Argilla espansa in edilizia: proprietà e applicazioni

L’argilla espansa è un materiale da costruzione largamente impiegato nel settore dell’ingegneria civile che fin dagli anni sessanta ha avuto una importante diffusione per applicazioni di isolamento termico e per il confezionamento di calcestruzzi alleggeriti.

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Dettaglio Argilla Espansa – TerMus-BIM_Library

Argilla espansa: definizione e ciclo produttivo

L’argilla espansa è un aggregato leggero di origine artificiale, ampiamente impiegato in ambito edilizio e infrastrutturale, soprattutto per applicazioni legate all’isolamento termico e alla realizzazione di strutture alleggerite. La sua produzione deriva dalla trasformazione di argille naturali, attraverso un processo termico controllato noto come clinkerizzazione.

Essa viene estratta da cave e giacimenti naturali e sottoposta ad una fase di stagionatura della durata di alcuni mesi che consente di stabilizzare le sue caratteristiche fisico-chimiche. Successivamente, il materiale viene trasferito presso gli impianti industriali, dove subisce operazioni di macinazione e miscelazione, finalizzate ad ottenere una granulometria uniforme e adatta alla successiva fase termica.

I granuli ottenuti vengono introdotti in forni ad alta temperatura, dove l’argilla viene inizialmente essiccata e poi riscaldata fino a sfiorare il punto di fusione. In questa fase ha luogo il fenomeno di espansione, determinato dalla combustione delle sostanze organiche volatili presenti nell’argilla stessa. Una volta raggiunto il grado di espansione desiderato, il materiale viene raffreddato rapidamente tramite sistemi di ventilazione forzata.

Il peso specifico dei granuli di argilla espansa varia in base alla granulometria, ma generalmente è compresa tra i 350 e i 530 kg/m³.

Argilla espansa: UNI EN 14063

La norma UNI EN 14063 è la versione ufficiale in lingua inglese della norma europea EN 14063-1 (edizione agosto 2004) e tiene conto dell’errata corrige del dicembre 2006 (AC:2006). La norma specifica i requisiti per i prodotti di aggregati leggeri di argilla espansa realizzati in situ e utilizzati per l’isolamento di tetti, solai di copertura e pavimenti. La norma è una specifica per i prodotti prima della messa in opera. Descrive le caratteristiche del prodotto e include le procedure per effettuare le prove, la marcatura e l’etichettatura.

Quali sono le proprietà dell’argilla espansa?

L’argilla espansa, è un prodotto inalterabile e resistente nel tempo, privo di materiale organico o derivati. É caratterizzato da una elevata durabilità, non è soggetto a degrado da condizioni di temperatura o umidità estreme, non si altera fisicamente, resistendo bene anche agli acidi, basi, solventi e all’azione del gelo e mantenendo, quindi, invariate le proprie caratteristiche fisiche in eterno.

Per ogni classe granulometrica vengono identificati specifici parametri fisici come la massa volumica o il grado di assorbimento dell’acqua e caratteristiche meccaniche come la resistenza a compressione o la rigidezza.

Le argille espanse si caratterizzano innanzitutto per la loro estrema leggerezza, dovuta alla peculiare struttura alveolare che le contraddistingue. Inoltre, presentano un’elevata impermeabilità, poiché l’argilla, per sua natura, non assorbe acqua. Dal punto di vista meccanico, mostrano una notevole resistenza alla compressione, mentre le proprietà di isolamento termico derivano dalla bassa conducibilità termica del materiale. Allo stesso modo, la struttura microporosa conferisce un efficace isolamento acustico, rendendo l’argilla espansa una soluzione versatile e performante per molteplici applicazioni edilizie.

Altre proprietà dell’argilla espansa sono:

