Quando si sceglie un pavimento, soprattutto in presenza di un sistema di riscaldamento a pavimento, è fondamentale considerare le proprietà tecniche dei materiali. Le prestazioni tecniche sono importanti quanto l'aspetto estetico, e la resistenza meccanica è una di queste.
Piastrelle e Prestazioni: Resistenza Meccanica
Tra le diverse prestazioni di una piastrella, la "resistenza meccanica" merita una particolare attenzione. La letteratura di settore classifica le caratteristiche meccaniche in due grandi categorie: le caratteristiche massive e quelle superficiali, distinguendo in sostanza quelle che coinvolgono la piastrella nella sua interezza (massa) da quelle che ne interessano solo la superficie di esercizio.
Ci concentreremo sui metodi di determinazione della resistenza a flessione che ci consentono di trovare il carico di rottura a flessione.
Resistenza alla Flessione: Cos'è?
La resistenza alla flessione, o modulo di rottura a flessione R, è un parametro caratteristico di ogni materiale e corrisponde alla massima tensione che un provino del materiale stesso, sottoposto ad una crescente sollecitazione di flessione in condizioni e con procedure ben definite, può sopportare prima di rompersi.
A differenza dei metalli, la ceramica non è in grado di deformarsi plasticamente. Una piastrella oppone resistenza alla flessione conservando la propria rigidità fino ad arrivare, con l'aumento progressivo dello sforzo, alla frattura.
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Resistenza a Flessione e Porosità
La resistenza a flessione è una caratteristica del materiale che costituisce la piastrella e viene controllata per verificare la correttezza del processo produttivo adottato, in relazione al raggiungimento del voluto grado di consistenza e compattazione.
La resistenza a flessione è tanto maggiore quanto più basso è l'indice di assorbimento d'acqua. Le piastrelle in grès porcellanato sono più resistenti (proprio perché meno porose) rispetto a prodotti del passato, come le monocotture o le bicotture.
Durezza di una Piastrella
La durezza è la "resistenza di un materiale alla deformazione plastica localizzata". Una piastrella da pavimento in grès potrebbe essere più dura della pentola che, cadendo, la rompe. La pentola, costituita da metallo, subisce infatti una "deformazione plastica" nel punto in cui impatta con il pavimento mentre la piastrella subisce una frattura.
Nei ceramici i legami tra atomi sono di tipo ionico e/o covalente, rendendo particolarmente difficile l'allontanamento definitivo degli stessi.
Carico di Rottura a Flessione
Il carico di rottura a flessione è il carico che, applicato in condizioni e con modalità definite, porta alla rottura della piastrella sottoposta a prova. Il carico di rottura tende ad aumentare all'aumentare del modulo di rottura del materiale e dello spessore della piastrella.
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Il carico di rottura delle piastrelle posate in opera (incollate) è di gran lunga superiore a quello rilevato in laboratorio sulla sola piastrella, grazie al contributo del massetto e del solaio su cui le piastrelle appoggiano.
Elementi che Influenzano la Resistenza
La presenza di tagli o fori indebolisce la lastra in ceramica. La frattura nelle piastrelle è una divisione in due o più parti a seguito della rottura dei legami che tengono uniti tra di loro atomi o molecole. Le rotture delle piastrelle vengono definite "fratture fragili" perché il materiale si rompe senza deformazione plastica.
Le fratture delle piastrelle sono generalmente piuttosto regolari, danno luogo a delle linee curve piuttosto precise.
Metodo di Misura della Resistenza
La piastrella viene collocata su due sostegni ed un carico crescente viene applicato al centro della piastrella. Il carico statico viene applicato in modo uniforme e con incremento costante, fino ad ottenere la rottura della piastrella. Si registra il carico di rottura F e si calcola il modulo di rottura attraverso una formula specifica.
Se sottoponiamo una serie di piastrelle dello stesso lotto produttivo il carico di rottura dovrebbe fornire valori abbastanza vicini tra di loro. In realtà micropori ed inclusioni provocano rottura, diminuendo la resistenza intrinseca.
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La prova va ripetuta su più campioni della stessa piastrella per ottenere un valore medio e una varianza.
Quali Fattori Influenzano la Resistenza?
