I laterizi sono materiali ceramici ottenuti principalmente dalla lavorazione e dalla cottura di impasti a base di argilla. Utilizzati fin dall’antichità, hanno avuto un ruolo fondamentale nello sviluppo dell’edilizia e ancora oggi si impiegano per realizzare murature, solai, coperture e numerosi altri elementi costruttivi. La loro diffusione è legata alla disponibilità delle materie prime, alla relativa semplicità del processo produttivo e alle proprietà che assumono dopo la cottura.
La produzione dei laterizi non consiste però nella semplice essiccazione dell’argilla. Durante il riscaldamento, l’impasto subisce una serie di trasformazioni fisiche e chimiche che ne modificano struttura, porosità e proprietà meccaniche. La temperatura di cottura e la composizione dell’impasto influenzano caratteristiche come resistenza, assorbimento d’acqua, isolamento termico e durabilità.
Esistono numerosi tipi di laterizi, differenti per forma, composizione, porosità e destinazione d’uso. L’evoluzione delle tecnologie produttive ha inoltre portato alla realizzazione di prodotti più leggeri e performanti, capaci di rispondere alle esigenze dell’edilizia contemporanea e della riduzione dei consumi energetici.
Cosa sono i laterizi
Con il termine laterizi si indicano materiali ceramici ottenuti generalmente dalla modellazione e dalla successiva cottura di impasti contenenti argille. Il nome deriva dal latino later, cioè mattone, a testimonianza della loro antichissima diffusione come materiali da costruzione.
minerali argillosi
Le argille sono costituite da un insieme di minerali, tra cui assumono particolare importanza i minerali argillosi, associati a quantità variabili di quarzo, feldspato, carbonati e altre componenti. La composizione della materia prima determina in buona parte il comportamento dell’impasto durante la lavorazione e la cottura.
Prima della cottura, l’impasto può essere modellato perché contiene acqua sufficiente a conferire una certa plasticità. Dopo l’essiccazione e il riscaldamento, l’acqua è progressivamente eliminata e la struttura del materiale cambia. A temperature più elevate si sviluppano processi di trasformazione e sinterizzazione che conferiscono al prodotto finito una maggiore compattezza e resistenza.
Il risultato è un materiale rigido e durevole, caratterizzato da una struttura generalmente porosa. Proprio la presenza e la distribuzione dei pori contribuiscono a determinarne importanti proprietà fisiche, tra cui il peso, l’assorbimento d’acqua e la capacità di limitare il trasferimento del calore.
Materie prime e composizione dei laterizi
Le materie prime utilizzate per la produzione dei laterizi sono costituite principalmente da argille, materiali non argillosi con funzione smagrante e componenti che possono svolgere un’azione fondente. La loro composizione e il loro dosaggio vengono studiati in funzione delle caratteristiche dell’impasto e delle proprietà che si desiderano ottenere nel prodotto cotto. Anche l’acqua ha un ruolo essenziale durante la preparazione dell’impasto, perché ne determina la lavorabilità.
L’argilla: il componente plastico
L’argilla costituisce la componente principale dell’impasto. Dal punto di vista mineralogico non è una sostanza pura, ma una miscela di minerali a grana molto fine, tra i quali possono essere presenti caolinite, illite e smectiti, insieme a quarzo, feldspati, carbonati e altri minerali.
A contatto con l’acqua, le particelle fini dei minerali argillosi conferiscono all’impasto la plasticità, cioè la capacità di essere modellato senza rompersi e di conservare la forma ottenuta. Questa proprietà è fondamentale nelle successive operazioni di formatura.
Durante l’essiccazione e soprattutto durante la cottura, i minerali argillosi subiscono profonde trasformazioni fisiche e chimiche che portano alla formazione della struttura ceramica del laterizio.
I componenti smagranti
I materiali smagranti sono aggiunti quando l’argilla presenta una plasticità eccessiva. Possono comprendere sabbia silicea e altre componenti minerali relativamente inerti durante la lavorazione.
La presenza di particelle più grossolane modifica la struttura dell’impasto, riducendone la plasticità e contribuendo a limitare il ritiro durante l’essiccazione. In questo modo diminuisce anche il rischio di deformazioni e fessurazioni.