• densità e massa volumica: la densità apparente varia tipicamente tra 350 e 530 kg/m³, in funzione della granulometria e del grado di espansione. Questo valore, estremamente basso rispetto ad altri aggregati naturali, consente un’ottimizzazione dei carichi permanenti nelle strutture portanti;
• struttura microporosa e resistenza a compressione: la configurazione cellulare interna, caratterizzata da pori chiusi e distribuiti omogeneamente, conferisce una resistenza alla compressione che può variare da 1 a 10 MPa a seconda della densità e del trattamento termico. La resistenza aumenta proporzionalmente alla densità, rendendo il materiale idoneo sia per applicazioni strutturali leggere che per soluzioni di alleggerimento;
• conducibilità termica: la presenza di vuoti interni limita la conduzione termica. Questa caratteristica rende l’argilla espansa altamente performante in termini di isolamento termico, contribuendo alla riduzione delle dispersioni energetiche;
• isolamento acustico: la struttura porosa dissipa efficacemente l’energia sonora, riducendo la trasmissione delle onde acustiche. La capacità di smorzamento varia in funzione della granulometria e della disposizione del materiale nelle strutture edilizie;
• resistenza al fuoco: essendo un materiale inorganico e incombustibile (classe A1), l’argilla espansa non sviluppa fumi tossici né contribuisce alla propagazione delle fiamme. Questo aspetto la rende fondamentale per applicazioni in contesti ad alta criticità in termini di sicurezza antincendio;
• durabilità e resistenza agli agenti atmosferici: l’argilla espansa è intrinsecamente resistente agli agenti chimici, agli attacchi biologici e ai cicli di gelo-disgelo. La stabilità chimica è garantita dalla composizione mineralogica, priva di composti organici suscettibili di degrado.

Argilla espansa: densità e massa volumica

Una delle caratteristiche più apprezzate dell’argilla espansa è la sua straordinaria leggerezza, che la distingue nettamente dagli aggregati naturali comunemente impiegati in ambito infrastrutturale, come sabbia, ghiaia e altri materiali granulari. Questo vantaggio strutturale consente una significativa riduzione dei carichi permanenti, rendendola particolarmente adatta per applicazioni su rilevati e riempimenti leggeri.

A differenza degli aggregati tradizionali, l’argilla espansa si caratterizza per una porosità interna elevata, dovuta alla presenza di vuoti endogranulari: cavità chiuse all’interno dei granuli stessi, generate durante il processo di espansione termica. Queste cellule interne, non sempre comunicanti tra loro, possono costituire fino al 50% del volume del singolo granulo, contribuendo in maniera determinante alla riduzione della massa.

Accanto a questa porosità, il materiale presenta anche vuoti intergranulari, ovvero spazi tra un granulo e l’altro. L’insieme di queste due forme di porosità, endogranulare e intergranulare, genera una doppia porosità strutturale, che può arrivare a rappresentare complessivamente tra il 30% e il 50% del volume totale.

Queste caratteristiche influenzano direttamente la massa volumica in mucchio a secco, definita come il rapporto tra il peso del materiale sfuso e il volume complessivo, comprensivo dei vuoti. Tale valore, misurato senza compattazione né vibrazione, è variabile in funzione della granulometria: per esempio, prodotti con granuli di dimensioni maggiori (come il tipo Leca 8-20) mostrano una densità apparente inferiore, dovuta alla prevalenza della porzione porosa rispetto alla scorza esterna compatta.

La massa volumica effettiva del materiale in opera dipende dalla densità relativa dell’ammasso, ovvero dal grado di addensamento ottenuto durante la posa. Per assicurare prestazioni meccaniche ottimali, in particolare in termini di resistenza e rigidezza, è necessario effettuare una compattazione controllata, con una deformazione istantanea compresa tra il 10% e il 15%.

Infine, la densità finale del riempimento in esercizio, utile per i calcoli strutturali e geotecnici, va calcolata tenendo conto sia del grado di compattazione raggiunto che dell’eventuale assorbimento d’acqua da parte dei granuli, in funzione delle condizioni ambientali e di umidità.

Argilla espansa: rapporto con l’acqua

Un aspetto molto importante da considerare per la corretta definizione del comportamento in opera dell’argilla espansa è la variazione di densità rispetto al suo stato secco, determinata dalla presenza di acqua. Il peso specifico in opera di un riempimento in argilla espansa può essere condizionato dal tempo di immersione in acqua e dalle condizioni di saturazione dei granuli. Nelle situazioni più frequenti in cui il riempimento di argilla espansa non sia sommerso o non sia influenzato dalle condizioni di falda , il valore del peso specifico del materiale secco sarà corretto incrementandolo di circa il 20-25% (rappresentativo dell’umidità ambientale assorbita).

Applicazioni dell’argilla espansa

L’argilla espansa, sotto forma di granuli sfusi, trova impiego in numerose applicazioni edilizie. Viene utilizzata per riempire intercapedini di pareti, coperture, sottofondi di pavimenti, sottotetti non praticabili e canne fumarie, garantendo elevate prestazioni isolanti.

Inoltre, può essere impiegata come aggregato leggero nella produzione di intonaci resistenti al fuoco e di agglomerati termofonoisolanti, destinati a solai interpiano, superfici controterra, sottotetti praticabili, coperture piane e a falda inclinata.

