Materiali da costruzione in architettura: 27 tipi, proprietà e impieghi

I materiali da costruzione in architettura si dividono in poche famiglie: materiali naturali come pietra, legno, terra e bambù; naturali lavorati come mattoni, terracotta e vetro; materiali prodotti industrialmente come calcestruzzo, acciaio e alluminio; e materiali a base biologica e riciclati come calce-canapa, sughero, paglia e plastiche riciclate. Gli architetti scelgono tra questi in base a resistenza, comportamento termico, durabilità, carbonio incorporato, costo e aspetto e tatto della superficie.

Di seguito: 27 materiali messi a confronto in una tabella, come si classificano, ogni materiale con edifici reali che lo usano, come si confronta il carbonio incorporato, 12 criteri di scelta, come provare un materiale in un render prima di prescriverlo e una breve storia che va dall'architettura vernacolare alla progettazione computazionale.

Materiali da costruzione a confronto

La colonna del clima è una regola pratica basata su come ogni materiale gestisce calore e umidità; alla fine decidono i dettagli costruttivi e le norme locali.

Come si classificano i materiali da costruzione

I materiali si raggruppano di solito in due modi: per origine e per il ruolo che svolgono nell'edificio.

Per ruolo, i materiali strutturali portano i carichi (calcestruzzo, acciaio, legno, muratura); quelli dell'involucro proteggono dalle intemperie e controllano il calore (vetro, isolanti, membrane e rivestimenti come mattoni, terracotta, rame o fibrocemento); quelli di finitura formano le superfici che si vedono e si toccano (intonaci, pitture, piastrelle, parquet). Molti materiali svolgono più di un ruolo: un muro di mattoni può essere insieme struttura, involucro e finitura.

27 materiali da costruzione: proprietà, impieghi ed esempi

Calcestruzzo

Il calcestruzzo, un impasto di cemento, acqua, sabbia e ghiaia, è il materiale strutturale più usato: con l'armatura in acciaio forma fondazioni, telai, solai, nuclei e facciate gettate in opera. Resiste bene a compressione e al fuoco e ha un'alta massa termica, che stabilizza la temperatura interna nei climi temperati e aridi; in quelli freddi o umidi richiede isolamento e controllo del vapore. Il suo punto debole è il cemento: un rapporto di Chatham House del 2018 ha stimato che la produzione di cemento causa circa l'8 % delle emissioni globali di CO₂, ed è per questo che si sviluppano impasti con meno cemento, aggregati riciclati e leganti geopolimerici.

L'Unité d'Habitation di Le Corbusier a Marsiglia ha fatto del calcestruzzo a vista (béton brut) un linguaggio architettonico, e la Chiesa della Luce di Tadao Ando, in Giappone, ritaglia una croce di luce naturale in semplici pareti di calcestruzzo. Il Burj Khalifa di Dubai, spesso creduto una torre in acciaio, è costruito in calcestruzzo armato e rivestito di vetro, secondo i suoi architetti, SOM. Per il calcestruzzo come stile, vedi la nostra guida all'architettura brutalista.

Acciaio

L'acciaio resiste bene a trazione e compressione, quindi copre grandi luci e costruisce in altezza con elementi snelli: telai, coperture di grande luce, ponti e grattacieli. Non brucia ma perde resistenza in un incendio, perciò l'acciaio strutturale va protetto dal fuoco; conduce il calore, quindi le facciate hanno bisogno di taglio termico; e nell'aria costiera o umida va zincato o verniciato. Produrlo richiede molta energia, ma l'acciaio si può riciclare più e più volte.

La Hearst Tower di Foster + Partners, a New York, è sostenuta da una maglia triangolata in acciaio (diagrid), e lo Stadio Nazionale di Pechino, il "Nido d'uccello", è costruito attorno a una struttura in acciaio. Acciaio e vetro insieme definiscono l'architettura high-tech.

Legno

Il legno è rinnovabile e immagazzina il carbonio che l'albero ha assorbito crescendo. I prodotti ingegnerizzati come il legno lamellare a strati incrociati (X-Lam o CLT), il lamellare incollato e il microlamellare (LVL) gli permettono di portare edifici di più piani, e gli elementi prefabbricati riducono gli scarti in cantiere. Isola meglio della muratura o dell'acciaio, è adatto ai climi freddi e temperati e richiede dettagli accurati contro umidità, insetti e marcescenza.

