LezioneAT_15

Prof. T. Basiricò
a.a. 2015-2016
I MATERIALI
METALLICI
I MATERIALI
Metallici-Plastici-Vitrei
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I metalli sono materiali ricavati dai minerali che li contengono,
attraverso complesse operazioni di metallurgia.
Il minerale utilizzato per i procedimenti di estrazione dai minerali è il
carbone, il quale non è mai completamente eliminabile.
I MATERIALI
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FERROSI
NON FERROSI
FERRI C<0,008%
ACCIAI
0,008%<C<2%
Leghe di Fe con max 2% di C
RAME E LEGHE DI RAME
Bronzi (Cu-Sn)
Acciai normali al C
(Profilati, armature per c.a., ecc)
Ottoni (Cu-Zn)
Acciai patinabili
(Rivestimenti di facciate.
coperture, ecc)
Acciai inossidabili
(Leghe Fe-C-Cr)
GHISE C>2%
ALLUMINIO E LEGHE
TITANIO
ZINCO
Leghe di Fe con più del 2% di C
I MATERIALI
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METALLI
ACCIAI AL C
Extra dolci
C<0,15%
(lamiere, elettrodomestici., ecc)
Dolci
0,15%<C<0,3%
Semiduri
(tondini per c.a.. profilati, ecc)
(ingranaggi, ecc)
0,3%<C<0,6%
Duri
(acciai armonici per c.a.p., ecc)
C>0,6%
Leghe di Fe con più del 2% di C
I MATERIALI
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I MATERIALI METALLICI
Acciai patinabili CORTEN
L’acciaio
COR-TEN,
materiale brevettato dalla
United
States
Steel
Corporation (U.S.S.) nel
1933; il suo nome è
strettamente
connesso
alle sue caratteristiche:
- L’elevata resistenza alla
corrosione
(CORrosion
resistance);
L’elevata
meccanica
strength).
resistenza
(TENsile
Rivestimento in acciaio CORTEN
Di un edificio di Torino, via Parma, 33
I MATERIALI
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I MATERIALI METALLICI
Acciai patinabili CORTEN
Date le sue caratteristiche si possono realizzare sezioni
ridotte.
Inoltre, l'ottima resistenza del COR-TEN alla corrosione
da agenti atmosferici consente sia l'utilizzazione del
prodotto "nudo", sia verniciato. In particolare, quando
l'acciaio COR-TEN è esposto all’esterno non verniciato, si
ricopre di una patina uniforme e resistente di ossido che
impedisce il progressivo estendersi della corrosione
all’interno.
Tale patina assume una gradevole colorazione bruna, le
cui tonalità variano nel tempo in base alle condizioni
ambientali.
I MATERIALI
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I MATERIALI METALLICI
Acciai inossidabili
Edificio per appartamenti ed uffici a
Dusselndorf, Arch. Frank O. Ghery
I MATERIALI
Stata Center a Boston, Arch. Frank O. Ghery
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I MATERIALI METALLICI
Rame
I MATERIALI
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I MATERIALI METALLICI
Rame
I MATERIALI
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MATERIE PRIME
Siderurgia
(altoforni)
Impianto di colata
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CICLO PRODUTTIVO
Siderurgia primaria
Siderurgia
secondaria
Colata in lingottiera
Colata continua
Lavorazioni
Trattamenti
Finitura
superficiale
I MATERIALI
Acciaio liquido
Deformazione plastica a
caldo/freddo
Lavorazione in fonderia
(getto)
Lavorazione per
asportazione di truciolo
Semilavorati
intermedi
(biette, tondi)
Semilavorati
Tratt. termici
Tratt. di
rafforzamento
Prodotti finiti
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I MATERIALI
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L’acciaio si presta a
svariati trattamenti di tipo
termico, meccanico o
fisico-chimico, che
modificano le
caratteristiche fisiche e
meccaniche del materiale,
permettendo di ottenere
prodotti idonei ai più
svariati impieghi.
Le lavorazioni più comuni
sono laminazione,
trafilatura, l’estrusione, lo
stampaggio, la piegatura e
la fucinatura.
