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Jaimes Infante, Uriel

Nuovi studi sulle prestazioni della fibra del fusto della pianta di banana (musa paradisiaca), per l'edilizia a basso costo in Colombia: proposta progettuale e prove tecnologiche per la produzione di una lastra ondulata di copertura.

Rel. Delfina Comoglio Maritano, Anna Gilbert. Politecnico di Torino, Corso di laurea in Architettura, 2004

Abstract:

La ricerca presenta una nuova proposta tecnologica edilizia, mediante l'uso della fibra della pianta della banana, come rinforzo di una matrice composta, per la costruzione di un nuovo elemento di copertura -lastra ondulata-, per l'edilizia a basso costo in Colombia. Come fondamento teorico si parte dall'analisi della precedente tesi di specializzazione dello stesso autore, dallo studio di materiali e tecnologie inerenti, e dallo sviluppo sperimentale di nuove prove e tecniche di esecuzione. La scelta dei materiali costituenti la matrice è stata caratterizzata prevalentemente sull'utilizzo di materiali naturali. Si riportano le caratteristiche generali della pianta della banana e lo studio preliminare effettuato con relative prove chimiche e fisico meccaniche della fibra ricavata dal fusto, come elementi importanti di riferimento. La consultazione bibliografica riguardante i tentativi più importanti di impiego di diverse fibre vegetali come rinforzo cementizio, ha fornito importanti elementi di appoggio e di direzione delle linee di ricerca. Sono state studiate alcune procedure produttive e materiali con il fine di prevenire il deterioramento delle fibre naturali nell'ambiente alcalino tipico di una matrice cementizia. Si presentano metodi e risultati ottenuti in laboratori specializzati. Le prove di laboratorio hanno permesso di individuare i dosaggi più adeguati dei diversi materiali costituenti la malta e nel rapporto malta / fibra. Si è così determinata la scelta di un tipo di impasto con il quale si è elaborato l'elemento finale, e cioè: malta composta, preparata con più leganti (calce, gesso, cenere pula di riso), e il 35% di cemento, cocciopesto e sabbia silicea + fibra in una percentuale del 30% e con un rapporto in peso acqua-legante: A/L = 0,8. Per l'elaborazione dell'elemento si è utilizzato come stampo una lastra ondulata di fibrocemento ecologico di dimensioni 815 cm di larghezza per 100 di lunghezza. Lo spessore dell'elemento è stato fissato in 15 mm e ridotto mediante pressatura a 13mm. I risultati ottenuti sono interessanti e confermano le ipotesi iniziali. In previsione di applicazione in situ, si deve prevedere un approfondimento della ricerca con ulteriori prove di laboratorio sull'elemento finito e sulla resistenza meccanica della fibra dopo tempi lunghi di permanenza in matrice composta.

Relatori: Delfina Comoglio Maritano, Anna Gilbert
Parole chiave: legno - banana - Colombia - edlizia - basso costo
Soggetti: G Geografia, Antropologia e Luoghi geografici > GH Scienze Ambientali
A Architettura > AO Progettazione
G Geografia, Antropologia e Luoghi geografici > GD Estero
Corso di laurea: Corso di laurea in Architettura
URI: http://webthesis.biblio.polito.it/id/eprint/313
Capitoli:

Capitolo 1: Preliminari

1.1 La ricerca

1.2 Giustificazione e delimítazione

1.3 Obiettivi

1.3.1 Obiettivi Generali

1.3.2 Obiettivi specifici

1.4 Diagramma metodologìco

Capitolo 2: Le fibre vegetali e loro uso in edilizia

2.1 Evoluzione storica

2.1.1 Tecnologia appropriata

2.2 Materiali di costruzione in base a materiali naturali

2.2.1 La ricerca sui materiali per l'edilizia a partire di materie prime vegetali

2.2.1.1 Le fibre vegetali

2.2.1.2 Principali tecniche e materiali edilizi a base di vegetali e di sottoprodotti agricoli

2.2.1.3 Linee di ricerca

2.2.2 Problemi con l'introduzione di materiali edilizi locali a partire da residui vegetali

2.2.2.1 Problemi relazionati con l'uso

2.2.2.2 Problemi tecnici

2.2.3 Condizioni tecniche ed economiche necessarie per un

paese che vuole creare un'industria a base di materie prime vegetali

2.2.4 Generalità rispetto ai materiali costruttivi a base di fibre vegetali e loro uso in edilizia

Capitolo 3: Compositi di cemento rinforzato con fibre vegetali nell'edilizia

3.1 Introduzione

3.2 I problemi

3.3 Importanza dello studio della microstruttura delle fibre

3.4 Misura e risultato

3.5 Matrice di cemento - la chiave di compositi stabili

3.6 Prospettive delle fibre naturali in termini di durabilità

3.7 Importanza per i paesi in via di sviluppo

3.7.1 Le fibre vegetali come rinforzo di materiali edilizi nei paesi latinoamericane

3.7.1.1 Risultati di alcune ricerche

3.7.1.2 Fibre vegetali come rinforzo di matrice non cementizie

3.7.1.3 Diversità delle fibre e informazione

3.8 Le ceneri dei materiali pozzolanici come sostitutivo parziale del cemento

3.8.1 Ricerca sulle ceneri di pulla di riso come sostitutivo parziale del cemento

3.8.1.1 I risultati

3.8.1.2 Efficenza economica del calcestruzzo con cenere di pula di riso

3.8.2 Influenza della stagionatura e dell'acqua nella resistenza a compressione del calcestruzzo con contenuto di ceneri

3.8.2.1 Analisi del contenuto d'acqua

3.8.2.2 Stagionatura

3.8.3 I risultati

Capitolo 4: La fibra del fusto della pianta della banana (musa paradisiaca)

