Proprietà CHIMICO-FISICHE

Propprietà MECCANICHE

Proprietà chimico-fisiche

Il legno è costituito da milioni di cellule di diverso tipo

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DENSITA’

Densità (peso specifico): i diversi tipi di legni esistenti in natura possono essere raggruppati in due tipologie principali, in funzione della loro densità: i legni dolci (in massima parte conifere: pino, abete, cedro) per i quali la densità è compresa nell’intervallo tra 50-100 kg/m3 (legno di balsa) e 550-600 kg/m3 e i legni duri (in massima parte latifoglie: quercia, acero, betulla, ciliegio, noce) con densità dell’ordine dei 700-800 kg/m3, che in alcuni casi possono arrivare oltre i 1000 kg/m3.

Comportamento igroscopico

Il legno è un materiale poroso-capillare igroscopico.

A seconda della massa volumica del legno, la percentuale dei pori è mediamente pari a 50-60%. Il legno ha quindi una grande superficie interna. Questo sistema costituito prevalentemente da cavità, come tutti i materiali porosi, assorbe vapore acqueo dall’aria circostante e può imbeversi, per capillarità, di acqua o di altri liquidi (ad es. soluzioni di sostanze protettive del legno, adesivi). L’umidità del legno (detta anche tenore di umidità o contenuto di umidità) ne influenza praticamente tutte le caratteristiche fisiche, meccaniche e tecnologiche.

La stabilità dimensionale assume un ruolo rilevante e può essere garantita se, in fase di lavorazione, il legno possiede un umidità che manterrà anche nel successivo impiego. I parassitari del legno, animali e vegetali, necessitano, per la sopravvivenza di un determinato contenuto minimo di umidità; è quindi possibile ottenere una buona protezione del legno semplicemente mantenendo sufficientemente bassa la sua umidità.

Caratteristiche termiche ed elettriche

La dilatazione termica è poco rilevante in confronto ai fenomeni di ritiro e rigonfiamento del legno

Per valutare la capacità termica isolante di un elemento costruttivo risulta di particolare importanza la conduttività termica λ. Con essa si intende la quantità di calore che in un’ora passa attraverso un cubo di 1 m di spigolo, quando tra due superfici laterali parallele esiste una differenza di temperatura, costante nel tempo, di 1°K. Si misura in W/(mK).

A causa della sua elevata percentuale di pori, il legno è un ottimo isolante di calore. Il materiale legno è costituito da sostanza legnosa, acqua ed aria e quindi la sua conduttività termica è funzione di: λ Legno = f(massa volumica, umidità, struttura, temperatura).
Per legno con un contenuto di umidità di circa il 20%, la conduttività termica perpendicolarmente alla fibratura assume valori λ ⊥ = 0,10 ÷ 0,20 W/(mK). Essa è quindi circa 15 volte più piccola che nel calcestruzzo armato e circa 10 volte in quello normale non armato!

Biodegradamento

Attacchi ambientali sul legno

A Il legno, per la sua costituzione chimica, è soggetto sia ad attacchi am bientali in cui si rea­ lizza no condizioni atte ad alterare la natura del materiale a detrimento delle proprie funzio­ ni meccaniche (attacchi abiotici), sia ad attacchi d istru ttivi  da parte di organismi viventi che lo util izzano come nutrimento o abitazione (attacchi biotici).

Nel  segu ito sara nno rich iamati  alcu n i  concetti  generali di base come ind ispensabile premessa all a t ra ttazione svolta nel  capitolo dedicato alla d urabilità; per eventual i  appro­ fondimenti si rimanda alla letteratura specifica.

Attacchi abiotici

Attacchi chimici e radiazioni solari

Il  legno è generalmente molto resistente agli attacchi chimici, il che lo ha reso adatto all’utilizzo come contenitore di sostanze aggressive, la resistenza agli acidi lo ha fatto usa­re per anni come separatore nelle batterie di accumulatori elettrici, tuttavia è molto sensibile agli alcali. Ed è molto sensibile anche agli alcali diluiti, che demoliscono sia la lignina che le emicellulose, ed all’azione dei sali di ferro in presenza di umidità, che possono favorire la degradazione idrolitica del legno, con la com­parsa di macchie bluastre.