La silice presente sotto forma di quarzo è particolarmente comune nelle materie prime utilizzate per i laterizi. Il suo comportamento durante la cottura deve essere tuttavia considerato con attenzione, perché le trasformazioni della silice e le variazioni di volume associate ai cambiamenti di temperatura possono influenzare il comportamento del prodotto.
I componenti fondenti
Alcuni minerali presenti naturalmente nell’argilla o aggiunti all’impasto possono svolgere una funzione fondente. Tra questi assumono particolare importanza i feldspati e alcuni composti contenenti calcio, magnesio e ferro.
Durante la cottura, i fondenti favoriscono la formazione di una fase liquida a temperature relativamente elevate. Questa fase facilita la sinterizzazione, favorendo il consolidamento delle particelle e contribuendo alla formazione della struttura ceramica.
La quantità di fondenti deve essere controllata perché influenza la temperatura di cottura, la porosità e le caratteristiche finali del laterizio.
L’acqua
L’acqua è aggiunta all’impasto in quantità variabile in funzione della composizione delle materie prime e del metodo di formatura. La sua funzione principale è permettere alle particelle minerali di interagire e conferire all’impasto la plasticità necessaria alla lavorazione.
Una parte dell’acqua è successivamente eliminata durante l’essiccazione. Per questo motivo, il controllo dell’umidità dell’impasto è importante: un’eccessiva presenza d’acqua può aumentare il ritiro durante l’essiccazione, mentre una quantità insufficiente può rendere difficoltosa la formatura.
La composizione delle materie prime e il loro corretto dosaggio determinano quindi già nelle prime fasi della produzione molte delle caratteristiche che il laterizio assumerà dopo la cottura.
Composizione chimica dei laterizi
La composizione chimica dei laterizi varia in funzione dell’origine geologica dell’argilla, delle materie prime aggiunte e del tipo di prodotto. Per descrivere la composizione di un materiale ceramico si ricorre spesso all’analisi degli ossidi principali, tra i quali SiO₂, Al₂O₃, CaO, MgO, Fe₂O₃, Na₂O e K₂O. Le percentuali riportate di seguito sono quindi indicative e possono variare anche sensibilmente tra differenti impasti.
Ossidi di silicio, alluminio e ferro
Il biossido di silicio (SiO₂) può rappresentare indicativamente il 45-70% della composizione espressa come ossidi. È presente soprattutto sotto forma di quarzo e costituisce una componente importante dello scheletro minerale dell’impasto. Contribuisce alla stabilità dimensionale e alle proprietà meccaniche del prodotto. Durante il riscaldamento, tuttavia, il quarzo subisce trasformazioni cristalline associate a variazioni di volume che devono essere considerate nel processo produttivo.
L’ossido di alluminio (Al₂O₃) può essere presente indicativamente nell’intervallo 10-25% e deriva soprattutto dai minerali argillosi, come caolinite, illite e smectiti. È fondamentale per la formazione delle fasi ceramiche durante la cottura e contribuisce alle proprietà meccaniche e alla stabilità del materiale.
Gli ossidi di ferro, espressi convenzionalmente come Fe₂O₃, possono raggiungere valori indicativi del 2-8%. Sono importanti soprattutto per la colorazione dei laterizi: in condizioni ossidanti favoriscono le caratteristiche tonalità rosse e arancioni. Partecipano inoltre alle trasformazioni che avvengono durante la cottura e possono contribuire all’azione fondente dell’impasto.
Ossidi di calcio, magnesio e componenti fondenti
L’ossido di calcio (CaO) è generalmente presente in quantità variabili, spesso nell’ordine del 2-15%, soprattutto in relazione alla presenza di carbonati di calcio. Durante la cottura i carbonati si decompongono liberando anidride carbonica e formando ossidi. Il calcio può contribuire alla formazione di nuove fasi minerali e svolgere una funzione fondente, favorendo la sinterizzazione.
L’ossido di magnesio (MgO) è generalmente presente in quantità più contenute, spesso inferiori al 5%. Può derivare da minerali contenenti magnesio e partecipare, insieme agli altri ossidi, alle reazioni che avvengono alle alte temperature e alla formazione delle fasi ceramiche.