4.1 Caratteristiche generali della pianta della banana

4.1.1 Aspetti generali della coltivazione

4.1.1.1 Luminozità e distanze

4.1.1.2 Preparazione del pollone

4.1.1.3 Disinfezione

4.1.1.4 Scavi

4.1.1.5 Semina

4.1.1.6 Ubicazioni dei polloni nel rizoma

4.1.1.7 Spollonatura

4.1.1.8 Fertilizzazione

4.1.1.9 Controllo delle erbe infestanti

4.1.1.10 Defogliazione

4.1.1.11 Raccolta dei frutti

4.1.1.12 Taglio del fusto

Capitolo 5: Prove chimiche e fisico-meccaniche per l'analisi delle fibre della banana

5.1 Introduzione

5.2 Calcolo del peso specifico apparente e la densità relativa rispetto all'acqua della fibra

5.3 Contenuto delle ceneri (norma UNI-8047)

5.3.1 Dati

5.3.2 Metodologia

5.4 Prova di ripresa all'umidità

5.4.1 Metodologia

5.4.2 Determinazione del tasso di ripresa di umidità della fibra

5.5 Prova di ripresa alle pieghe (norma UNI 9575)

5.5.1 Metodologia

5.6 Prove di trazione

5.6.1 Prova: materiale vegetale non trattato

5.6.2 Prova: materiale vegetale trattato con colla caseina

5.6.3 Prova: materiale vegetale trattato con colla ureica

5.6.4 Prova: materiale vegetale trattato con una soluzione alcalina (norma UNI 8634)

5.7 Prova di osservazione microscopica (forma, struttura)

5.8 Prova per determinare la lunghezza (norma UNI 5751) la larghezza e lo spessore della fibra. Metodo della misura della singola fibra (norma UN) 5131)

Capitolo 6: Antecedenti della fibra del fusto della pianta della

banana come materiale edilizio

6.1 Uso delle fibre naturali nel calcestruzzo

6.2 Resistenza alcalina

6.3 Diagrammi comparativi di tensione e deformazione di alcune fibre vegetali

Capitolo 7: Identificazione della tipologia base della proposta

7.1 Fibre naturali come rinforzo di malte cementizie per la fabbricazione di elementi di copertura

7.1.1 Antecedenti

7.1.2 Proprietà delle malte cementizie rinforzate con fibre vegetali

7.1.2.1 Proprietà nello stato fresco

7.1.2.2 Proprietà durante il cambio di stato fresco ad indurito

7.1.2.3 Proprietà nello stato d'indurito

7.1.2.4 Resistenza alla flessione, tensione e compressione

7.1.2.5 Altre proprietà

7.1.2.6 Il deterioramento delle fibre e carbonatazione della matrice

7.1.3 Metodi di produzione

7.1.3.1 Preparazione dei materiali costituenti

7.1.3.2 Miscelato

7.1.3.3 Modellato

7.1.3.4 Presa e stagionatura

7.1.3.5 Controllo di qualità

7.1.3.6 Produzione a"livello di villaggio"

7.1.3.7 Produzione industriale a piccola scala

7.1.3.8 Produzione automatizzata

Capitolo 8: Prove per determinare la modalità d'utilizzo della fibra: Infeltrimento e Termocompattazione

8.1 Introduzione

8.2 Elaborazione provini lastre 20x20x2 cm per prove d'infeltrimento

8.2.1 Taglio

8.2.2 Pesatura

8.2.3 Aggiunta d'acqua

8.2.4 Frullatura

8.2.5 Classificazione fibra al settacio

8.2.6 Posizionamento sul telaio con rete

8.2.7 Passaggio all'interno di bacinella con acqua per infeltrimento

8.2.8 Evaporazione forzata dell'acqua

8.2.9 Cottura in forno

8.2.10 Termocompattazione

Capitolo 9: Studio di alcuni materiali naturali e tecniche, per la definizione dei componenti della matrice malta - fibra

9.1 Le malte

9.2 La rìscoperta dei leganti

9.3 Il cemento

9.4 La calce

9.5 II gesso

9.6 Cenere pula di riso

9.7 II cocciopesto

9.8 Gli aggregati

9.9 L'acqua

9.10 Intonacci con fibre vegetali

9.11 I biocompositi

Capitolo 10: Prove in Laboratorio su provini con diversi dosaggi di malta composta e percentuale di fibra

10.1 Introduzione

10.2 Elaborazione dei provini

10.2.1 Preparazione della fibra

10.2.2 Composizione della malta

10.2.3 Stampi

10.2.4 Confezionamento dei Provini

10.3 Stagionatura

10.4 Prove di flessione e compressione dei provini

10.4.1 Risultati delle prove di flessione e compressione

10.4.2 Analisi dei risultati

10.5 Prova d'assorbimento d'acqua

Capitolo 11: Proposta progettuale per la produzione di una lastra ondulata di copertura

11.1 Introduzione

11.2 Calcoli per determinare lo spessore della lastra ondulata in base alla resistenza meccanica del materiale

11.2.1 Calcolo della resistenza caratteristica dell'elemento a flessione

11.2.2 Calcolo della resistenza caratteristica dell'elemento a compressione

11.2.3 Calcolo del momento d'inerzia baricentrico

11.3 Descrizione del cassero per la costruzione della lastra ondulata

11.4 Descrizione del processo d'estrazione fibra della pianta della banana

11.5 Procedura per l'elaborazione di lastre ondulate con fibra della pianta della banana

11.6 Costi della lastra ondulata con rispetto ai prezzi del mercato colombiano

Capitolo 12: Conclusioni e Suggerimenti

12.1 Conclusioni

12.2 Suggerimenti

Bibliografia

Allegati

Schede tecniche dei materiali utilizzati

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