Mjøstårnet, a Brumunddal (Norvegia), è alto 85,4 m ed è stato riconosciuto dal CTBUH nel 2019 come l'edificio in legno più alto del mondo in quel momento, secondo il suo fornitore di legno, Moelven. La residenza Brock Commons Tallwood House, di 18 piani, alla University of British Columbia era l'edificio in legno massiccio più alto quando è stata inaugurata, e l'edificio per uffici Bullitt Center di Seattle ha una struttura in legno massiccio certificato FSC.

Vetro

Il vetro porta luce naturale e viste, e le vetrate moderne controllano il calore che entra con esse: strati basso emissivi, strati a controllo solare, vetrocamere riempite di gas inerte e vetro stratificato o temperato per la sicurezza. Le grandi superfici vetrate continuano però a guadagnare calore d'estate e a perderlo d'inverno, quindi funzionano meglio nei climi miti o con schermature e telai ben isolati.

La piramide di vetro e metallo di I. M. Pei al Louvre (1989) e le facciate in vetro di Apple Park, in California, di Foster + Partners mostrano il vetro come architettura della luce. Ad Amsterdam, le Crystal Houses di MVRDV danno a un negozio una facciata di mattoni di vetro, con telai delle finestre e cornici anch'essi in vetro.

Alluminio

L'alluminio è leggero, non arrugginisce e si estrude facilmente in profili, per questo domina serramenti, facciate continue e rivestimenti metallici. I profili a taglio termico impediscono ai telai di condurre il calore, le finiture anodizzate o verniciate a polvere li proteggono, e la resistenza alla corrosione lo rende una scelta comune nei climi costieri e umidi.

Produrre alluminio primario richiede molta energia, ma riciclarlo ne richiede pochissima: secondo l'International Aluminium Institute, il riciclo dell'alluminio fa risparmiare il 95 % dell'energia necessaria alla produzione primaria.

Mattone

Il mattone, argilla cotta in forno, resiste bene a compressione, è durevole e ha un'alta massa termica, e il suo modulo piccolo permette di realizzare a mano tessiture, curve e aperture. È adatto ai climi temperati e aridi e funziona in quelli più piovosi con un buon drenaggio, scossaline e giunti di malta ben eseguiti. I mattoni di recupero riducono l'impronta del materiale e conservano il carattere delle strade storiche, una scelta frequente nell'architettura contemporanea.

Il municipio di Säynätsalo di Alvar Aalto, in Finlandia, è un classico dell'architettura moderna in mattoni, con una tavolozza di materiali dominata dal mattone dentro e fuori.

Pietra

La pietra è il più antico materiale da costruzione durevole: molto resistente a compressione, durevole e con poca manutenzione, si usa per murature portanti, rivestimenti, pavimentazioni e scale. Granito, calcare, marmo, arenaria e basalto differiscono per durezza, porosità e colore. È pesante e costosa da trasportare, quindi ha più senso vicino alla cava, e la sua densità dà stabilità termica nei climi secchi, temperati e di montagna.

Il Partenone di Atene è costruito in marmo e le piramidi di Giza in calcare e granito. Un esempio moderno sono le Terme di Vals di Peter Zumthor, in Svizzera, costruite con lastre di quarzite di Vals cavata sul posto.

Adobe

L'adobe è terra mescolata con acqua e paglia, modellata in blocchi ed essiccata al sole. Si produce con pochissima energia, ha un'alta massa termica ed è adatto ai climi caldi e secchi con forti escursioni tra giorno e notte. Va tenuto asciutto: gronde ampie, uno zoccolo rialzato e un intonaco traspirante di calce o di terra lo proteggono, e l'adobe stabilizzato con calce resiste meglio all'umidità.

Secondo lo stesso Taos Pueblo, le abitazioni in adobe a più piani di questa comunità del New Mexico sarebbero state costruite tra il 1000 e il 1450 d.C. e sono ancora fatte interamente di adobe.

Terra battuta (pisé)

I muri in terra battuta si realizzano compattando a strati terra umida, sabbia e ghiaia dentro una cassaforma. Il risultato è un muro denso e portante, con alta massa termica e una superficie a fasce. Il pisé stabilizzato aggiunge un po' di calce o di cemento per resistenza e tenuta alla pioggia; funziona meglio nei climi secchi e temperati e va protetto dalla pioggia battente.