L’ossido di sodio (Na₂O) e l’ossido di potassio (K₂O) sono normalmente presenti in quantità relativamente basse, spesso complessivamente nell’ordine di alcuni punti percentuali. Derivano soprattutto da minerali come i feldspati e svolgono un’importante funzione di fondenti. Durante la cottura contribuiscono ad abbassare la temperatura alla quale si forma una fase liquida, favorendo la fusione parziale e la sinterizzazione delle particelle.
Il ruolo della composizione nella cottura
Il comportamento del laterizio durante la cottura dipende dall’interazione tra questi diversi componenti. Silice e allumina costituiscono una parte importante della struttura minerale, mentre calcio, magnesio, sodio, potassio e ferro possono favorire, con modalità differenti, la formazione di fasi liquide e nuove fasi cristalline.
L’equilibrio tra componenti plastici, smagranti e fondenti influenza quindi la temperatura di cottura, la porosità, il ritiro, la resistenza meccanica, il colore e la durabilità del prodotto finale. Per questo motivo, nella produzione industriale la composizione dell’impasto viene controllata con attenzione per ottenere caratteristiche costanti nel prodotto cotto.
Tipi di laterizi
I laterizi comprendono una grande varietà di prodotti, classificabili in base alla forma, alla struttura e alla funzione.
tipi di laterizi
I mattoni sono tra i prodotti più conosciuti e possono essere utilizzati nella realizzazione di murature e altri elementi costruttivi. I blocchi in laterizio hanno dimensioni maggiori e possono essere progettati per ottenere determinate prestazioni meccaniche o termiche.
I laterizi forati presentano cavità interne che riducono il peso del materiale e possono migliorarne le proprietà di isolamento termico. La disposizione e la geometria dei fori vengono studiate in funzione dell’utilizzo previsto.
Tra i prodotti tradizionali rientrano anche tegole e coppi, destinati principalmente alla realizzazione delle coperture degli edifici. Esistono inoltre elementi in laterizio destinati alla realizzazione di solai e altri componenti costruttivi.
La varietà dei prodotti disponibili consente quindi di adattare il materiale alle diverse esigenze dell’edilizia, combinando resistenza, leggerezza, isolamento e durabilità.
Proprietà dei laterizi
Le proprietà dei laterizi dipendono dalla composizione dell’impasto, dalle condizioni di formatura e soprattutto dal processo di essiccazione e cottura.
Una caratteristica importante è la resistenza meccanica, che permette ai laterizi di sopportare i carichi previsti per la loro specifica destinazione d’uso. La resistenza varia considerevolmente tra prodotti differenti e deve quindi essere valutata in relazione all’impiego.
Un altro parametro fondamentale è la porosità. La presenza di pori influenza il peso del materiale, l’assorbimento d’acqua e la conducibilità termica. Una maggiore porosità può favorire l’isolamento termico e ridurre la massa volumica, ma può anche aumentare la capacità del materiale di assorbire acqua.
I laterizi presentano inoltre una buona resistenza al fuoco, caratteristica legata alla loro natura inorganica e al fatto che sono già stati sottoposti a temperature elevate durante la produzione.
La durabilità è generalmente elevata, anche se dipende dalle condizioni ambientali e dalle caratteristiche specifiche del prodotto. L’acqua, il gelo e i cicli ripetuti di bagnamento e asciugatura possono infatti influenzare nel tempo alcuni laterizi.
Laterizi e isolamento termico
I laterizi possono contribuire al comportamento termico di un edificio grazie alla loro struttura porosa e alla possibilità di realizzare elementi con cavità interne. La capacità di limitare il trasferimento del calore dipende principalmente dalla conducibilità termica del materiale, dalla sua densità, dalla porosità e dalla geometria dell’elemento costruttivo.
Porosità e conducibilità termica
Il calore può attraversare un laterizio attraverso diversi meccanismi, tra cui soprattutto la conduzione. Nei materiali porosi, una parte del volume è occupata da aria, che presenta una conducibilità termica molto più bassa rispetto alla fase solida ceramica. La presenza di pori può quindi contribuire a ridurre la conducibilità complessiva del materiale.
