Produzione di mattoni in terra cruda

Università degli Studi di Brescia
Facoltà di Ingegneria
CEntro di documentazione e ricerca sulle
Tecnologie appropriate per la gestione
dell’AMBiente nei Paesi in via di sviluppo
Produzione di mattoni in terra
cruda
Esperienze svolte e progetti futuri
Angelo Mazzù
con la collaborazione di:
Francesco Vitali, Daniela Palazzini, Nicola Bettini, Mariagrazia Pilotelli
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INTRODUZIONE
In molti Paesi africani la terra cruda è il materiale di
base tradizionale per la costruzione delle abitazioni.
 In genere si costruiscono piccole abitazioni, ma in
qualche caso anche grandi edifici

Gitega - Burundi
Djenné - Mali
2
INTRODUZIONE

I vantaggi legati alla terra cruda sono:
– Disponibilità ed abbondanza;
– Basso costo;
– Basso impatto ambientale.

I problemi principali sono:
– Bassa resistenza agli agenti atmosferici (pioggia);
– Resistenza meccanica non sempre adeguata;
– Percezione della terra cruda come segno di povertà.

I metodi più diffusi per ovviare ai problemi legati alla
terra cruda sono:
– Uso di intonaci sacrificali;
– Stabilizzazione mediante leganti;
– Cottura.
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INTRODUZIONE

La cottura è il metodo più diffuso, ma ha un
elevato impatto ambientale a causa della
quantità di energia richiesta, ottenuta
solitamente bruciando legna.

Obbiettivo del progetto è studiare e realizzare
una tecnologia appropriata per produrre
mattoni in terra cruda competitivi rispetto a
quelli in terra cotta.
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INDAGINE SUL POSTO
Produzione di mattoni in terra cotta
Materiale base: miscela di sabbia, argilla e deiezioni
animali o paglia, in percentuali variabili
 Formatura manuale in telai di legno (30x15x10 cm)
 Essiccazione al sole per 3 giorni

5
INDAGINE SUL POSTO
Produzione di mattoni in terra cotta
Cottura in strutture a torre, mediante legna, noci di
dommes, escrementi animali e petrolio.
 Durata: circa 3 giorni

6
INDAGINE SUL POSTO
Produzione di mattoni in terra cotta
La legna incide fino all’80% sul costo di produzione
 Costi di produzione e prezzi di vendita variano di
molto a seconda della zona: il prezzo è 0,09 €/pz a
Bongor, e 0.18 €/pz a N’Djamena
 Il consumo di legna è di 22 kg per 1 m3 di mattoni

Costo al mattone [€cent]
3.00
2.50
2.00
Carbone
1.50
Deiezioni bovine
Noci di Dommes
1.00
Legna
0.50
0.00
Yagoua
Gonou-Gaya
Bongor
N'Djamena
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INDAGINE SUL POSTO
Produzione di mattoni in terra cruda
Nella forma tradizionale, la procedura ed i materiali
sono identici al caso dei mattoni cotti, esclusa la
cottura.
 In vari progetti finanziati, sono stati introdotte la
stabilizzazione dell’impasto con l’aggiunta del 10-12%
di cemento, e la pressatura mediante macchine
manuali.

8
INDAGINE SUL POSTO
Produzione di mattoni in terra cruda
I mattoni prodotti sono di buona qualità, ma il costo di
produzione (0,18 €/pz) è troppo alto.
 Tale costo è dovuto alla bassa produttività delle
macchine (240-300 mattoni al giorno), a fronte di un
elevato investimento iniziale, dei costi della
manodopera (almeno 3 addetti) e del cemento.
 Per rendere economicamente competitivi i mattoni in
terra cruda, è necessario pertanto aumentare
l’efficienza del processo produttivo, contenendo il
costo della macchina.

9
PROGETTO DI UNA
PRESSA AD ESTRUSIONE
Caratterizzazione del comportamento dell’impasto
0% cemento
5% cemento
10% cemento
50
45
40
Pressione [ bar ]
35
30
25
20
15
10
5
0
0
5
10
15
20
25
Riduzione di volume [ % ]
10
PROGETTO DI UNA
PRESSA AD ESTRUSIONE
Progetto dell’estrusore
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PROGETTO DI UNA
PRESSA AD ESTRUSIONE
Progetto del meccanismo di spinta
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PROGETTO DI UNA
PRESSA AD ESTRUSIONE
Alternative manuali
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PROGETTO DI UNA
PRESSA AD ESTRUSIONE
Realizzazione dell’estrusore e collaudo
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PROGETTO DI UNA
PRESSA AD ESTRUSIONE
Progetto del sistema di taglio
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PROGETTO DI UNA
PRESSA AD ESTRUSIONE
Realizzazione dell’estrusore e collaudo
Produttività: 2 – 3 mattoni al minuto (950 – 1450 al giorno)
 Costo del prototipo: circa 5000 € in Italia
 Mattoni prodotti con 1 kWh di energia elettrica:

12000
Mattoni/kWh
10000
8000
6000
4000
2000
0
0
1
2
3
4
5
Pressione [bar]
6
7
8
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PROVE SPERIMENTALI
Dimensione dei provini: 10x5 cm (sez.) x 12÷20 cm
 Pressione di compattazione dell’impasto: 2÷8.7 bar
 Composizione dei provini non stabilizzati:

– Argilla (granulometria < 0.002 mm): 40% in peso
– Sabbia (granulometria = 0.075÷2 mm): 55% in peso
– Paglia: 5% in peso

Composizione dei provini stabilizzati:
–
–
–
–
Argilla: 36% in peso
Sabbia: 50% in peso
Paglia: 4.5% in peso
Cemento: 9% in peso
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PROVE SPERIMENTALI
Resistenza a compressione
Prove di compressione monoassiali statiche a lati liberi
 Resistenza minima richiesta: 1 N/mm2 (norma turca)

18
PROVE SPERIMENTALI
Resistenza a compressione
Resistenza a compressione
[N/mm2]
2.5
Non stabilizzati
Stabilizzati
2
Commerciali
Limite min.
1.5
1
0.5
0
0
2
4
6
8
10
Pressione di compattazione [bar]
Ridotto effetto del cemento
 Ridotto effetto della pressione di compattazione oltre
4 bar
19

PROVE SPERIMENTALI
Resistenza al dilavamento
Provini sottoposti a 16 l/min di acqua per 2 minuti
 Prestazioni superiori dei provini stabilizzati

20
PROVE SPERIMENTALI
Resistenza all’assorbimento

Tipo mattone
Assorbimento [% in peso]
Commerciale
7.0%
Stabilizzato
4.3%
Prova non valida per i mattoni non stabilizzati
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PROVE SPERIMENTALI
Caratterizzazione termica e acustica
Prova termica in
camera climatica
Conducibilità termica: 0.19 W/(m K)
 Indice isolamento acustico: 42 dB
Prova acustica su trave
in terra cruda con
metodo innovativo

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ATTIVITÀ FUTURA
Completamento del prototipo per sperimentazione
 Miglioramento della procedura di alimentazione e di
taglio dell’estruso
 Studio di fattibilità relativo alla realizzazione della
macchina in Ciad e/o Camerun
 Confronto con le tecnologie esistenti:

– Costi/benefici
– Facilità di realizzazione
– Impatto ambientale

Aspetti di “Marketing”:
– Estetica
– Promozione
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