La scienza dietro alla resistenza dei materiali
La durevolezza delle superfici della casa è definita da una lunga lista di caratteristiche fisiche e chimiche che possono dipendere dalla natura del materiale, dalla sua composizione e anche dal suo specifico utilizzo. La resistenza dei materiali, poi, può riferirsi a proprietà molto diverse tra loro, come la capacità di sopportare pesi o di resistere agli agenti atmosferici.
Mentre ci permette di indagare i fattori alla base della durabilità delle superfici, la scienza ci offre anche diverse soluzioni per consolidare i materiali e prolungarne la vita. Questo vale anche, e soprattutto, per due tra i materiali più apprezzati e diffusi nelle nostre case: il legno e il cemento.
La durevolezza delle superfici in casa
La durevolezza, riferita alle superfici della casa, può avere a che fare con diverse proprietà dei materiali: indica la resistenza all’usura, all’abrasione e agli agenti atmosferici, ma anche la robustezza e la capacità di mantenere intatte le caratteristiche estetiche e funzionali per lungo tempo. Con l’andare del tempo pavimenti, pareti e piani di lavoro possono perdere proprietà essenziali come la rigidità strutturale oppure modificare il loro aspetto, iniziando a perdere colore e brillantezza.
In ogni caso, le superfici usurate e indebolite – soprattutto quando si tratta di materiali porosi come legno e cemento – sono naturalmente più esposte a sporco e fenomeni di degrado, cosa che le rende sempre più difficili da trattare e mantenere. Un parquet secco e impoverito diventerà ruvido e più incline ad assorbire liquidi, mentre un cemento rovinato inizierà a usurarsi a livello superficiale, producendo polvere e perdendo parte della sua solidità strutturale.
La durevolezza è una proprietà fondamentale per la resa e la manutenzione delle superfici. Come sempre, però, tutto dipende dal materiale. La durabilità può infatti essere legata alla sua struttura interna, come nel legno, oppure concentrarsi in superficie, come avviene per esempio con le piastrelle in ceramica, la cui resistenza dipende essenzialmente dalla durezza dello smalto esteriore.
La durevolezza del legno, quindi, si esprime in maniera completamente diversa rispetto a quella delle piastrelle: mentre il legno è estremamente robusto ma sensibile ad acqua e sostanze oleose, le piastrelle possono rompersi ma non temono umidità e sostanze chimiche di sorta. Il concetto di durevolezza, quindi, va declinato in funzione del materiale.
Resistenza dei materiali: il caso del legno
Il legno ha una storia millenaria: utensili, carri, monumenti, rifugi e abitazioni in legno hanno accompagnato la storia dell’umanità sin dalle prime civiltà. Il legno è infatti un materiale abbondante e facile da lavorare, ma soprattutto è adatto a un’infinità di applicazioni – una caratteristica che deriva direttamente dalla sua resistenza.
La robustezza del legno è dovuta alla sua complessa struttura interna, composta da forti fibre di cellulosa tenute insieme dalla lignina, un pesante polimero organico che cementa le fibre vegetali conferendo compattezza e resistenza alle piante. Cellulosa e lignina, i più abbondanti biopolimeri sintetizzati sulla Terra, sono alla base delle eccezionali proprietà del legno: la naturale porosità della fibra di cellulosa lo rende elastico e isolante, mentre la lignina, che ha proprio lo scopo di conferire rigidità alle pareti cellulari delle piante, gli conferisce robustezza e resistenza.
La durevolezza del legno è dovuta anche alla complessa struttura stratificata delle fibre di cellulosa, dalla cui disposizione dipende una delle caratteristiche più peculiari del legno: l’anisotropia, quella proprietà per cui la resistenza varia in base all’orientamento delle fibre.
Resistenza del legno: che significa?
Come è noto, le diverse essenze possono avere caratteristiche assai diverse in termini estetici e strutturali. Se parliamo di resistenza, sappiamo che il legno di azobè è in assoluto il più duro al mondo, il rovere è noto per essere stabile e resistente ai graffi e teak, ipè e larice resistono molto bene agli agenti atmosferici e all’acqua.
In generale, le essenze più dure sono quelle esotiche: le particolari condizioni ambientali in cui si sviluppa la pianta portano legni come palissandro ed ebano ad avere una struttura cellulare particolarmente compatta e fitta. All’estremo opposto, legni come l’abete, il pino e il larice risultano meno densi e più flessibili, perciò versatili e facili da lavorare.