Non tutta la porosità produce però lo stesso effetto. Dimensione, forma e distribuzione dei pori influenzano il trasferimento del calore. Nei pori molto piccoli la circolazione dell’aria è limitata, mentre cavità più grandi possono modificare il comportamento termico attraverso fenomeni di convezione e irraggiamento.
Anche l’umidità è importante: quando l’acqua occupa parte dei pori, la conducibilità termica del materiale può aumentare. Per questo motivo le prestazioni dichiarate di un laterizio devono essere valutate in relazione alle condizioni di utilizzo.
Laterizi forati e isolamento
I laterizi forati sono progettati con una serie di cavità interne che riducono la massa del prodotto e possono migliorarne le prestazioni termiche. La disposizione dei fori è studiata per aumentare la lunghezza del percorso che il calore deve attraversare attraverso la struttura solida e per limitare gli scambi termici all’interno delle cavità.
La geometria dei blocchi è quindi un elemento progettuale importante. Non conta soltanto la quantità complessiva di vuoti, ma anche la loro forma, orientamento e distribuzione.
Il ruolo dei laterizi nell’involucro edilizio
L’efficienza termica di una parete non dipende comunque esclusivamente dal laterizio. Spessore della muratura, malta, intonaci, materiali isolanti, ponti termici e condizioni ambientali concorrono alla prestazione complessiva dell’involucro.
I laterizi si possono quindi utilizzare all’interno di sistemi costruttivi progettati per limitare le dispersioni di calore in inverno e il surriscaldamento degli ambienti in estate. La scelta del prodotto deve essere effettuata considerando non soltanto la conducibilità termica, ma l’insieme delle prestazioni termoigrometriche e meccaniche richieste dalla costruzione.
Laterizi nell’edilizia
I laterizi sono tra i materiali da costruzione più utilizzati e trovano applicazione in numerosi elementi dell’edificio. Le diverse tipologie disponibili permettono di scegliere prodotti con caratteristiche adeguate alle esigenze strutturali, termiche, acustiche e funzionali della costruzione.
murature
Murature e divisori
Si possono impiegare per realizzare murature portanti, quando possiedono caratteristiche meccaniche adeguate, oppure murature non portanti e tamponamenti. I blocchi di maggiori dimensioni consentono di velocizzare la posa e si possono progettare con una struttura interna che migliora l’isolamento termico.
I laterizi forati sono particolarmente diffusi per la realizzazione di pareti divisorie e tamponamenti. Le cavità interne riducono il peso dell’elemento e possono contribuire al miglioramento delle prestazioni termoacustiche della parete.
Solai e coperture
Un altro importante impiego riguarda la realizzazione dei solai. Gli elementi in laterizio si possono utilizzare insieme ad altri materiali, come il calcestruzzo armato, per realizzare strutture leggere e resistenti. In questo caso il laterizio può svolgere prevalentemente una funzione di alleggerimento e di completamento del sistema costruttivo.
Nelle coperture, invece, tegole e coppi in laterizio costituiscono uno degli elementi tradizionali più diffusi. La loro funzione principale è proteggere l’edificio dalla pioggia e dagli agenti atmosferici, garantendo al tempo stesso durabilità e stabilità nel tempo.
La scelta del laterizio
La scelta del prodotto deve tenere conto della destinazione d’uso e delle prestazioni richieste. Resistenza meccanica, massa volumica, conducibilità termica, assorbimento d’acqua, comportamento al fuoco e durabilità sono alcuni dei parametri che devono essere valutati.
Nell’edilizia contemporanea, i laterizi sono quindi utilizzati non come elementi isolati, ma all’interno di sistemi costruttivi integrati, nei quali la loro funzione è combinata con quella di malte, materiali isolanti, calcestruzzo e altri componenti dell’involucro edilizio.
Laterizi e sostenibilità
La sostenibilità dei laterizi deve essere valutata considerando l’intero ciclo vita, dall’estrazione delle materie prime alla produzione, dall’impiego nell’edificio fino al recupero o allo smaltimento a fine vita. Come per molti materiali da costruzione, anche i laterizi presentano vantaggi e criticità dal punto di vista ambientale.
