per legare pietre da costruzione. Nella malta il grado di carbonatazione è maggiore e il ritiro è molto ridotto in quanto gli elementi lapidei si contrastano mutuamente.

L’indurimento dell’impasto avviene perché la fase acquosa si satura in idrossido di calcio. Dal velo liquido che riveste i granuli, si separano i cristalli di carbonato neo-formati. Essi sono dotati di buon potere di aderenza sia verso gli elementi lapidei sia tra loro, costituendo il mezzo cementante del prodotto indurito.

Anche se la composizione della malta è corretta, la resistenza meccanica a compressione del manufatto indurito è soltanto di 0,7-1,5 MPa. La scarsa resistenza delle malte è imputabile alla ridotta penetrazione della carbonatazione. Sull’entità di questa hanno notevole influenza le condizioni ambientali. Quando l’ambiente è molto secco o molto ventilato, o la temperatura esterna è troppo elevata, l’indurimento è scadente.

Nella costruzione di murature è necessario saturare con acqua, prima della messa in opera, i laterizi o la pietra, nel caso che questa sia porosa, per impedire che sia sottratta acqua alla malta per capillarità.

Di maggiore importanza, ai fini pratici, sono le malte ternarie costituite da calce, gesso, sabbia o da calce, cemento portland e sabbia. In entrambe la calce ha la funzione di migliorare la “scorrevolezza” dell’impasto. Nei climi freddi, al di sotto di 5°C o quando si prevedono abbassamenti bruschi di temperatura, si preferisce impiegare miscele più ricche di cemento in modo che, già alle brevi stagionature, si raggiungano buone resistenze meccaniche.

La calce magnesiaca, laddove disponibile, è utilizzata più spesso di quella calcica: essendo più scorrevole permette una più rapida lavorazione, con contenimento dei costi della manodopera.

Calce Idraulica

La calce idraulica possiede discrete proprietà idrauliche, le sue malte cioè possono venire in contatto con l’acqua, senza disciogliersi. Le calci idrauliche sono ottenute per cottura a 900-1000 °C di miscele di calcari argillosi. Il prodotto ottenuto contiene: CaO, C2S e alluminati. Parte del C2S si ritrova sotto forma di polvere fine. Pertanto, dopo aver allontanato questa frazione, il prodotto rimanente è spento con acqua, in quantità stechiometricamente controllata, in modo da trasformare la CaO in calce idrata.

Per la presenza di prodotti in grado di reagire con l’acqua, lo spegnimento della calce idraulica è eseguito aggiungendo solo la quantità di acqua necessaria a trasformare l’ossido nel corrispondente idrossido di calcio. Se, infatti, anche il silicato e l’alluminato di calcio fossero idratati durante lo spegnimento, essi non potrebbero poi esplicare le loro caratteristiche idrauliche in fase di impiego.

Poiché il comportamento idraulico aumenta con il contenuto di C2S e di alluminati, in altri termini al crescere della quantità di silice e allumina, la calce idraulica è valutata per mezzo dell’indice di idraulicità i, variabile in genere tra 0,1 e 0,5, e definito come rapporto fra le percentuali in peso della silice, dell’allumina e dell’ossido di ferro rispetto a quelle della calce e della magnesia.

Per una calce eminentemente idraulica, cioè con un indice di idraulicità prossimo a 0,5, i valori della resistenza a compressione dopo 28 giorni sono 5-10 MPa. Le calci idrauliche danno malte grasse e plastiche, facili da mettere in opera. La presa è lenta e ciò rappresenta un inconveniente. Le malte diventano impermeabili a tempi lunghi per stagionatura in ambienti umidi o quando sono immerse in acqua. Si possono preparare anche calci idrauliche pozzolaniche o di altoforno.

Si trovano in commercio, sotto il nome di calce idraulica (cementino), anche prodotti che sono ottenuti adulterando il cemento portland con una notevole quantità di calcare macinato a finezza di cemento e con aggiunte di additivi plastificanti-aeranti.

Calce Idraulica Naturale NHL5

Estratta e ottenuta da cave di proprietà del Gruppo Miniera San Romedio, la calce idraulica naturale NHL5 è l’alleata perfetta per ogni tipo di intervento, dal consolidamento alla deumidificazione degli edifici storici, proprio perché tra le tre tipologie e classi (NHL2, NHL3.5 e NHL5), la calce idraulica naturale NHL5 è la più duratura, caratterizzata anche da una maggiore resistenza meccanica.