La tecnica è antica: alcuni tratti della Grande Muraglia cinese sono stati costruiti in terra battuta. Poiché usa la terra del sito o di luoghi vicini, viaggia poco, e questo la lega strettamente all'edilizia vernacolare.

Bambù

Il bambù è una graminacea a crescita rapida con un'alta resistenza a trazione per il suo peso. Si usa per strutture, coperture, padiglioni e schermi nelle regioni tropicali e subtropicali, dall'Asia all'America Latina, dove in Colombia la guadua è da tempo un materiale strutturale. I pannelli e le travi di bambù ingegnerizzato rendono più costanti le sue proprietà; il bambù non trattato va protetto da insetti, umidità e fuoco.

La Green School di Bali è un campus noto per le sue grandi strutture in bambù.

Calce-canapa (hempcrete)

La calce-canapa (in inglese hempcrete) unisce il canapulo, la parte legnosa dello stelo della canapa, a un legante di calce e acqua. Non è portante: si getta attorno a un telaio o si posa in blocchi, dove isola, regola l'umidità e lascia traspirare i muri, cosa che la rende adatta ai climi temperati e umidi e al recupero di edifici storici. La calce fa presa lentamente per carbonatazione, riprendendo CO₂ dall'aria, e la canapa conserva il carbonio assorbito durante la crescita, per questo gli studi sul ciclo di vita la considerano un materiale che immagazzina carbonio.

L'azienda belga IsoHemp produce blocchi in calce-canapa, e il negozio Marks & Spencer di Cheshire Oaks, in Inghilterra, aperto nel 2012, è spesso citato come uno dei primi grandi edifici con pannelli di parete in calce-canapa.

Balle di paglia

Le pareti in balle di paglia usano balle di paglia pressata, un sottoprodotto agricolo, come muri spessi e molto isolanti. Intonacate su entrambi i lati con calce o argilla, diventano resistenti al fuoco e durevoli; devono restare asciutte, quindi contano un buon tetto e uno zoccolo rialzato. Sono adatte ai climi temperati e continentali e diffuse nell'autocostruzione e nei progetti comunitari.

Nel Regno Unito, ModCell produce pannelli strutturali prefabbricati in paglia e legno, che portano l'edilizia in paglia dal cantiere di autocostruzione alla fabbrica.

Calcestruzzo aerato autoclavato (AAC)

Il calcestruzzo aerato autoclavato (AAC) si produce con cemento, calce, sabbia e una piccola quantità di polvere di alluminio che fa lievitare l'impasto, e matura in autoclave sotto vapore in pressione, che lo lascia pieno di piccoli pori d'aria. I blocchi sono leggeri, facili da tagliare, resistenti al fuoco e buoni isolanti, per questo sono comuni nei muri delle case e come tamponamento negli edifici a telaio, soprattutto nei climi temperati e freddi; sono meno resistenti del calcestruzzo denso.

Il materiale fu sviluppato nel 1923 dall'ingegnere svedese Axel Eriksson, secondo Ytong, oggi un marchio di Xella e uno dei nomi più noti del calcestruzzo aerato.

Calcestruzzo alleggerito

Il calcestruzzo alleggerito sostituisce parte dell'aggregato pesante con argilla espansa, pomice o altri aggregati leggeri. Pesa meno, isola meglio e riduce il carico sulla struttura, cosa utile per coperture, solai, pannelli prefabbricati, edifici alti e zone sismiche.

Nella Mediateca di Sendai di Toyo Ito, in Giappone, i solai sono un nido d'ape in acciaio riempito di calcestruzzo alleggerito, sostenuto da pilastri tubolari in acciaio.

Sughero

Il sughero è la corteccia della quercia da sughero, raccolta senza abbattere l'albero, che ne forma un nuovo strato. Le sue cellule chiuse lo rendono leggero, elastico, isolante e fonoassorbente; si usa per pavimenti, pannelli a parete, pannelli isolanti e, come sughero espanso, per rivestimenti esterni. Proviene soprattutto dalle sugherete di Portogallo, Spagna e Nord Africa.

La Cork House, in Inghilterra, progettata da Matthew Barnett Howland, è costruita con blocchi di sughero massiccio.

