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Materiali da costruzione

tecnologia meccanica



Materiali da costruzione


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.

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).

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.

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.






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