Il legno è invece sensibile all’azione dei raggi solari che, combinata con quella dell’umidità, della temperatura, del vento e della pioggia, dà luogo ad un complesso di fe­nomeni definiti come invecchiamento per fotolisi. L’aspetto da considerare con più atten­zione è il degrado superficiale, collegabile all’energia raggiante soprattutto  alle alte fre­quenze (UV), che implica la demolizione si a della lignina che della cellulosa (questo si no­ la nelle opere all’aperto che cambiano rapidamente di colore, ma il fenomeno avviene, sia pure più lentamente, anche al chiuso).

Vanno comunque ricordate alcune ricerche che attribuiscono notevole, se non prevalente, importanza all’irradiazione nel visibile, tenendo conto della maggiore energia ad essa associata. Tuttavia in assenza di concause il fenomeno si dimostra lento (1 mm per un pe­riodo di 15-20 anni), anche per la protezione che le fibre attaccale offrono alle sottostanti, e quindi meno pericoloso rispetto ad altri attacchi ambientali.

Attacchi biotici

Funghi, batteri e insetti

Molti organismi eterotrofi, cioè incapaci di sintetizzare zuccheri, sfruttano le sostanze nu­tritive prodotte dalle piante verdi. In particolari alcuni di questi organismi (funghi, batteri) demoliscono la cellulosa in zuccheri di peso molecolare inferiore assimilabili, altri (ad e­sempio gli insetti) utilizzano a propri o vantaggio questo fenomeno dando luogo a coloniz­zazioni della parti lignee delle piante o dei manufatti.

Di fronte a questi attacchi biotici è il materiale stesso che offre un certo grado di resi­stenza (durabilità naturale). In primo luogo la protezione all’azione dei funghi è data dalla presenza della lignina nei tessuti legnosi, ed alla scarsità dell’azoto, sostanza fondamentale per il metabolismo dei funghi. La resistenza naturale è tuttavia una proprietà molto variabile, non solo tra le specie legnose, ma anche all’interno della stessa pianta. Nel durame, per esempio, il maggior contributo di protezione è senz’altro fornito dalla presenza di estratti­vi, mentre l’alburno ha senza dubbio maggiori rischi di attacco, data l’assenza di estrattivi e la presenza di sostanze nutritive di riserva nel parenchima, sostanze che costituiscono un alimento «pronto» per i  funghi.

Alcuni organismi fungini (muffe) si  limitano ad insediarsi sulla superficie del legno e, benché esteticamente sgradevoli, non influenzano le caratteristiche meccaniche. l funghi dell’azzurramento, ad esempio, vivono a spese delle sostanze zuccherine presenti nel  pa­renchima e le loro ife conferiscono colori particolari al legno colonizzato. Nei climi  tempe­rati le alterazioni meccaniche provocate da questi funghi sono trascurabili, mentre possono essere notevoli  nei climi tropicali. Nel settore delle costruzioni e nell’area europea la loro importanza è quindi assai scarsa. Del tutto diverso è il discorso per altre specie di funghi (per lo più basidiomiceti, funghi perfetti) che, con gli enzimi della digestione, sono in grado di demolire i  componenti della parete cellulare utilizzandoli  per il  proprio metabolismo. Le perdite di massa possono arrivare fino all‘80% e, fin dalle prime fasi dell’attacco, si  possono avere importanti riduzioni delle caratteristiche d i resistenza.

Questi  funghi si propagano per accrescimento (fase «vegetativa») del micelio, insieme ai tessuti filamentosi (ife), che operano la demolizione enzimatica d i tutti i componenti del tessuto  legnoso,  oppure  per  disseminazione  di  spore  (fase  «riproduttiva»),  rilasciate nell’atmosfera dai cosiddetti corpi fruttiferi (i «funghi» del linguaggio corrente).

Quando le spore si  posano su elementi lignei con umidità sufficiente (come già detto almeno 20%) germinano e danno luogo al micelio: le ife si diffondono nel legno, degradandone i componenti per ottenere le sostanze nutritive di cui abbisogna il fungo. Il micelio può assumere vari aspetti, in particolare interessa ricordare che le ife si  possono rag­gruppare in strutture nastriformi, dello spessore di parecchi millimetri e della lunghezza anche di alcuni metri, le cosiddette rizomorfe, che, in alcune specie, provvedono a traspor­ tare l’acqua dalle zone umide a quelle secche del manufatto consentendo l’insediamento del fungo anche dove le condizioni di umidità sarebbero sfavorevoli. Ad un certo punto dal micelio si sviluppa un elemento riproduttivo (carpoforo, corpo fruttifero) su cui si sviluppano le spore che vengono poi rilasciate nell’atmosfera, provve­dendo cosi alla propagazione.