La normativa di riferimento 459-1 del 2010, differenzia le calci idrauliche naturali NHL in tre tipologie e classi, con differenti parametri fisici e chimici. Le resistenze meccaniche delle tre classi: NHL 2 - NHL 3,5 ed NHL 5 sono influenzate dalla presenza naturale di calce libera all’interno del legante finito. Questo materiale unico favorisce l’assenza di reattività ai Sali, evitando così la formulazione di sottoprodotti di reazione dannosi. Inoltre, questa calce ha un basso calore di idratazione, che diminuisce gli stress termici alla muratura esistente durante l’applicazione.

Parliamo quindi di un legante idraulico a basso modulo elastico, se confrontato con il cemento Portland e compatibile con gli edifici e le materie esistenti su cui siamo chiamati ad eseguire interventi conservativi.

Materiali Leganti per la Costruzione

I materiali leganti sono tutti quei materiali che, una volta impastati con acqua e sabbia, generalmente in una piccola betoniera, formano le famose malte. Queste vengono poi utilizzate per “incollare” tra loro mattoni o pietre durante la fase di costruzione. I leganti si differenziano dai cosiddetti collanti per la loro capacità di mutare consistenza da semi liquida a solida.

I leganti si dividono in 2 categorie principali: leganti aerei e i leganti idraulici. La differenza è presto detta: i primi si induriscono solamente a contatto con l’aria, mentre i secondi anche in acqua.

• Alcuni esempi di leganti aerei: calce aerea, argilla, cemento magnesiaco, gesso.
• Alcuni esempi di leganti idraulici: calce idraulica e cemento.

Le pareti esterne di un edificio, ad esempio, non sono mai al sicuro da piogge e sarebbe veramente deludente vedere la propria malta, creata con leganti aerei, "sciogliersi" dopo una leggera pioggia fuori stagione. Per le zone interne, invece, non c’è alcun rischio nell’uso di leganti aerei.

Materiali Leganti Più Comuni

• Cemento: Il cemento è il materiale legante più ampiamente utilizzato. È costituito principalmente da cemento Portland, che è una miscela di clinker di cemento, gesso e materiali di riempimento. Quando viene mescolato con acqua, il cemento si indurisce e forma una massa solida che collega e tiene insieme gli altri materiali da costruzione. È utilizzato per la produzione di calcestruzzo, malta e intonaco.
• Calcestruzzo: Il calcestruzzo è una miscela di cemento, aggregati (come sabbia e ghiaia) e acqua. È un materiale da costruzione versatile e resistente, ampiamente utilizzato per la realizzazione di fondamenta, pilastri, pareti e pavimenti. Il cemento agisce come il legante che tiene insieme gli aggregati.
• Gesso: Il gesso è un materiale legante comunemente utilizzato per la costruzione di pareti e soffitti interni. Viene miscelato con acqua per formare una pasta che può essere applicata su superfici come mattoni, blocchi di calcestruzzo o cartongesso. Una volta asciutto, il gesso indurisce e fornisce una finitura solida e liscia.

Tipologie di Malta

Nella sezione calce di Bricoman è disponibile il cemento Portland 32,5, senza dubbio la tipologia di cemento più apprezzata ad oggi. Ci sono molti leganti diversi per fare la malta. Se cambia il legante, cambia di conseguenza anche la tipologia di malta. Questa classe di malta è l’ideale per i lavori di "rasatura" o "lisciatura", ovvero i lavori di realizzazione di un intonaco per interni molto fine.

Tubazioni e Raccordi

I raccordi sono elementi essenziali per la costruzione di un impianto idraulico. I raccordi che si trovano sul mercato sono di diversa fattura e normalmente vengono forniti in gamme complete che permettono l'unione tra due tubazioni (raccordi dritti, intermedi dritti e a gomito) o tra tre tubazioni (raccordi a tee) o ancora tra tubazione ed altro elemento dell'impianto come collettore, radiatore o punto acqua (raccordi di collegamento, a gomito con flangia).

I materiali con i quali vengono prodotti i raccordi possono essere di natura metallica, ferrosa (ghisa, acciaio inox, ferro zincato) e non ferrosa (rame, ottone), o di natura plastica (PVC, polietilene con o senza reticolazione, polipropilene).

