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Fasoglio, Marco

GEOPOLIMERI DA PAGLIA DI CEREALE : una possibile proposta in architettura.

Rel. Jean Marc Christian Tulliani, Daniele Ziegler. Politecnico di Torino, Corso di laurea magistrale in Architettura per il progetto sostenibile, 2015

Abstract:

L'uso della paglia in architettura ha origini millenarie; le abitazioni con elementi in paglia sono la prima ricerca da parte dell'uomo di usare la natura per fare architettura.

In questa tesi il concetto della costruzione in paglia viene rivisitato; la paglia non è vista solo come elemento strutturale e fibroso, ma come possibile componente del legante, attraverso una possibile proposta per il futuro uso in architettura di elementi modulari.

L'approfondimento sperimentale, nasce dalla mia curiosità sulla "Paglia” e dalla volontà del relatore, Jean-Marc Tulliani, di indirizzare la ricerca verso lo sviluppo di nuovi leganti geopolimerici, scoperti negli anni '80 da J. Davidovits, ad oggi in fase di approfondimento da parte di un alto numero di centri di ricerca in tutto il mondo, come il Dipartimento di Scienza Applicata e Tecnologia (DISAT) al Politecnico di Torino.

Il tema principale è la verifica e lo studio delle proprietà del legante geopolimerico, essendo note le eccellenti caratteristiche sia di resistenza meccanica sia di resistenza al fuoco, sia alla capacità di impiegare energie di produzione minori rispetto ai leganti cementizi, introducendo la paglia sia come rinforzo, sia come cenere per realizzare il legante che è completamente di origine naturale e quindi sostenibile per l'ambiente ed economicamente.

La trattazione non si slega dall'indirizzo di laurea, seppur in modesta parte è allegata una piccola ricerca progettuale, per chiarire in ambito progettuale l'eventuale applicazione attraverso la progettazione di un elemento modulare (pannello, blocco, mattonella, tegola) e i relativi nodi.

Relatori: Jean Marc Christian Tulliani, Daniele Ziegler
Soggetti: A Architettura > AD Bioarchitettura
S Scienze e Scienze Applicate > SC Chimica
Corso di laurea: Corso di laurea magistrale in Architettura per il progetto sostenibile
URI: http://webthesis.biblio.polito.it/id/eprint/4325
Capitoli:

Abstract .... I

1 Introduzione ... 1

La finalità della tesi ... 1

Perché la paglia ... 1

Il geopolimero ... 2

Il legante geopolimerico di paglia ... 2

La sostenibilità. ... 3

I cereali. ... 4

2 La paglia ... 5

Il fieno e la paglia ... 5

Il cereale e la produzione ... 5

Lo scarto: paglia ... 7

La composizione chimica ... 8

Gli utilizzi ... 9

La storia delle case in paglia ... 10

2.1.1 Sistema Nebraska / Load - Bearing o Portante ... 13

2.1.2 Sistema di tamponamento ... 15

2.1.3 Sistemi e tecniche miste ... 16

2.1.4 Solai e tetti ... 19

3 Possibili sviluppi: progettazione modulare di un fabbricato ... 20

La normativa italiana ... 20

3.1.1 Normativa per l’utilizzo della paglia come materiale da costruzione con funzione portante ... 20

3.1.2 Normativa per l’utilizzo della paglia come materiale da costruzione (non portante)... 21

3.1.3 La NTC2016 e l’aggiornamento della marcatura CE... 22

La normativa nel mondo ... 23

3.1.4 Arabia Saudita ... 23

3.1.5 Australia ... 23

3.1.6 Austria ... 23

3.1.7 Bielorussia ... 23

3.1.8 Canada ... 24

3.1.9 Centro America ... 24

3.1.10 Cina e Mongolia ... 24

3.1.11 Danimarca ... 24

3.1.12 Francia .... 25

3.1.13 Giappone ... 25

3.1.14 Gran Bretagna e Irlanda... 26

3.1.15 Nuova Zelanda ... 26

3.1.16 Olanda ... 26

3.1.17 Stati Uniti d’America ... 26

3.1.18 Spagna ... 27

3.1.19 Germania ... 27

4 Manufatti e la tradizione ... 28

I manufatti a base di paglia ... 28

4.1.1 Straw Bale ... 28

4.1.2 Strawdobe Blocks ... 29

4.1.3 Hemp block ... 29

4.1.4 Cob block ... 30

4.1.5 Straw panels ... 30

4.1.6 Strawjet .... 31

4.1.7 Modcell ... 31

4.1.8 Bala-Box ... 32

4.1.9 Straw board... 33

4.1.10 Agbriboard–OSSB ... 33

4.1.11 Stak Block .... 34

4.1.12 Integrity Block ... 35

I prodotti a base di geopolimero ... 35

4.1.13 Mattone L.G.T.S. “Low Temperature Geopolymeric Setting” ... 35

4.1.14 ‘Green’ Cement ... 36

4.1.15 Greenest Brik.... 36

5 Polimeri e geopolimeri ... 38

L’antichità dei geopolimeri... 45

I geopolimeri ... 45

la sostenibilità ambientale a confronto con il cemento portland ... 48

6 La silice ed il potassio dalla paglia ... 50

La silice ... 50

Il potassio ... 51

La cenere ... 52

7 Sperimentazioni ... 54

Le paglie ... 60

Combustione della paglia ... 60

La resa della calcinazione ... 61

Primi modelli di calcinazione ... 62

Il metacaolino ... 64

Raffinare il mix design ... 65

A.S.A, B.S.A, W.S.A ... 68

Le prove meccaniche ... 69

Il ritiro ... 70

Massa volumica ... 71

La prova in acqua ... 71

La prova in acqua fredda ... 71

la prova in acqua calda a 80°C ... 72

La permeabilità al vapore ... 73

Stagionare in acqua ... 74

Indurre la porosità... 75

L’ipotesi del magnesio ... 75

Il possibile incremento della sostenibilità ... 77

8 Conclusione ... 78

9 Ringraziamenti ... 79

Allegati: ... 80

Sperimentale: ... 80

Architettonico: .... 80

Bibliografia ... 81

Articoli ... 83

Brevetti ... 86

Siti internet consultati ... 87

Bibliografia:

[1] Gumina Astrid, Geopolimeri: Un’alternativa smart per la realizzazione di materiali sostenibili. Rel. Tulliani, Jean Marc Christian.

Politecnico di Torino, corso di laurea magistrale in architettura e per il restauro e la valorizzazione del patrimonio, 2015.

[2] Irene Mina, Legnati geopolimerici: materiali innovativi per la sostenibilità ambientale in architettura. Rel Palmero Paola e De Paoli

Orio. Politecnico di Torino, corso di laurea in architettura per il progetto sostenibile, 2014

[3] Miotto Cecilia, Kay Zewo: Un prototipo abitativo in paglia portante per Haiti. Rel De Filippi Francesca; Correl. Venuti Fiammetta.

Politecnico di Torino, Corso di laurea in architettura per il progetto sostenibile,2014.

[4] Calvi Andrea, Progettazione sostenibile e autocostruzione in terra e Paglia. Rel. Piantanida P. Caldera C., Politecnico di Torino, I

facoltà di ingegneria, Corso di laurea magistrale in Ingegneria edile, 2013

[5] Paciolla Vincenzo, L’impiego della paglia in architettura: Il caso studio di Sciolze. Rel Bocco Andrea. Politecnico di Torino, I facoltà

di architettura, corso di laurea in architettura (costruzione), 2012.

[6] Collarino Angela, Rifiuti dell’edilizia: smaltimento e riciclo dei materiali da costruzione. Rel. Tulliani Jean Marc Christian. Politecnico

di Torino, II Facoltà di architettura, Corso di laurea in architettura, 2011.

[7] Leone Maurizio, Prontuario di estimo, Istituto Tecnico Agrario “Aarrigo Serpieri” A.A 2009-2010.

[8] Swentzell Athena, Steen Bill, BrainbridgeD avid e Eisenberg David, Le case di paglia: come costruire edifici, uffici, capanne o cottage

sostenibili, economici, efficienti e sicuri utilizzando le balle di paglia (The straw Bale House), Ed. Arianna Editrice, 2013.

[9] Jones Barbara, Costruire con le balle di paglia. Manuale pratico per la progettazione e la costruzione. (Building with straw bales. A

pratical Guide for the UK and Ireland), Ed. Terra Nuova, 2011.

[10] AA.VV, Manuale dei Materiali per l'Ingegneria, C.8, Ed. McGraw Hill Libri Italia, Milano, 1996.

[11] Piovesa n Eros, Costruire con la paglia, IUAV, 2006.

[12] Cioffi Antonio, Rilievo indici di relazione tra produzioni agricole e biomassa residuale associata, analisi del mercato della biomassa

residuale nelle province delle regioni: Molise, Campania, Puglia, Basilicata, Calabria, Sicilia, Sardegna, Report RSE/2009/50 ENEA –

Ministero dello sviluppo economico, 2009.

[13] Davidovits J., GEOPOLYMER Chemistry & Applications, Parte III, Properties, C. 15 -18, 2014.

[14] Davidovits J., GEOPOLYMER Chemistry & Applications, Parte I, C. 5, 2014.

[15] Eytel Wilhelm, The Physical Chemistry of the Silicates, University of Chicago press, 1954.

[16] Ralph K. Iller , The Chemistry of silica: Solubility, Polymerization, Colloid and Surface Properties and Biochemistry, A. Willey

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[17] Shelby J.E., Introduction to Glass Science and Technology, The royal Society of Chemistry, 2nd Edition,2005.

[18] Ghosh S.N., Advanced in cement technology: Chemistry, Manufacture and Testing, Tech Books International, 2nd Edition , 2002.

[19] . Provis John L, Lukey Grant C., Van Deventer Jannie SJ “Do Geopolymers Actually Contain Nanocrystalline Zeolites?”

[20] Pakistan straw bale and Appropriate Building, 8 Dic 2005.

[21] Guide lines for straw bale costruction, International building code, 2015.

[22] Guide lines for straw bale structure.

[23] Robert R. Bakker and H.W. Elbersen, Manging Ash Content and -Quality in Herbaceous Biomass: An Analysis From Plant to Product,

[24] Davidovits J., GEOPOLYMER Chemistry & Applications.2014

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