Facciate ventilate in gres porcellanato

Autore testo e disegno: Lorenzo Soro, Giovanni Falvella

Il grès porcellanato è un materiale ceramico non smaltato, costituito da una miscela di materie argillose, sabbie quarzifere e materie feldspatiche a cui deve la propria struttura compatta.
Esso viene prodotto, attraverso la pressatura in stampi e successiva cottura oltre i 1200 °C.
Nel caso in cui l'argilla utilizzata presenti un alto grado di purezza (notevole riduzione degli ossidi di ferro) si rientra nella categoria del grès fine porcellanato.
Il grès porcellanato, grazie alle sue ottime proprietà di resistenza: agli agenti chimici aggressivi, alle sollecitazioni meccaniche, agli agenti atmosferici, oltre che naturalmente alle sue pregevolissime qualità estetiche, si presta ottimamente per la realizzazione di pareti ventilate ponendosi, in molti casi, come valida alternativa alle pietre naturali. Rispetto a queste ultime, infatti, il grès porcellanato risulta essere più economico  e più resistente meccanicamente, in relazione agli spessori ridotti utilizzati, che variano generalmente dagli 8 agli 11 mm (anche se possono essere superiori).
Le pareti ventilate in grès porcellanato, utilizzano per lo strato di rivestimento, lastre in formati generalmente variabili dal 40 x 40 cm al 90 x 90 cm fino ad arrivare al 60 x 120 cm, anche se sono presenti sul mercato formati  più ridotti, ancorate ad una sottostruttura metallica costituita da un'orditura portante di montanti e correnti (o di soli montanti) generalmente in alluminio, che permettono di realizzare tessiture murarie calcolate e precise senza difetti di natura tecnica o estetica.
 