Esistono aziende che si impegnano ad offrire al mercato prodotti che superano i parametri minimi richiesti dalle Norme ed in questo caso vengono considerati prodotti di eccellenza. E come in ogni sistema equipotenziale dall'altra parte esistono altrettante aziende che non rispettano i requisiti minimi richiesti dalla Comunità Europea e commercializzano prodotti non a norma.

Tipologie di Tubi

Esistono diversi tipi di tubi, sia per il loro utilizzo che per i tipi di materiali di cui sono fatti; Possono essere utilizzati per condurre gas, acqua, cavi elettrici, scaricare lo scarico, ecc. A seconda del materiale con cui sono realizzate le diverse tipologie di tubi e del loro diametro, è possibile utilizzarlo per drenare, alimentare o trasportare diverse risorse energetiche come quelle già citate, vengono addirittura utilizzate per il trasporto di idrocarburi.

Per i professionisti dell’impianto idraulico, utilizzare un tubo in rame non sarà mai lo stesso che utilizzare un tubo in PVC o CPVC, poiché hanno tutte capacità diverse che sono determinate soprattutto dalla temperatura dei fluidi che andranno ad alimentare o scaricare. Quando invece il liquido trasportato è olio, il termine utilizzato per questo tipo di tubo è oleodotto e, ovviamente, ha caratteristiche molto diverse da quelle dei tubi utilizzati nelle case o negli edifici.

Classificazione dei Tubi in Base al Materiale

Le diverse tipologie di tubi possono essere classificate in base al materiale con cui sono state realizzate e questo, a sua volta, determina l’uso per il quale sono state progettate.

• Tubi specializzati
• Tubo di cucitura
• Tubo d’acciaio
• Tubo di acciaio inossidabile
• Tubi di rame
• Tubo in polietilene
• Tubo in polietilene ad alta densità
• Tubo strutturale
• Tubo zincato
• Tubo meccanico
• Tubo senza saldatura
• Tubi metallici
• Tubi di plastica
• Tubi pex
• Tubo di conduzione
• Tubo zincato
• Tubi in alluminio
• Tubi di cemento
• Tubi strutturali

Tubi di Plastica

Sono tubi che puoi utilizzare nelle abitazioni per fornire o drenare fluidi come rifiuti di ogni tipo e acqua o come tubo di ventilazione. Tra i diversi tipi di tubi in plastica vi sono quelli realizzati in PVC e utilizzati per l’alimentazione e lo scarico dell’acqua. Essendo realizzati in materiale infiammabile, non sono adatti a contenere liquidi che hanno temperature molto elevate.

• Tubi in cloruro di polivinile clorurato (CPVC): sono utili per il convogliamento di liquidi con temperature elevate, quindi è possibile utilizzarli per fornire acqua fredda o calda. La diversità di usi che si può dare a questo tipo di tubo è ampia poiché il suo diametro è simile a quello dei tubi di rame.
• Tubi in polietilene reticolato (PEX): resistono a temperature molto elevate e possono essere utilizzati in caldaie e impianti termoelettrici.
• Polypipe: sono spessi, di colore nero, e si possono utilizzare per trasportare l’acqua con un sistema ad alta pressione quindi sono ottimi per lo scarico o l’erogazione dell’acqua negli edifici.

Tubi Metallici

I tubi di rame sono un prodotto della rivoluzione industriale alla fine del 19° secolo che iniziò ad essere utilizzato nelle costruzioni all’inizio del 20° secolo, e furono usati in massa dal 1950. Esistono diversi tipi di tubi in rame che servono per l’approvvigionamento idrico di casa-stanza e uffici o aziende di vario genere. Sono stati utilizzati per reti di tubazioni interrate con la protezione richiesta in base alle condizioni del luogo e della struttura in cui viene utilizzato. Nel tempo è stato dimostrato che il rame con cui viene fabbricato questo tipo di tubo facilita la vita di alcuni vermi e forma minerali, per cui non sono proprio convenienti o salutari da utilizzare per le tubazioni dell’acqua potabile senza le relative previsioni. Le industrie utilizzano tubi di rame per trasportare energia, in particolare per l’acqua e il vapore, nonché per i prodotti petrolchimici. I diametri di questi tipi di tubi sono: M, L e K.