I MATERIALI
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PROPRIETA' DEI MATERIALI
METALLICI
• elevata resistenza meccanica e tenacità
• facilmente deformabili a freddo e a caldo
• ottimi conduttori termici ed elettrici
• dotati di elevato peso specifico
• opachi e lucenti
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Corrosione atmosferica
A UMIDO
Corrosione da parte del
metallo
(es. contatto galvanico)
Corrosione da parte
delle acque
dolci o di mare
CORROSIONE
Corrosione da parte del
suolo
(es. correnti vaganti)
A SECCO
I MATERIALI
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Acciaio inox
Scelta del materiale
Acciai CORTEN
Materiali non
ferrosi
CONTROLLO
DELLA
CORROSIONE
Progettazione
Evitare contatti tra
materiali diversi
Metallici
(es. zincatura)
Rivestimenti
Organici
Inorganici
I MATERIALI
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PROFILI
I MATERIALI
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SISTEMI DI ASSEMBLAGGIO
Le tecniche di unione comunemente usati per i materiali metallici sono:
• CHIODATURA
• BULLONATURA
• RIVETTATURA
• SALDATURA
• INCOLLAGGIO
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ESEMPI APPLICATIVI
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Serra delle palme a Surrey- 1848
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Mercato coperto a Berlino-1868
I MATERIALI
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Padiglione delle macchine- Esposizione di Parigi-1889
La torre Eiffel, 1889
I MATERIALI
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Ponte sul fiume Forth in Scozia, 1882-1889
La casa del Popolo a Bruxelles, 1896
La Rinascente a Roma, 1957-1961
Edificio a Chicago-1890
I MATERIALI
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Stazione di Washington, 1907
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Stazione di Lipsia-1916
I MATERIALI
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Centro Pompidau-1977
I MATERIALI
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Sede Hong Kong banking-1986
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Sede dei Lloyd's a Londra-1986
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Le materie
plastiche
I MATERIALI
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PLASTICA è il termine generico utilizzato per indicare le materie
plastiche.
Le materie plastiche derivano dalla polimerizzazione di sostanze
organiche ed inorganiche, in particolare dalla combinazione di
molecole unitarie, dette monomeri, che si uniscono tra loro, creando i
polimeri, catene più o meno lunghe lineari o ramificate.
Le caratteristiche vantaggiose delle materie plastiche rispetto ai
materiali metallici e non metallici sono la grande facilità di lavorazione,
l'economicità, la colorabilità, l'isolamento acustico, termico, elettrico,
meccanico (vibrazioni), la resistenza alla corrosione e l'inerzia chimica,
nonché l'idrorepellenza e l'inattaccabilità da parte di muffe, funghi e
batteri.
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LE MATERIE PLASTICHE IN EDILIZIA
Le materie plastiche sono molto utilizzate in edilizia come:
● Materiali da copertura
● Pavimentazioni
● Tubazioni
● Sigillanti
● Collanti
● Isolamento termico ed isolamento acustico
● etc.
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IMPIEGHI DELLE MATERIE PLASTICHE IN EDILIZIA
Le materie plastiche sono utilizzate per:
- elementi portanti (strutture a guscio, profili)
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IMPIEGHI DELLE MATERIE PLASTICHE IN EDILIZIA
Le materie plastiche sono utilizzate per:
- rivestimenti di pavimento e pareti, partizioni (arredamento di interni,
mobili, etc.)
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IMPIEGHI DELLE MATERIE PLASTICHE IN EDILIZIA
Le materie plastiche sono utilizzate per:
- involucro (elementi di facciata, lucernari, fasce finestrate,
impermeabilizzazione del tetto, membrature)
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IMPIEGHI DELLE MATERIE PLASTICHE IN EDILIZIA
Le materie plastiche sono utilizzate per:
- impianti (tubi dell'acqua potabile, tubi di scarico)
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TIPI DI MATERIE PLASTICHE
Esistono tre categorie principali di materie plastiche secondo la
struttura molecolare:
● Le termoindurenti
● Le termoplastiche
● Gli elastomeri
Differiscono per il comportamento al variare della temperatura.
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Termoplastiche: sono sensibili in modo reversibile alla variazione di
temperatura. Rammoliscono con il calore e quindi possono essere
modellate o formate in oggetti finiti ma col raffreddamento tornano
ad essere rigide.
Termoindurenti: sono sensibili alle variazioni di temperatura.
Rammolliscono con il calore ma avviene una reazione chimica che
induce un indurimento della resina che una volta stabilizzatasi nella
struttura molecolare formata non può più tornare allo stato inziale.