PRESTAZIONI E REQUISITI
Le pareti ventilate in grès porcellanato, sono tenute a fornire prestazioni, che devono rispondere a requisiti i quali sono  funzione sia del sistema di rivestimento adottato, ossia la parete ventilata sia, nel caso specifico, ai requisiti propri dello strato di rivestimento realizzato con tale materiale.
In quest'ultimo contesto, i requisiti specifici richiesti allo strato protettivo, sono soddisfatti da prestazioni che dipendono dalle caratteristiche intrinseche del materiale adottato, dalle condizioni d'impiego ed infine dalla tecnologia propria del materiale stesso.
La maggiore compattezza, che si evidenzia attraverso una minore porosità, dipendente dall'alto grado di greificazione e dalla composizione chimica (presenza di feldspati), permette un minor grado di assorbimento d'acqua solitamente pari allo 0,5 % anche se in alcuni casi, raggiunge valori vicini allo 0,1 %. Tale fattore, permette di ottenere elevate prestazioni di resistenza al gelo, grazie anche alla sua microstruttura, nonché agli attacchi chimici, inoltre, la maggiore compattezza, garantisce ottime prestazioni di resistenza a sollecitazioni meccaniche di flessione. Questo permette di soddisfare i requisiti richiesti al gres porcellanato  per quanto concerne la resistenza a flessione media secondo quanto stabilito dalla norma UNI EN 176 che per tale categoria di materiale (che rientra nel gruppo B1 secondo quanto prescritto dalla norma UNI EN 87 che classifica i materiali ceramici in base al loro assorbimento d'acqua) deve essere superiore a 27 N/mmq.
Per fare un esempio, per una piastrella 20 x 20 cm con uno spessore variabile fra gli 8 e i 10 mm, il carico di rottura può raggiungere valori che superano i 200-220 kg.
In relazione alla sua compattezza, inoltre, il grès porcellanato offre un'ottima resistenza all'abrasione essendo un materiale non smaltato e omogeneo per cui ogni asportazione di materia dovuta all'abrasione non compromette il comportamento e l'aspetto del materiale che può essere facilmente recuperabile attraverso una successiva lavorazione (levigatura o lucidatura).
Riguardo alla resistenza all'urto, le piastrelle ceramiche, non sono generalmente resilienti soprattutto le piastrelle ricoperte da un sottile strato di smalto che tende a rompersi facilmente. Nel caso del grès porcellanato, le caratteristiche microstrutturali e l'uniformità di tutta la sezione, permettono di far lavorare la piastrella in tutto lo spessore. Ciò permette l'utilizzo di tale materiale anche dove il rischio di rottura per urto è più elevato com'è il caso di ambienti pubblici e industriali. Nell'utilizzo in pareti ventilate un ulteriore grado di sicurezza, è garantito dalla applicazione, sul retro della lastra, di una rete in fibra di vetro che, nei casi di rottura, tiene legate le parti del manufatto danneggiato.
Per quel che concerne le prestazioni in uso del grès porcellanato, inoltre, si può notare come esso sia spesso posato secondo tessiture uniformi costituite da elementi modulari dalle forme e tonalità di colore spesso identiche. Ma i processi produttivi del grès porcellanato, comportano non pochi problemi che si identificano in due tipologie di difetti che potrebbero andare ad influire direttamente sull'uniformità di tale tessitura muraria nonché sull'uniformità d'aspetto. Infatti, cicli termici non perfettamente identici e variabilità della temperatura raggiunta in funzione di una differente posizione delle piastrelle nella sezione di carico del forno, potrebbero causare difetti sia di natura geometrica, sia di natura dimensionale, sia naturalmente d'aspetto, in quanto le tonalità di colore raggiunte potrebbero essere differenti, anche se a volte evidenziabili solo con una levigatura successiva alla cottura. Di questi problemi si tiene considerazione attraverso opportune selezioni che tengono conto sia delle tolleranze dimensionali come prescritto dalla norma UNI EN ISO 10545-2, sia appunto delle tonalità di colore. Infatti, dimensioni di fabbricazione distinte, come pure tonalità di colore distinte, sono commercializzate in confezioni differenti e naturalmente con le opportune indicazioni. Tale aspetto pone il grès porcellanato come un valido mezzo per ottenere, nei casi di posa che richiedono specifici requisiti di precisione dimensionale, com'è il caso delle facciate ventilate, e di uniformità del colore, come è il caso di superfici di rivestimento esterno in generale, tessiture precise con una conseguente diminuzione dei problemi di posa nonché prive di variazioni cromatiche non volute.
Relativamente all'aspetto dimensionale vi è poi da porre in risalto, le variazioni conseguenti alle escursioni termiche. In molti casi e soprattutto con posa in opera a secco, come avviene per le  pareti ventilate, le dilatazioni termiche delle lastre in grès porcellanato, devono essere compensate facendo attenzione nel predisporre gli adeguati giunti di dilatazione che sono solitamente di tipo aperto, anche se in taluni casi (piccole estensioni di facciata e utilizzo di piccoli formati) vengono utilizzati in alternativa anche giunti chiusi. La norma UNI EN 176, prescrive per il grès porcellanato, una dilatazione termica lineare pari a 9 x 10-6 °C-1.
Va sottolineato, che il grès porcellanato, non si discosta in quest'ambito dai valori di dilatazione di altri tipi di piastrelle come quelle a pasta porosa. E' altresì vero, però, che esso presenta a causa dell'abbondanza della fase vetrosa, valori poco più elevati rispetto ad altri materiali ceramici, valori che sono di solito compresi fra 4 e 8 x 10-6 °C-1, ma comunque ben rispondenti ai requisiti prescritti. Vi è poi da prendere in considerazione le dilatazioni dovute all'assorbimento di umidità, che sono per il grès porcellanato praticamente nulle data la sua massa estremamente compatta che elimina definitamene problemi di stabilità dimensionale, tipici invece dei prodotti a pasta porosa, tant'è vero, che per il grès porcellanato non sono fissati dei requisiti specifici da soddisfare.
Le piastrelle in grès porcellanato, rispondono molto bene inoltre agli shock termici che possono essere causati nel caso appunto delle facciate esterne ventilate e non, da un brusco cambiamento delle condizioni atmosferiche, soddisfacendo perfettamente i requisiti richiesti e specificati dalla norma UNI EN 176 che peraltro fa riferimento a cicli di lavoro ipotetici, affrontati con le prove di laboratorio, ben più intensi e duraturi delle più insidiose condizioni di esercizio.
Il grès porcellanato, si presenta inoltre, con un alto grado di brillantezza ottenibile grazie alla sua levigabilità e lucidabilità, arrivando a livelli che a volte superano quelli della pietra naturale. Si può altresì notare come levigabilità  e lucidabilità si riflettano sulle caratteristiche chimico-fisiche-meccaniche del grès porcellanato che appaiono sensibilmente differenti a parità di prodotto, tra elementi con superficie levigata ed elementi con superficie lucidata.
Nell'impiego in esterni, è importante anche la verifica, per il materiale di rivestimento, dei colori alla luce, che può in alcuni casi provocare evidenti ed inestetiche variazioni delle tonalità cromatiche. Nel caso del grès porcellanato, le prove in materia, mostrano un buon comportamento, tuttavia, va evidenziato, come alcuni prodotti a pasta colorata, come certi additivati con ossido di manganese o di cobalto, possano subire eventuali variazioni di colore a causa della luce. In ogni caso le caratteristiche sopraindicate, permettono al gres porcellanato di soddisfare perfettamente requisiti che sono propri delle esigenze d'aspetto, fondamentali per un buon sistema di facciata tanto da influenzare in maniera primaria le scelte in fase progettuale.
Il grès porcellanato inoltre, presenta ottime doti di sicurezza in caso d'incendio, visto il suo ottimo comportamento al fuoco.
Le caratteristiche di resistenza al fuoco unitamente all'elevata resistenza chimica e meccanica, pongono il grès porcellanato, tra i materiali più adatti all'impiego in condizioni che richiedano specifiche esigenze di sicurezza e durabilità, come spesso richiesto nelle costruzioni non residenziali di una certa entità.
 