Consumi energetici e produzione
La principale voce di consumo energetico nella produzione dei laterizi è rappresentata dalla cottura, necessaria per trasformare l’impasto argilloso in un materiale ceramico stabile e resistente. Il riscaldamento dei forni a temperature elevate richiede quindi una quantità significativa di energia e può determinare emissioni di gas serra.
Anche la preparazione delle materie prime e il loro trasporto contribuiscono all’impatto ambientale complessivo. Per ridurlo, l’industria può intervenire sull’efficienza energetica dei forni, sull’ottimizzazione dei cicli di essiccazione e cottura e sull’utilizzo di fonti energetiche a minore intensità di carbonio.
Materie prime e durata
Le argille utilizzate per i laterizi sono materie prime naturali, ma la loro estrazione modifica inevitabilmente il territorio e richiede una gestione attenta delle cave. La riduzione degli scarti di produzione e l’impiego, quando tecnicamente possibile, di materiali secondari nell’impasto possono contribuire a diminuire il consumo di risorse vergini.
Un aspetto positivo è rappresentato dalla durabilità dei laterizi. Un prodotto che mantiene a lungo le proprie caratteristiche riduce la necessità di sostituzioni e, di conseguenza, il consumo di nuove risorse.
Recupero e riciclo
Al termine della vita utile, i laterizi derivanti dalle demolizioni possono essere recuperati e frantumati per essere utilizzati in alcune applicazioni come materiale granulare o aggregato riciclato. Il recupero consente di ridurre la quantità di rifiuti destinati allo smaltimento e di limitare, in determinate applicazioni, il ricorso a materie prime vergini.
La sostenibilità dei laterizi dipende quindi dall’insieme delle scelte compiute lungo il loro ciclo di vita: efficienza produttiva, riduzione delle emissioni, uso responsabile delle risorse, lunga durata e recupero dei materiali rappresentano i principali ambiti di miglioramento.
Innovazione e futuro dei laterizi
L’evoluzione dei laterizi è orientata verso materiali capaci di combinare prestazioni elevate, riduzione del peso e minore impatto ambientale. La ricerca interessa sia la composizione degli impasti sia le tecnologie di formatura e cottura, con l’obiettivo di migliorare le caratteristiche del prodotto senza rinunciare alla durabilità che ha caratterizzato l’impiego dei laterizi nel tempo.
Nuovi materiali e formulazioni
Una delle principali direzioni di sviluppo riguarda la realizzazione di laterizi più leggeri e con migliori proprietà isolanti. La progettazione della porosità e della geometria dei fori permette di ridurre la massa volumica e, in determinate condizioni, la conducibilità termica.
Sono inoltre studiati impasti nei quali una parte delle materie prime tradizionali può essere sostituita da materiali secondari o sottoprodotti di altri processi industriali, quando le loro caratteristiche sono compatibili con la produzione ceramica. Questa possibilità può contribuire a ridurre il consumo di risorse vergini e la quantità di materiali destinati allo smaltimento.
Processi produttivi più efficienti
Un altro importante campo di innovazione riguarda la riduzione dei consumi energetici. L’essiccazione e soprattutto la cottura rappresentano fasi determinanti dal punto di vista energetico; per questo vengono sviluppati forni più efficienti, sistemi di recupero del calore e processi capaci di controllare con maggiore precisione temperatura e atmosfera di cottura.
Anche l’automazione e il monitoraggio digitale possono contribuire a ottimizzare la produzione, riducendo gli scarti e mantenendo più costanti le caratteristiche dei prodotti.
Verso un’edilizia circolare
Il futuro dei laterizi è legato anche alla circolarità dei materiali da costruzione. Il recupero dei prodotti provenienti dalle demolizioni e il loro eventuale utilizzo come materia prima secondaria possono ridurre il consumo di risorse naturali.
In questo scenario, il laterizio continua a evolversi da materiale tradizionale a materiale ceramico progettato per rispondere alle esigenze dell’edilizia contemporanea, integrando efficienza energetica, prestazioni tecniche, durabilità e attenzione all’intero ciclo di vita.