Elastomeri: sono composti di molecole legate chimicamente
(vulcanizzazione) che non possono più essere sciolte con l'influsso
di temperatura.
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MATERIALI TERMOPLASTICI
Tra i termoplastici ricordiamo:
Il cloruro di polivinile o P.V.C. È utilizzato per tubazioni, grondaie,
pannelli di copertura, pavimenti, rivestimenti, finestre, tapparelle.
Il polietilene è utilizzato per tubazioni d’acqua ed elettriche
Il polistirolo è utilizzato in pannelli, piastrelle e blocchi coibenti; ha
scarsa resistenza a compressione, può sfarinarsi, può assorbire
acqua per capillarità, è combustibile e col tempo le sue proprietà
possono decadere.
Resine acriliche. Simili al vetro perché sono trasparenti. Utilizzate per
fusori delle lampade, coperture trasparenti, oggetti d'arredamento.
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MATERIALI TERMOPLASTICI
Il polimetilacrilato o plexiglas (PMMA) ha una notevole resistenza
meccanica e trasparenza; ha bassa conducibilità termica; è solubile
con alcoli ed esteri.
Il policarbonato ha elevata resistenza, può sostituire il vetro in varie
applicazioni, non viene deteriorato dall'acqua, dalla luce e dagli
idrocarburi ed ha una buona resistenza alle variazioni di temperatura.
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Tetto a padiglione rivestito di tavole in PMMA, stadio olimpico di
Monaco (1972)
Centro giovanile “Gironda” in Francia (1994)
I MATERIALI
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MATERIALI TERMOINDURENTI
Le resine fenoliche vengono utilizzate per i sanitari per il materiale
elettrico, per pannelli laminati (formica) impregnando di resina strati di
carta alternati a fogli di legno sottili.
Il poliuretano espanso è un prodotto diffuso come coibente sia termico
che acustico, per la buona reazione a temperature elevate e l'alto
coefficiente di assorbimento acustico dovuto alle porosità che
permettono la penetrazione e l'assorbimento delle onde sonore.
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Poliuretano espanso
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MATERIALI TERMOINDURENTI
Le resine poliestere possono essere miscelate con fibre di vetro o
amianto costituendo i materiali compositi, hanno una buona resistena
e carbonizzano senza fiamma. Usi: Piscine, coperture per tetti.
Le resine Epa fanno parte dei poliesteri e son resistenti agli agenti
chimici ed ottimi collanti utilizzati per l'unione di materiali diversi.
Le resine epossidiche sono molto resistenti agli agenti chimici, hanno
elevate caratteristiche meccaniche e di aderenza a calcestruzzo,
acciaio, legno, hanno buona resitenza all'usura. Sono utilizzate come:
vernici, rivestimenti, adesivi e materiali compositi.
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IL PROCESSO PRODUTTIVO
Formatura iniziale
Realizzazione dei semilavorati partendo da polveri,
granulati o liquidi
estrusione
calandratura
stampaggio per
iniezione
Procedimenti di
formatura
stampaggio per
compressione
stampaggio
rotazionale
deformazione
plastica
giunzione
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FORMATURA
Il processo di formatura nelle materie termoplastiche è reversibile grazie
all'intreccio fisico dei legami.
Il granulato fuso viene sagomato e si raffredda solidificandosi.
Nei polimeri termoindurenti la formatura non è reversibile.
ESTRUSIONE
La pressa per estrusione trasforma la massa termoplastica in profili,
tubi, tavole, fogli e manicotti di PVC, PE, PMMA.
CALANDRATURA
vari rulli posizionati in frequenza trasformano in nastri la massa
termoplastica. Con questa lavorazione è possibile effettuare stampe in
rilievo e inserire tessuti nel polimero. Questo procedimento viene
utilizzato per la produzione di rivestimenti di pavimento e teli
impermiabili in PVC.
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STAMPAGGIO PER INIEZIONE
Si producono articoli in serie. Le plastiche vengono spruzzate negli
stampi a pressione elevate dove poi si raffreddano e induriscono. Con
questo procedimento si possono unire numerosi componenti di plastica.
STAMPAGGIO PER COMPRESSIONE
Si utilizza per la realizzazione di laminati
STAMPAGGIO ROTAZIONALE
Serve per la produzione di contenitori per il trasporto e lo stoccaggio
DEFORMAZIONE PLASTICA
E' possibile rimodellare solo i semilavorati termoplastici (es. tavole, tubi,
profili). A temperature elevate è possibile mutarne la forma con
piegature o trafilatura. La nuova forma deve essere mantenuta fino al
raffreddamento.