LA POSA IN OPERA
La posa in opera del gres porcellanato si può riassumere in due soluzioni tecnologiche diverse: ancoraggio a vista e ancoraggio a scomparsa. Entrambe adottano sottostrutture metalliche in alluminio e solo in casi particolari in acciaio inox.
 
Ancoraggio a vista
L'ancoraggio a vista è di solito impiegato per lastre di medio-piccolo formato ottenuto attraverso particolari clips in acciaio inox che bloccano la lastra in corrispondenza dei quattro angoli in modo tale che i due inferiori siano di sostegno, mentre quelli superiori siano di ritenuta. È opportuno che le clips superiori abbiano un  gioco massimo di 2 mm rispetto alla lastra per permetterne la libera dilatazione. Gli ancoraggi delle lastre  sono fissati ad una sottostruttura metallica in alluminio o acciaio costituita da un profilo che può essere fondamentalmente di tre tipi:
profilo a sezione scatolare, spesso impiegato in corrispondenza degli angoli;
profilo  con sezione a 'T';
profilo  con sezione ad 'W'.
Nel primo caso l'aggancio avviene per mezzo di speciali clips che possono  essere di due tipi: intermedie, con funzione sia portante (lastre superiori), sia di ritenuta (lastre inferiori) o di base con funzione esclusivamente portante.
Tali clips vanno fissate al montante con l'ausilio di appositi rivetti in alluminio.
Per quanto riguarda il montante scatolare , esso è fissato al supporto murario (che può essere in mattoni, cls con superficie piana verticale, inclinata o curvilinea) attraverso l'utilizzo di staffe di ancoraggio a 'C', la cui frequenza è funzione dei carichi del vento. Il fissaggio delle staffe  ai montanti avviene anche in questo caso tramite rivetti, mentre il fissaggio delle stesse alla muratura portante avviene tramite l'inserimento di tasselli ad espansione di tipo chimico o meccanico.
Nel caso del profilato a 'T', per quel che concerne il fissaggio intermedio, le clips vengono infilate in apposite guide e ruotate in modo tale da bloccarle all'interno delle guide stesse dopo di che esse andranno distanziate dalle clips sottostanti  per mezzo di graffe autoposizionanti rivettate al montante stesso. Il fissaggio del profilato a 'T' alla muratura avviene per mezzo di staffe ad 'L' , collegate alla muratura con tasselli e al profilato con  rivetti.
Nell'ultimo caso cioè, ossia quello dei profilati ad 'W', l'ancoraggio delle clips è pressoché identico a quello adottato nei profilati a 'T', l'unica differenza consiste nel fissaggio al supporto murario che avviene come per i profili scatolari.
Nell'interfaccia lastra-profilato sono di solito interposte delle guarnizioni costituite da una striscia di sigillante  siliconico o poliuretanico monocomponente che ha la funzione sia di eliminare le vibrazioni delle piastrelle causate dal vento sia di garantire l'ancoraggio della lastra in caso di rottura.
 