Il legno derivato dalle conifere come l’abete e il pino viene infatti definito “tenero”, in opposizione al legno “duro” (cioè di latifoglie come la quercia e il mogano), più resistente e compatto.
In definitiva, un legno perfetto per le lavorazioni artigianali potrebbe non essere l’ideale per il parquet, e un’essenza usata da millenni per la costruzione di imbarcazioni potrebbe non avere la durezza necessaria per finire su un mobile. Quando ci si interroga sulla durevolezza del legno, quindi, è importante definire quale tipo di resistenza si spera di ottenere.
Nel caso di pavimenti e mobili in legno, vanno valutati la stabilità e la durezza superficiale del legno, che consentono di limitare problemi come graffi e deformazioni, ma anche la sua porosità, da cui dipenderà la sua capacità di assorbire acqua e altri liquidi, e la sua naturale tendenza a cambiare colore nel tempo.
Come rendere il legno più resistente?
Per un legno capace di durare nel tempo, bisogna innanzitutto individuare l’essenza adatta a ogni scopo. Ma si può intervenire anche a posteriori, per esempio su un vecchio mobile o su parquet già installato, con dei trattamenti che permettono di ottenere un legno più resistente e durevole.
Il rimedio più antico, e ancora oggi il più diffuso, consiste nell’impregnazione: grazie alla sua naturale porosità, il legno permette a oli e altre soluzioni impregnanti di penetrare in profondità nella sua struttura, conferendo rigidità e protezione contro gli agenti esterni.
Il parquet è un legno particolarmente soggetto a usura quotidiana, e può trarre grande giovamento da un trattamento impregnante. Oggi esistono prodotti completamente naturali capaci di donare al legno maggiore stabilità e un’eccellente resistenza al calpestio senza intaccare la sua traspirabilità, consegnando un parquet dall’aspetto curato e molto più facile da pulire.
Anche il legno più rovinato può essere recuperato: l’umidità e gli attacchi di funghi xilofagi possono intaccare la sua struttura rigonfiando le fibre o degradando la cellulosa. In quel caso si può intervenire con un consolidante privo di sostanze nocive. Le particelle finissime di polimeri acrilici che compongono questi prodotti penetrano nelle fibre del legno rendendole più dure e coese. In tal modo, il legno aumenta la sua durezza superficiale senza modificare in alcun modo il suo aspetto.
Cemento più resistente grazie all’innovazione
Lo stesso tipo di innovazione che ha reso possibile il consolidamento del legno tenero e spugnoso ha portato a una grande evoluzione anche per quanto riguarda il cemento, il materiale da costruzione più utilizzato al mondo, sempre più apprezzato anche per pavimenti e rivestimenti in stile industriale.
La resistenza del cemento deriva da un processo di idratazione in cui il cemento reagisce con l’acqua per formare una pasta che lega insieme gli aggregati come sabbia e ghiaia. Le sue caratteristiche, quindi, dipendono essenzialmente dai fattori di questa reazione, come il rapporto tra acqua e cemento, la qualità degli aggregati e il processo di invecchiamento.
L’innovazione, dicevamo, ha portato miglioramenti significativi nella durabilità del cemento: oggi esistono additivi plastificanti, che permettono di ottenere calcestruzzi resistenti e meno porosi, quelli antiritiro, quelli viscosizzanti e quelli acceleranti e ritardanti, che permettono di plasmare il materiale in base alle esigenze, quasi “su misura”.
Un altro esempio è il calcestruzzo ad altissime prestazioni (UHPC), un materiale di nuova generazione formulato con additivi speciali che conferisce al cemento un’eccezionale resistenza alla compressione e alla trazione. Anche alcuni cementi “bio” hanno mostrato caratteristiche migliorate: è il caso del cemento addizionato con gusci di gamberi e aragoste, che in base a uno studio del 2022 è fino al 40% più resistente del normale calcestruzzo.
Come è avvenuto per il legno, la ricerca sui materiali ha portato anche alla formulazione di soluzioni per il consolidamento del cemento degradato, che ha subito danni meccanici o chimici: anche qui il rimedio consiste in un’impregnazione profonda a base di polimeri. Queste sostanze, che possono essere completamente prive di plastificanti e altre sostanze nocive, apportano nuovo legante e riportano le superfici alle condizioni di stabilità e rigidità originarie.