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IL VETRO
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Già al tempo dei romani il vetro era un materiale da costruzione.
Le tecniche di produzione si svilupparono nel medioevo e si diffuse
l'arte delle vetrate fatte con piccole lastre collegate con piombo.
Nell'ottocento le lastre vennero ampiamente utilizzate nell'architettura
del ferro, nelle serre e nei grandi spazi pubblici coperti.
Dalla tecnologia del vetro colorato ha avvio, all'inizio del '900, quella del
vetro “tirato” e poi laminato fra due rulli.
Nel 1959 l'inglese Pilkington mette a punto il procedimento industriale
del vetro flottato.
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CARATTERISTICHE POSITIVE DEL VETRO
 omogeneità
 inderfomabilità alle temperature ordinarie
 trasparenza allo spettro visibile
 intaccabilità della maggior parte degli acidi
 durezza elevatissima e notevole resistenza alle sollecitazioni
 possibilità di essere prodotto in lastre di grandi dimensioni e di piccolo
spessore
CARATTERISTICHE NEGATIVE DEL VETRO
 Estrema fragilità, facile rottura all'urto
 Peso specifico elevato
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PROCESSI PRODUTTIVI DEL VETRO
 Vetro soffiato
 Vetro colato
 Vetro tirato
 Vetro float
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VETRO SOFFIATO
Questa tecnica tradizionale consiste nell'attingere dalla massa vetrosa
allo stato fluido con una canna all'interno della quale un artigiano soffia
ottenendo con opportuni movimenti un cilindro di vetro.
Questo cilindro tagliato alle estremità e longitudinalmente viene posato
su un piano perfettamente liscio e, ancora caldo, spianato.
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VETRO COLATO
Il vetro fuso viene colato su un piano di rame o di ghisa, e dopo un
trattamento di laminazione, viene lasciato raffreddare molto lentamente.
Questo metodo consente di realizzare un ciclo continuo di immissione
di vetro fuso tra rulli laminatoi, che permette la produzione su larga
scala del vetro in lastre, di ridotto spessore e di superficie piana.
Il procedimento è oggi adoperato per i vetri U-glass ed i vetri retinati.
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VETRO-CEMENTO
Il vetrocemento viene utilizzato per
pareti divisorie, lucernari, solai
Viene utilizzato soprattutto per
illuminare i locali che non ricevono
un'illuminazione diretta dall'esterno
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VETRO COLATO-ARMATO
Il vetro retinato, denominato anche "armato", è un
vetro colato, che lascia passare la luce non
essendo perfettamente trasparente, nel quale
viene incorporata una armatura costituita da fili
metallici cromati, formanti una rete metallica a
maglia saldata di forma quadrangolare con i lati di
12,5 mm la cui funzione principale è quella di
trattenere le schegge, in caso di rottura della lastra
Questo
vetro
assicura
protezione
contro
l’irraggiamento solare senza togliere luminosità
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VETRO TIRATO
Con questo procedimento dalla massa di vetro fuso viene tirata
verticalmente da una coppia di rulli una lastra, che successivamente
viene sottoposta ad un lento raffreddamento.
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VETRO FLOAT
viene così chiamato dal nome del più diffuso procedimento di
fabbricazione industriale del vetro,
"FLOAT", messo a punto da Sir Alastair Pilkington (Gran Bretagna)
alla fine degli anni '50
più del 90% del vetro prodotto a livello mondiale è ottenuto con il
metodo FLOAT
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VETRO FLOAT
il nome FLOAT viene dal verbo Inglese "to float" che significa
"galleggiare" e deriva dal fatto che,
ad un certo punto del processo, il nastro di vetro in formazione si trova
a galleggiare su uno strato
di stagno fuso (liquido)
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Tipologie di vetro
le lastre di vetro Float sono disponibili
nei seguenti spessori:
( 2 ) - 3 - 4 - 5 - 6 - 8 - 10 - 12 - 15 - 19 mm
il vetro Float è prodotto in due versioni:
normale, con la sua caratteristica leggera
colorazione verdastra
extrachiaro, impropriamente chiamata "cristallo"
praticamente incolore e molto più costoso
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VETRI SPECIALI
vetri temperati
vetri stratificati
vetro-camera
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VETRO TEMPERATO
la "tempera" (o tempra) è un trattamento termico a cui si sottopone
una lastra di vetro Float per aumentarne notevolmente, fino a 4-5
volte, le caratteristiche di resistenza meccanica e di resistenza allo
shock termico
consiste nel portare la lastra di vetro, in un apposito forno, alla
temperatura di circa 700 °C e poi di raffreddarla bruscamente; questo
procedimento genera, all'interno della lastra, delle tensioni che si
oppongono alle forze esterne di flessione, conferendo una resistenza
meccanica in flessione al vetro.