Ancoraggio a scomparsa
Il sistema di ancoraggio a scomparsa, indicato prevalentemente per lastre di grande formato in conseguenza dei costi elevati per produrre i fori sul retro delle  lastre, adotta come elemento di ancoraggio non più clips bensì particolari tasselli non passanti fissati sul retro delle lastre. Questi tasselli possono essere di due tipi:
tasselli ad espansione con foro tronco-conico;
bussole in acciaio con foro nella ceramica di tipo cilindrico e alette perimetrali di ancoraggio.
I tasselli fissati ai quattro bordi della lastra vengono ulteriormente fissati a delle graffe di posizionamento provviste di apposita viti di regolazione e di bloccaggio. Tali graffe vengono agganciate a dei correnti orizzontali che fungono anche da guide, i quali sono rivettati ad una sottostruttura di montanti verticali, che possono essere a 'T' o a sezione scatolare, i quali, a loro volta vengono fissati al supporto murario rispettivamente tramite staffe ad 'L 'o staffe a 'C'.
Sia nel sistema a vista che in quello a scomparsa è opportuno prevedere giunti di dilatazione aperti di dimensione variabile tra 4 e 8 mm.
Durante la fase di montaggio della sottostruttura metallica vengono applicati sul supporto murario pannelli rigidi o materassini flessibili dello spessore di 3-8 cm, costituiti da materiale isolante in fibre minerali o vegetali o di materia plastica cellulare.
Tali pannelli sono fissati con tasselli con testa a disco o con colle. Il tutto per ottenere una camera di ventilazione, che è mediamente di 5 cm.
 
 
Prescrizioni tecniche
Sistema di rivestimento esterno di tipo ventilato eseguito con strato di finitura esterna in lastre di grès porcellanato di dimensioni pressoché variabili fra 40 x 40 cm e 60 x 120 cm (e comunque variabili a seconda del produttore) e con spessori altrettanto variabili dagli 8 agli 11 mm, realizzato tramite posa a secco eseguita con sottostrutture metalliche in alluminio o acciaio inox e con ancoraggi delle lastre di tipo a scomparsa o a vista.
 
Ancoraggi a scomparsa
Sottostruttura realizzata con un'orditura di profilati estrusi costituita da montanti verticali con sezione a 'T' o con sezione scatolare è fissata al supporto murario tramite staffe di ancoraggio di sezione rispettivamente ad 'L' o a 'C' le quali sono fissate al medesimo supporto per mezzo di tasselli ad espansione meccanica, nel caso di murature di mattoni pieni o di cls, o da tasselli chimici nel caso di mattoni forati. La scelta dei tipi di profilati, come pure la distanza tra essi, dipende essenzialmente dai dati di progetto quali: altezza dell'edificio, carico del vento, ecc. Ai montanti verticali sono fissati dei correnti orizzontali tramite rivetti, ai quali viene agganciata la lastra per mezzo di ganci a 'C' che sono fissati alle lastre di grès porcellanato tramite appositi tasselli opportunamente predisposti sul retro delle lastre. L'interasse fra i correnti orizzontali, discende essenzialmente dal formato della lastra utilizzato. Il tutto permette di ottenere uno spessore del sistema di rivestimento, tra il filo del muro e quello esterno della lastra, di circa 15 cm.
 
