La durezza è una proprietà fondamentale dei materiali da costruzione, che ne determina la resistenza all’abrasione, all’usura e, in parte, agli urti. Capire come viene misurata e quali sono i valori tipici per laterizi, cementi e pietre è essenziale per scegliere il materiale più adatto a ogni specifica applicazione edilizia.
Non serve solo per ingegneri e ehm cosi lì, architetti, ma anche per chi in casa deve decidere se ha in mano lo strumento necessario per un piccolo intervento, se deve scegliere fra tagliare o spaccare con uno scalpello apposta, oppure se è il caso di chiamare un esperto per fare il lavoro.
Concetto di Durezza
In generale, la durezza di un materiale è la sua capacità di resistere alla deformazione plastica permanente, come graffi, indentazioni o abrasioni, causata da una forza applicata. Esistono diverse scale di durezza, ognuna basata su principi di misurazione differenti, ma tutte mirano a quantificare questa importante proprietà.
Scale di Durezza Comuni nell’Edilizia
Nel campo dell’edilizia e dei materiali si devono effettuare spesso prove molto specifiche , perché una durezza di un certo profilo potrebbe risultare il punto debole per un’installazione. Le scale di durezza più usate o a cui si fa riferimento includono:
- Scala di Mohs: È una scala di durezza relativa, basata sulla capacità di un minerale di graffiarne un altro. Va da 1 (talco) a 10 (diamante). È più usata per i minerali naturali, ma offre un’indicazione generale sulla durezza superficiale di alcune pietre.
- Durezza Brinell (HB): Misura la resistenza di un materiale all’indentazione di una sfera di acciaio o carburo di tungsteno. È adatta per materiali relativamente teneri e mediamente duri.
- Durezza Rockwell (HR): Misura la profondità di penetrazione di un indentatore (cono di diamante o sfera d’acciaio) sotto un carico specifico. Esistono diverse scale Rockwell (es. HRA, HRB, HRC) a seconda del tipo di indentatore e carico, adatte a materiali di diverse durezze.
- Durezza Vickers (HV): Misura la resistenza di un materiale all’indentazione di un penetratore piramidale a base quadrata di diamante. È adatta per materiali molto duri e strati sottili.
- Resistenza a Compressione: Sebbene non sia una misura diretta di durezza nel senso stretto, la resistenza a compressione è strettamente correlata alla capacità di un materiale di sopportare carichi senza schiacciarsi e, indirettamente, alla sua compattezza e robustezza. Per i materiali porosi come i laterizi e alcuni cementi, è un parametro fondamentale.
- Resistenza all’Abrasioni: Specificamente per pavimentazioni o superfici soggette a usura, vengono effettuate prove di abrasione che misurano la perdita di massa o spessore dopo un certo numero di cicli di sfregamento.
Durezza di Laterizi
I laterizi, come mattoni e tegole, sono prodotti ceramici ottenuti dalla cottura di argilla. La loro durezza è influenzata dalla composizione dell’argilla, dalla temperatura di cottura e dal grado di sinterizzazione.
- Resistenza a Compressione: È il parametro più rilevante per i laterizi strutturali, variando tipicamente da 5 MPa a oltre 40 MPa per laterizi comuni e fino a 80 MPa per laterizi ad alte prestazioni. Una maggiore resistenza a compressione indica generalmente una maggiore densità e, di conseguenza, una migliore resistenza all’usura.
- Durezza superficiale: A seconda del grado di cottura, i laterizi possono avere una durezza superficiale che li rende resistenti ai graffi. Laterizi “faccia a vista” ben cotti tendono a essere più duri e meno porosi, offrendo una migliore resistenza all’abrasione.
Durezza dei Cementi e Calcestruzzi
Il cemento, da solo, è una polvere che, miscelata con acqua, forma una pasta che indurisce. Il calcestruzzo è una miscela di cemento, aggregati (sabbia e ghiaia) e acqua. La durezza del calcestruzzo è un risultato della durezza dei suoi componenti e del legame che si crea.
- Resistenza a Compressione: È il parametro chiave per il calcestruzzo, con valori che vanno tipicamente da 20 MPa a oltre 100 MPa per calcestruzzi speciali. La resistenza aumenta con il tempo di maturazione.