Il miglioramento del comportamento in trazione è significativo anche ai
fini della resistenza al fuoco. Il vetro non è un materiale combustibile
ma, in presenza di incendio,si producono delle tensioni tra faccia
esposta al fuoco e quella non esposta. L'aumento della resistenza a
trazione pertanto innalza la capacità di non frantumarsi
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VETRO TEMPERATO
Applicazioni dei vetri temperati:
- finestrini laterali delle autovetture; box doccia
- vetrate e finestrature
- scaffali e mensole
- piani di tavoli e tavolini, mobiletti per arredamento
i vetri temperati vengono anche impiegati nella fabbricazione
dei vetri stratificati e delle vetrate isolanti; le lastre temperate non
possono essere tagliate, forate o molate sui bordi;
queste lavorazioni devono pertanto essere eseguite prima della
tempera
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VETRO STRATIFICATO
sono vetri costituiti, nella loro versione di
base, da due lastre di vetro Float o
extrachiaro, aventi lo stesso spessore
o spessori diversi, sovrapposte e unite
indissolubilmente da un
sottile strato di materiale adesivizzante
posto tra di esse
un vetro stratificato, costituito da due
lastre, può essere a
sua volta stratificato con una terza lastra di
vetro e così via;
esistono pertanto vetri stratificati a 2, 3, 4 o
più lastre sovrapposte
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In funzione dell'applicazione e della loro composizione
esistono in commercio vari tipi di vetri stratificati:
- vetri stratificati per la protezione solare
- vetri stratificati a bassa emissivita'
(per l'isolamento termico)
- vetri stratificati per la protezione
contro i raggi uv
- vetri stratificati per l'isolamento acustico
(anti-rumore)
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VETRO CAMERA
un vetro isolante è utilizzato
per finestre e porte,
formato da almeno due lastre
di vetro, separate da
distanziatori incollati con
continuità lungo il perimetro,
assemblato in fabbrica con
l'impiego di diversi
procedimenti di sigillatura dei
bordi
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VETRO CAMERA
ciascuna delle due lastre, a seconda dei risultati che si vogliono
ottenere, può essere costituita da:
vetro Float normale
vetro temperato
vetro stratificato
i distanziatori, normalmente di alluminio (disponibili in vari spessori)
contengono sali disidratanti per impedire la formazione di condensa
all'interno dei due vetri; il materiale generalmente usato per la
sigillatura dei bordi è il silicone
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CARATTERISTICHE TERMO-ACUSTICHE DEL VETRO
CAMERA
Le vetrate isolanti hanno un buon isolamento termico e/o un efficace
isolamento acustico;
lìL'isolamento acustico può essere notevolmente aumentato
adottando lastre di vetro stratificato e/o riempiendo l'intercapedine con
un gas speciale anzichè con aria secca;
per l'isolamento termico, bisogna impiegare lastre di vetro speciale
I MATERIALI
Metallici-Plastici-Vitrei
Prof. T. Basiricò
a.a. 2015-2016
VETRO FOTOCROMATICO
Vetri fotocromatici: possono variare il loro coefficiente di
trasmissione in funzione dell'intensità della luce che li colpisce.
Per azione degli alogenuri di argento in essi contenuti, questi vetri
assumono colorazione grigia quando sono esposti alla luce solare: in
questo modo funzionano da filtro, soprattutto per le radiazioni
infrarosse.
La colorazione grigia è conferita dall'argento metallico sprigionato
dalle particelle di alogenuro e diminuisce con il venir meno della luce
solare.
I vetri fotocromatici sono utilizzati per le vetrate di edifici, per le vetrine
dei negozi, per gli occhiali da sole
I MATERIALI
Metallici-Plastici-Vitrei