Compositi e FRP

I polimeri fibrorinforzati (FRP) uniscono una resina a fibre di vetro o di carbonio. Sono leggeri, resistenti per il loro peso e non si corrodono, quindi si usano per pannelli di facciata, passerelle, impalcati di ponti e per rinforzare calcestruzzo e murature esistenti, e gli stampi permettono forme libere a doppia curvatura che sarebbero difficili in metallo o in calcestruzzo.

La pelle fluida dell'Heydar Aliyev Center di Zaha Hadid Architects, a Baku, è descritta spesso come fatta di pannelli in calcestruzzo fibrorinforzato con fibre di vetro (GRC) e in poliestere rinforzato con fibre di vetro (GFRP).

Rame

Il rame si usa per coperture, facciate, grondaie e dettagli. Con il tempo passa dal metallo lucido al bruno e infine alla nota patina verde, che lo protegge da ulteriore corrosione, così dura decenni con poca manutenzione. È costoso, ma è riciclabile.

La pelle di rame più famosa è quella della Statua della Libertà: secondo il National Park Service, le sue lastre di rame sono spesse appena 3/32 di pollice, circa 2,4 mm, come due monetine sovrapposte.

Terracotta

La terracotta, argilla cotta, si usa oggi soprattutto nelle facciate ventilate: lastre, elementi o listelli appesi a una sottostruttura davanti a un'intercapedine isolata e ventilata. Mantiene il colore, resiste ai raggi UV e al fuoco e porta il calore dell'argilla nelle facciate moderne dei climi temperati e aridi.

Il New York Times Building di Renzo Piano Building Workshop ha una doppia facciata il cui strato esterno è fatto di 175.000 barre in ceramica bianco sporco che ombreggiano le pareti in vetro.

GRC (calcestruzzo fibrorinforzato con fibre di vetro)

Il GRC, detto anche GFRC, è una malta cementizia armata con fibre di vetro alcali-resistenti invece che con barre d'acciaio. Poiché dentro non c'è acciaio che possa arrugginire, i pannelli possono essere molto sottili e quindi leggeri, adatti a rivestimenti di facciata, cornici, forme scultoree e restauro di decorazioni, e il materiale resiste in quasi tutti i climi, anche in aria umida e salina.

Materiali intelligenti e a cambiamento di fase

I materiali intelligenti cambiano comportamento con la temperatura, la luce o l'umidità. I materiali a cambiamento di fase (PCM) fondono e solidificano entro l'intervallo di comfort e intanto accumulano calore, così uno strato sottile in un pannello a parete o a soffitto funziona come massa termica aggiunta. I vetri termocromici e fotocromici cambiano tonalità con il calore o la luce, e i rivestimenti autopulenti mantengono le facciate pulite più a lungo.

Due facciate portano l'idea alla scala dell'edificio. IBA Hamburg presenta la casa BIQ come il primo edificio al mondo con una facciata a bioreattore: nei suoi elementi di vetro crescono microalghe, che producono energia e fanno anche ombra agli ambienti. Le Al Bahr Towers di Abu Dhabi, di AHR (già Aedas), hanno una mashrabiya dinamica di circa 2.000 elementi ombreggianti a ombrello.

Plastiche riciclate

Le plastiche riciclate tornano nell'edilizia come pannelli, decking, piastrelle, blocchi e isolanti, a volte mescolate con fibre di legno o minerali. Resistono all'acqua e alla marcescenza e tengono i rifiuti fuori dalle discariche, ma sotto carico prolungato possono deformarsi, si dilatano con il calore e bruciano, quindi si usano soprattutto per parti non strutturali.

Il padiglione EcoARK di Taipei, costruito per l'Esposizione internazionale dei fiori di Taipei del 2010, è fatto di Polli-Brick ricavati da 1,5 milioni di bottiglie di plastica riciclate, secondo il produttore Miniwiz.

Gomma riciclata

La gomma riciclata degli pneumatici fuori uso viene ridotta in granuli e usata per pavimenti sportivi, aree gioco, materassini acustici sotto i pavimenti e pavimentazioni, e come sostituto parziale degli aggregati nel calcestruzzo gommato. Assorbe urti, vibrazioni e rumore; nel calcestruzzo riduce la resistenza, quindi questi impasti si riservano agli usi non strutturali.