I granuli di argilla espansa sono ampiamente utilizzati anche come inerti per la realizzazione di blocchi in calcestruzzo alleggerito, oltre a costituire strati drenanti o protettivi nelle aree verdi e nei giardini. L’argilla granulare sfusa è riutilizzabile come inerte o può essere smaltita in discariche specifiche per materiali da costruzione.

Dunque, grazie alle sue proprietà, l’argilla espansa trova numerose applicazioni in:

• edilizia, l’argilla espansa è utilizzata per
  • riempimenti e massetti leggeri: per alleggerire il carico strutturale senza compromettere la resistenza meccanica;
  • pannelli prefabbricati: utilizzati per la costruzione di pareti divisorie e facciate leggere;
  • materiale isolante: utilizzato in combinazione con altri materiali per migliorare l’isolamento termico e acustico.
• agricoltura l’argilla espansa è utilizzata come substrato nei terreni agricoli, grazie alla sua capacità di trattenere l’umidità e di migliorare la struttura del suolo. Inoltre, essendo un materiale inerte e non soggetto a decomporsi, è ideale per l’uso in giardinaggio e in orticoltura;
• ingegneria civile, l’argilla espansa è usata per la realizzazione di strati drenanti nei terreni, per migliorare la stabilità e la permeabilità delle costruzioni. Viene anche utilizzata per la realizzazione di fondazioni leggere, in cui è richiesto un buon compromesso tra peso e resistenza;
• ambito industriale, per esempio nei filtri per l’acqua, nelle torri di raffreddamento e nei processi di purificazione dell’aria. Le sue proprietà di porosità e superficie specifica sono utilizzate per applicazioni di adsorbimento e filtrazione.

Argilla espansa: le FAQ

In che modo l’argilla espansa contribuisce al miglioramento dell’efficienza energetica degli edifici?

L’argilla espansa, grazie alla sua bassa conducibilità termica, riduce le dispersioni di calore attraverso le strutture edilizie, contribuendo all’isolamento termico e al miglioramento della classe energetica dell’edificio.

Quali sono i vantaggi strutturali derivanti dalla leggerezza dell’argilla espansa?

La sua ridotta densità consente di alleggerire i carichi permanenti sulle strutture, rendendola ideale per realizzare massetti, sottofondi e riempimenti su solai o coperture con limitata capacità portante.

Come viene prodotto il materiale e cosa lo rende espanso?

Il materiale viene ottenuto attraverso un processo di cottura ad alta temperatura che provoca l’espansione dei granuli, grazie alla combustione di sostanze organiche presenti nell’argilla naturale, creando una struttura porosa interna.

L’argilla espansa è adatta a condizioni ambientali estreme?

Sì. È resistente all’umidità, al gelo, agli attacchi chimici e biologici. Non subisce alterazioni nel tempo, mantenendo stabili le sue prestazioni in ogni contesto climatico.

Qual è il comportamento dell’argilla espansa a contatto con l’acqua?

Pur non essendo un materiale idrofobo, assorbe umidità ambientale in misura contenuta. In condizioni non sommerse, il peso specifico viene generalmente incrementato del 20-25% per tenere conto dell’assorbimento naturale.

In quali campi, oltre all’edilizia, trova impiego l’argilla espansa?

Oltre all’uso in costruzioni, viene impiegata in agricoltura come substrato, in ingegneria civile per drenaggi leggeri e fondazioni, e in ambito industriale in sistemi di filtrazione e trattamento aria-acqua.

Quali sono le principali proprietà tecniche che rendono l’argilla espansa un materiale così versatile?

È leggera, isolante termicamente e acusticamente, resistente al fuoco (classe A1), durevole, e ha un’elevata capacità di resistenza alla compressione in funzione della densità.

Che ruolo gioca la norma UNI EN 14063 nell’impiego dell’argilla espansa?

Questa normativa definisce i requisiti tecnici, le prove di laboratorio e i criteri di marcatura per garantire l’idoneità del materiale come isolante in edilizia, specialmente prima della posa in opera.

L’argilla espansa è un materiale sostenibile?

Sì. È ricavata da materie prime naturali, non rilascia sostanze nocive, ha una lunga durata e può essere riutilizzata o smaltita come rifiuto inerte, contribuendo a un’edilizia più responsabile.

Come si comporta l’argilla espansa in caso di incendio?

Essendo inorganica e incombustibile, non contribuisce alla propagazione delle fiamme, non emette fumi tossici ed è classificata in Euroclasse A1, la più alta in termini di sicurezza antincendio.

Indirizzo articolo: https://biblus.acca.it/argilla-espansa-in-edilizia-proprieta-e-applicazioni/