• Tubi in acciaio: possono essere utilizzati nella costruzione di abitazioni e locali commerciali, oltre che negli hotel, anche se risulta che l’acciaio è molto pesante e permette l’accumulo di minerali che negli anni diventano un tappo. È anche ampiamente utilizzato per i dispositivi antincendio, ma richiede una manutenzione preventiva. I tubi domestici che forniscono gas sono generalmente realizzati in acciaio o rame. È possibile utilizzare i tubi in acciaio per lo scarico dell’acqua già utilizzata e per l’approvvigionamento dell’acqua per la pulizia e il giardinaggio, anche se la durata non è delle migliori poiché l’acciaio si corrode se esposto alle condizioni ambientali naturali.
• Tubi in acciaio inox: vengono utilizzati quando vengono utilizzati per movimentare liquidi con molti sali, soprattutto nella costruzione di attrezzature navali e nelle costruzioni costiere, poiché non arrugginiscono come farebbe il normale acciaio con l’acqua di mare.
• Tubi zincati: sono perfetti per prevenire l’ossidazione del metallo e poiché essendo zincati prevengono la rapida corrosione, consentendo di effettuare una manutenzione preventiva nel caso in cui si notino processi di ossidazione nel metallo con cui questo tipo di tubo viene fabbricato.

Tubi PEX (Polietilene Reticolato)

Quando si tratta di progetti idraulici, una scelta sbagliata può portare a riparazioni più frequenti, a causa, tra le altre cose, di perdita di pressione dell’acqua, usura, rottura e perdite d’acqua nelle giunture. Uno dei materiali disponibili sul mercato per gli impianti idraulici sono i tubi PEX, ovvero tubi in Polietilene Reticolato.

Il polietilene reticolato (PEX) è un materiale plastico utilizzato per produrre sistemi di tubazioni per l'approvvigionamento idrico. Questo prodotto offre numerosi vantaggi rispetto ai tubi in rame, PVC e acciaio zincato.

Vantaggi dei Tubi PEX

• Flessibilità: PEX è flessibile, i tubi PEX consentono una buona flessione, riducendo il numero di collegamenti (ad esempio gomiti) utilizzati nella costruzione dell'impianto idrico della casa.
• Resistenza alla corrosione: Non presentano i rischi di corrosione comuni ai tubi metallici, soprattutto la corrosione bimetallica, causata dalla presenza di due metalli.
• Resistenza alle variazioni di temperatura: Questi tubi sono molto resistenti alle variazioni di temperatura, sopportando temperature costanti di 95°C e picchi occasionali di 110°C per 48 ore.
• Riduzione del rischio di perdite e perdite.
• Leggerezza: Sono tubi molto leggeri, il che facilita il trasporto, lo stoccaggio e l'installazione.
• Minimo spreco: Il materiale viene fornito in rotoli ed i tubi possono essere tagliati per adattarsi all'installazione, evitando sprechi e riducendo i costi.

Installazione dei Tubi PEX

I tubi PEX devono essere installati solo in luoghi in cui possono essere protetti da eventuali danni. Devono essere tenuti lontani da fiamme dirette o calore estremo e non possono essere esposti alla luce UV diretta o indiretta poiché questa radiazione indebolisce il materiale. Possono anche essere danneggiati da elevate concentrazioni di cloro. Non possono essere installati in terreni contaminati. Nell'installazione non è possibile utilizzare prodotti a base di olio.

L'assemblaggio delle tubazioni in pex è abbastanza semplice. Per tagliare il tubo alla dimensione richiesta, vengono utilizzate le forbici tagliatubi. Un alesatore o una pressa vengono utilizzati per allargare il tubo per accogliere la connessione. Per realizzare i collegamenti si utilizza uno specifico attrezzo che fa scorrere la fascetta metallica sul tubo, generando una tenuta meccanica tra il tubo e il raccordo. È sufficiente un semplice controllo ad occhio nudo per valutare la buona riuscita dell'installazione.

Costo dei Tubi PEX

Il prezzo dei tubi PEX dipende dalla marca e dal fornitore, ma la variazione maggiore dipende dal loro diametro. A titolo informativo possiamo dirvi che un rotolo da 100 metri, con il diametro più comune di 16 millimetri e uno spessore di 2 millimetri, costa circa 501 Euro.

Tabella Riassuntiva Tipologie e Caratteristiche dei Tubi

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