Ancoraggi a vista
Sottostruttura costituita da montanti verticali in alluminio estruso con sezione a 'T', 'W' o scatolare. Fissaggio del montante al supporto murario eseguito tramite staffe con sezione a 'C' o ad 'L' a seconda del tipo di profilato (montante) utilizzato, a loro volta fissate al supporto murario, tramite l'ausilio di tasselli nello stesso modo indicato per i fissaggi a scomparsa. Le staffe che sostengono i montanti vanno poste in numero variabile a seconda dei carichi del vento ipotizzati mentre i montanti sono posti a distanze dipendenti dalle dimensioni delle lastre. I montanti verticali sono fissati alle medesime staffe tramite rivetti in alluminio. Il fissaggio delle lastre alla sottostruttura avviene per mezzo di speciali ganci in acciaio inox (clips) che possono essere di sola ritenuta o solo sostegno (nei casi rispettivamente di fissaggi finali o iniziali) o essere contemporaneamente di ritenuta per le lastre sottostanti e sostegno per quelle sovrastanti (nei casi di fissaggio intermedio).
Fissaggio delle lastre al supporto eseguito attraverso l'incastro di tali clips nelle apposite guide predisposte sui montanti verticali e con l'ausilio di speciali graffe autoposizionanti fissate con rivetti allo stesso profilato verticale, oppure direttamente tramite rivettatura delle clips sul montante verticale stesso.
Il tutto permette di realizzare un'intercapedine ventilata che presenta uno spessore medio di 5 cm, mentre il sistema di rivestimento avrà uno spessore, tra il filo del muro e quello esterno della lastra, mediamente di 11 cm, anche se sarà possibile ottenere spessori maggiori a seconda dello spessore dello strato di isolante.
Le lastre in tutti i casi andranno posizionate in modo tale da assicurarne un'eventuale libera dilatazione predisponendo opportuni giunti di mm 4 ' 8.
Sono in ogni caso predisposte delle guarnizioni di sigillante siliconico o poliuretanico monocomponente fra lastra e montante per garantire sia l'annullamento delle vibrazioni delle lastre, prodotte dal vento, sia per garantire il sostegno delle lastre stesse in caso di rottura. Le lastre in tutti i casi sono accoppiate tramite incollaggio a reti di fibra di vetro con funzione di trattenimento dei pezzi in caso di rottura e collaboranti a rendere le lastre più resistenti meccanicamente alle sollecitazioni prodotte dal vento.
Il sistema consente di effettuare regolazioni per correggere eventuali fuori piombo del supporto murario e per meglio favorire il preciso posizionamento delle lastre.
I sistemi di rivestimento sopra descritti, possono essere posati su supporti murari di vario genere (cls, mattoni pieni o forati, ecc.) in genere sottoposti a operazioni di regolarizzazione (specie nei casi di recupero di murature preesistenti) tramite strati di malta dello spessore di circa 1 o 2 cm con lo scopo di prepararne la superficie alla posa dei pannelli di materiale isolante. Quest'ultimo è solitamente costituito da pannelli rigidi o materassini flessibili di fibre minerali o vegetali o materie plastiche cellulari dello spessore di 3 ' 8 cm, fissati al supporto murario con tasselli dalla testa a forma di disco in materiale plastico. 
 
Bibliografia:
E. Gregorini, I rivestimenti esterni, materiali e sistemi, Maggioli Editore, Rimini, 1996.
C. Polmonari, Il Gres Porcellanato, ed. Castellarano Fiandre Ceramiche SPA, Bologna, 1989.
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C. Amerio, G. Canavesio, Materiali per l'edilizia, vol.°2, fa parte di 'Strumenti per la tecnologia delle costruzioni e la progettazione edilizia', collana a cura di C. Amerio, Società Editrice Internazionale, Torino, 1996.
AA.VV.
Manuale di progettazione edilizia, materiali e prodotti, vol.5, Ulrico Hoepli editore, Milano, 1995.
B. Fabbri, G.Latour, F. Micocci, La ceramica nell'edilizia,Materiali, tecnologie, prodotti e impieghi, NIS, Roma, 1991.

Ancoraggio lastre in gres porcellanato

Ancoraggio lastre in gres porcellanato

Edificio della Cabel, Empoli, M. Mariani, 1992/97

Edificio della Cabel, Empoli, M. Mariani, 1992/97