- Durezza superficiale: La superficie del calcestruzzo può essere relativamente tenera nei primi giorni, ma aumenta significativamente con la maturazione. Per applicazioni che richiedono elevata resistenza all’abrasione (es. pavimenti industriali), si usano trattamenti superficiali indurenti o additivi che migliorano la durezza. La scala di Mohs per il cemento indurito si aggira spesso tra 5 e 7, a seconda della miscela e della cura.
- Prove di Indentazione: Possono essere usate per valutare la durezza superficiale di calcestruzzi, in particolare in contesti di controllo qualità o valutazione di degrado.
Durezza delle Pietre Naturali
Le pietre naturali usate in edilizia (graniti, marmi, travertini, arenarie, ecc.) presentano una vasta gamma di durezze, direttamente correlate alla loro composizione mineralogica e alla struttura cristallina.
- Scala di Mohs: È particolarmente utile per le pietre.
- Marmi e Travertini: Tipicamente Mohs 3-4, il che li rende suscettibili ai graffi e all’abrasione in aree ad alto traffico.
- Arenarie: Variabili, spesso Mohs 6-7, a seconda del legante e della granulometria.
- Graniti, Basalti e Porfidi: Generalmente molto duri, con valori di Mohs compresi tra 6 e 8. Queste pietre sono ideali per pavimentazioni esterne e rivestimenti soggetti a forte usura.
- Resistenza all’Abrasioni: Per le pavimentazioni lapidee, vengono effettuate prove specifiche per misurare la resistenza all’abrasione, che quantificano la perdita di spessore. Graniti e porfidi eccellono in queste prove.
Tabella Comparativa della Durezza dei Materiali Edilizi
| Materiale | Scala di Durezza Rilevante | Valori Tipici | Note |
| Laterizi | Resistenza a Compressione | 5 MPa – 40 MPa (comuni); fino a 80 MPa (speciali) | Durezza superficiale correlata al grado di cottura e alla densità. |
| Durezza Superficiale | N/A (valutata qualitativamente) | Resistenza ai graffi dipende dalla cottura. | |
| Cementi/Calcestruzzi | Resistenza a Compressione | 20 MPa – 100 MPa+ | Aumenta con la maturazione. |
| Scala di Mohs | 5 – 7 (per cemento indurito) | Varia in base alla miscela e alla cura. | |
| Durezza Rockwell/Vickers | Variabile (per valutazioni superficiali) | Usata per controllo qualità o degradazione. | |
| Pietre Naturali | Scala di Mohs | Dipende dalla composizione mineralogica. | |
| – Marmi e Travertini | 3 – 4 | Sensibili a graffi e usura. | |
| – Arenarie | 6 – 7 | Variabili, più resistenti dei marmi. | |
| – Graniti, Basalti, Porfidi | 6 – 8 | Molto duri, ideali per usi gravosi. | |
| Resistenza all’Abrasioni | Alta per graniti/porfidi; bassa per marmi | Misura la perdita di spessore per usura (importante per pavimentazioni). |
Importanza della Durezza nell’Edilizia
La scelta del materiale in base alla sua durezza è cruciale per diverse ragioni:
- Durabilità: Materiali più duri resistono meglio all’usura da traffico, agenti atmosferici e abrasione.
- Manutenzione: Materiali più duri sono generalmente più facili da pulire e meno soggetti a graffi e danneggiamenti.
- Estetica: La durezza influenza la capacità del materiale di mantenere la sua finitura superficiale nel tempo.
- Applicazione specifica: Per pavimentazioni, soglie o scale, è fondamentale usare materiali con elevata durezza per garantire una lunga vita utile. Per pareti interne o elementi decorativi, la durezza può essere un fattore meno critico.
In conclusione, la durezza è una proprietà complessa che richiede un’analisi attenta in fase di progettazione. Comprendere le diverse scale di misurazione e i valori tipici per laterizi, cementi e pietre consente ai professionisti dell’edilizia di fare scelte informate, garantendo la creazione di strutture sicure, durevoli ed efficienti.