Il modulo di rottura tende ad aumentare all'aumentare della compattezza, ovvero al diminuire della porosità. Ad esempio, un raddoppio dello spessore porta, a parità di ogni altra condizione, ad un carico di rottura incrementato di quattro volte!
Una piastrella realizzata con materie prime di bassa qualità, non ben macinate, pressate malamente e cotte con tempi e temperature insufficienti darà origine a grès porosi, con presenza di difetti nel corpo della piastrella che potranno dar luogo a fratture nonostante l'alto spessore.
Di seguito, un esempio di come lo spessore influisce sulla resistenza alla rottura:
| Spessore Piastrella | Forza Necessaria per la Rottura |
|---|---|
| 6 mm | > 700 Newton |
| 10 mm | > 1300 Newton |
Che Spessore Scegliere?
In ambienti nei quali sono previste condizioni di esercizio con sollecitazioni meccaniche massive molto gravose, è consigliabile orientarsi su piastrelle ad alto spessore, tenendo conto che esistono piastrelle che, a parità di spessore, hanno resistenze meccaniche (e costi) molto differenti.
È importante rivolgersi al proprio progettista o al negozio di piastrelle di fiducia e chiedere la scheda tecnica del grès per ottenere queste informazioni.
Importanza della Posa in Opera
Bisogna tenere conto della determinante collaborazione alla resistenza alle sollecitazioni meccaniche che la piastrella riceve dagli strati (massetto, sottofondo, solaio) ad essa collegati. Vanno fatti i controlli sul massetto prima di posare e vanno poi adottate tutte le possibili attenzioni per la perfetta posa in opera delle piastrelle. In particolare va consigliata la tecnica della doppia spalmatura curando di vibrare la piastrella per eliminare l'aria al di sotto.
Resistenza all'Impatto
La resistenza all'impatto, definita anche resilienza, è la capacità della piastrella di subire un urto per la caduta di corpi solidi senza manifestare alterazioni irreversibili come rotture, fessurazioni o distacchi di materiale. La limitata attitudine delle piastrelle a resistere agli urti violenti è riconducibile alla fragilità propria del materiale.
A differenza della resistenza alla flessione che è una prova statica, la resistenza all'urto è una prova dinamica: il peso non viene incrementanto lentamente ma impatta sulla superficie in un tempo rapidissimo. Questo test ci aiuta a capire come la nostra piastrella resiste alla caduta di oggetti come bicchieri, pentole, attrezzi...
Per esempio, se dobbiamo posare una piastrella nel garage di casa e se all'interno del garage facciamo piccoli lavori di bricolage è importante che la piastrella abbia una resistenza alla caduta (di attrezzi) elevata.
Test di Resistenza agli Urti
Anche per la valutazione della resistenza all'impatto esistono dei test le cui modalità di svolgimento sono dettate da specifiche norme Uni. In estrema sintesi la prova consiste nel far cadere da una certa altezza una biglia di acciaio, di dimensioni e peso determinati, sulla superficie della piastrella. Anche in questo caso la prova da laboratorio ci darà un'idea della resistenza della singola piastrella, ben diversa da quella di una piastrella ben incollata sul massetto.
Calore Specifico e Riscaldamento a Pavimento
Il riscaldamento a pavimento è un sistema di riscaldamento invisibile e sempre più diffuso poiché garantisce un ottimo comfort e consente, in molte circostanze, un notevole risparmio energetico. La scelta di un pavimento può influire sulla resa dell’impianto di riscaldamento. La conducibilità termica di un materiale si misura in Watt per Metro Kelvin.
Il grès porcellanato ha una conducibilità termica pari circa a 1,3 W/(mK), mentre il parquet stratificato incollato ha una conducibilità termica pari a circa 0,16 W/(mK). Di per sé questi valori non dicono molto.
Il dimensionamento e la progettazione di un impianto di riscaldamento a pavimento dipendono da una molteplicità di fattori. Noto il fabbisogno di calore di picco dell’ambiente da riscaldare - valore che dipende da molti fattori: la superficie, l’altezza, la tipologia di edificio, l’orientamento, la temperatura degli ambienti attigui, il posizionamento geografico, ecc.
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