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Durabilità e degrado del legno Bernhard ElsenerDegrado die materiali non-metallici Università di Cagliari AA 2005/2006
Durabilità e degrado del legno
Durabilità e degrado del legno Bernhard ElsenerDegrado die materiali non-metallici Università di Cagliari AA 2005/2006
Durabilità e degrado del legno
Bernhard ElsenerProfessore di Scienza dei Materiali
Dipartimento di Chimica Inorganica ed AnaliticaUniversità degli Studi di Cagliari
http://dipcia.unica.it/superf/Email: belsener@unica.it
Durabilità e degrado del legno Bernhard ElsenerDegrado die materiali non-metallici Università di Cagliari AA 2005/2006
1 Legno come materiale di costruzione
Produzione mondiale di materiali di costruzione (1980)
- Acciaio 0.8 Mia t/a- Alluminio 0.02 Mia t/a- Polimeri 0.09 Mia /a- Legno 3.0 Mia t/a (50% legno d’opera)
- Riserve di legno 3 Mia m3
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1 Legno come materiale di costruzione
Bosco nei tropici del America del sud
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1 Legno come materiale di costruzione
Percentuale di costruzione in legno
- USA 90 - 94%- Canada 5 - 85%- Scandinavia 80 - 85%- Austria 15%- Germania 6 - 7%
- 50% del legno viene utilizzato in costruzione di edifici
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1 Esempi di costruzioni in legno
Abitazione nelle montagne svizzere (70 anni)
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1 Esempi di costruzioni in legno
Tetto della fiera a Hannover (Germania)
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1 Esempi di costruzioni in legno
Ponte moderno (Expo Svizzera 2002)
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1 Esempi di costruzioni in legno
Abitazione moderna (Svizzera, 2001)
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2 Composizione e struttura del legno
Composizione chimica(legno è un materiale composto di macromolecole)
- Cellulose 40 - 60 %- Emicellulosa 6 - 27 %- Lignina 18 - 40 % (conifere meno lignina)- Altre sostanze 0.3 - 10 % (organiche ed inorganiche)
Composizione elementare- carbonio 48 - 52 %- Ossigeno 41 - 45 %- idrogeno 6 - 7 %
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2 Composizione e struttura del legno
Sostanze estrattivi
Composti come terpeni, feoli e derivati, tannini, carboidrati, composti azotati, acidi grassi e steroidi.
- particolare odore o profumo, sapore, colore- modificano proprietà fisiche (ritiro, permeabilità, .)- difficoltà di verniciature, corrosività el legno- miglioramento della durabilità (maggiore resistenza ad attacco di insetti e funghi)- possibilità di sfruttamento industriale (colori, ..)
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2 Composizione e struttura del legno
Alerce1500 anni
Argentina del sud
Resistnetissima agli attacchidei funghi
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2 Composizione e struttura del legno
Legno tardivoAnelli
Legno giovanile
Legno di cuore
Alburno
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2 Composizione e struttura del legno
Microstruttura del legno
Conifero (pino) Latifoglia(legno di pioppo)
Zona tardiva (più densa), zona primaticcia (parete sottili, tracheidi ampie grossi vasi).
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2 Composizione e struttura del legno
Microstruttura del legno
Conifero (più anziano) Latifoglia(più differenziato)
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2 Composizione e struttura del legno
Microstruttura del legno (conifero)A: Zona tardiva B: zona primaticciaC: tracheidi dei raggi D: parenchimaE: canali resiniferi
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2 Composizione e struttura del legno
Microstruttura del legno (latifoglia)A: Zona tardiva B: zona primaticciaC: raggi parenchimaticiD: vasiE: parenchima assiale
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2 Composizione e struttura del legno
Maturazione del legno
Legno giovane
Legno maturo
Legno di cuore
alburno
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2 Composizione e struttura del legno
Fibre di legno
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2 Composizione e struttura del legno
Elementi strutturali1 Vasi (anullare)2 Vasi 3 Fibre di legno
4 Tracheide (giovanile)5 Tracheide (maturo)
6 Raggio di legno7 Raggio di legno
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2 Proprietà del legno
Proprietà meccaniche molto buone...
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2 Proprietà del legno
...se utilizzato bene
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2 Proprietà del legno
Il legno è ortotropico
L in direzione delle fibreT tangenzialeR radiale
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2 Proprietà del legno
Carico di rottura del legno (12 % umidità)
Legnocompressione flessioneassiale trasverale
Abeti 380 720Larice 500 930Pini 440 950Castagno 500 1100Faggio 520 1100Pioppi 340 600Quercia 580 1100
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2 Proprietà del legno
Modulo di Elsticità del legno (12 % umidità)
Legnotangenziale radialefibre
Coniferi 1 1.7 20Latifoglia 1 1.7 13
Simile per la resistenza meccanicaed il riganfiamento
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3 Legno e umidità
Aumento del volume con l’umidità
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3 Legno e umidità
Deformazione del legno con l’umidità
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4 Durabilità del legno
Attacco tramite funghi
Dal colore del residua si parla di carie bianco (attaccco dellaLignina) o di carie bruna (attacco della cellulose)
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4 Durabilità del legno
Attacco tramite funghiCondizioni favorevoli sono- temperatura ne troppo bassa ne troppo alta (5 - 30 °C)- umidità tra 15 e 30%
Per evitare- essicazzione e stagionatura (ridurre l’umidità)- taglio degli alberi solo in inverno (circolazione ormoni)- importanza degli estrattivi
Legno molto durevole- rovere, larice, teak
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4 Durabilità del legno
Decomposizione del legno
Carie bruna (attacco della cellulosa)
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4 Durabilità del legno
Problemi utilizzando il legno
Deformazione , formazione di fissureDegrado tramite funghi (umidità > 20%)