Vetro riciclato

Il vetro riciclato (rottame di vetro frantumato) torna a diventare vetro nuovo, lana di vetro isolante e aggregato di vetro cellulare, e si usa come aggregato decorativo nel terrazzo alla veneziana, nei piani di lavoro e nel calcestruzzo. Fondere il rottame richiede meno energia che produrre vetro da sabbia, carbonato di sodio e calcare, e riduce l'attività delle cave.

Acciaio riciclato

L'acciaio riciclato si produce dai rottami, in buona parte in forni ad arco elettrico, e si comporta come l'acciaio nuovo in strutture, profili, armature e lamiere grecate; quando i forni usano elettricità a basse emissioni, la sua impronta è molto inferiore a quella dell'acciaio prodotto dal minerale di ferro. I collegamenti imbullonati invece che saldati permettono di riutilizzare interi elementi invece di rifonderli.

Polimeri a base biologica

I polimeri a base biologica sono plastiche e resine prodotte in tutto o in parte da fonti rinnovabili come amido, zuccheri, oli vegetali o alghe. In edilizia compaiono come leganti, rivestimenti, membrane e schiume e, uniti a fibre naturali, come pannelli in biocomposito. Alcuni sono biodegradabili e altri no, quindi conviene controllare i dati di ogni prodotto.

I padiglioni di ricerca mettono alla prova l'idea: secondo quanto riportato, il gruppo BioMat dell'istituto ITKE dell'Università di Stoccarda ha costruito nel 2018 un padiglione in legno e in un biocomposito di bioplastica e fibre naturali.

Ferrock

Il Ferrock è un legante sperimentale sviluppato da David Stone all'Università dell'Arizona, ottenuto in gran parte da polvere di ferro di scarto e silice, che indurisce reagendo con la CO₂. Il suo inventore afferma che lega carbonio durante la presa e che è più resistente del calcestruzzo comune; i dati indipendenti e gli edifici reali sono ancora pochi, quindi è un materiale da seguire più che da prescrivere.

Newspaperwood

Il Newspaperwood trasforma i vecchi giornali in un materiale simile al legno: i fogli vengono incollati e arrotolati in un tronco che si taglia in tavole, e gli strati si vedono come anelli di crescita. Ideato da Mieke Meijer e sviluppato con lo studio olandese Vij5, è stato presentato a Milano nel 2011 e si usa per mobili ed elementi d'interni; secondo quanto riportato, Peugeot lo ha usato sul cruscotto della concept car Onyx del 2012.

Carbonio incorporato dei materiali da costruzione

Il carbonio incorporato è il carbonio emesso per produrre un materiale e portarlo in cantiere, prima che l'edificio venga usato. Il database ICE (Inventory of Carbon and Energy) lo descrive come quello che deriva dall'energia consumata per estrarre, raffinare, lavorare, trasportare e fabbricare un materiale. Man mano che riscaldamento e raffrescamento diventano più puliti, pesa sempre di più sul carbonio di un edificio lungo la sua vita.

• Materiali a base di cemento: il cemento è la parte del calcestruzzo con più carbonio (vedi la sezione sul calcestruzzo), quindi i guadagni più rapidi vengono dall'usare meno calcestruzzo, meno cemento per metro cubo e sostituti del cemento.

• Metalli: acciaio e alluminio richiedono molta energia se prodotti dal minerale e molta meno se prodotti dai rottami; per l'alluminio, l'International Aluminium Institute indica un risparmio del 95 % dell'energia.

• Materiali a base biologica: legno, bambù, calce-canapa, paglia e sughero conservano il carbonio assorbito dalle piante durante la crescita, il che li colloca tra le scelte a minore carbonio se provengono da fonti responsabili e restano in uso.

• Terra: l'adobe e la terra battuta non stabilizzata richiedono pochissima energia di lavorazione; aggiungere cemento la fa salire.

I valori cambiano secondo il prodotto, lo stabilimento e la distanza di trasporto, quindi confronta le dichiarazioni ambientali di prodotto (EPD) dei prodotti che stai davvero valutando, o un database come ICE, invece delle classifiche generiche.

Come scegliere i materiali da costruzione: 12 criteri

La scelta dei materiali decide come un edificio sta in piedi, come funziona, come invecchia e che aspetto ha. Architetti e ingegneri valutano insieme i dodici criteri che seguono: un materiale che vince su uno, come il carbonio incorporato, può perdere su un altro, come il fuoco o l'umidità, quindi un buon edificio di solito combina più materiali, ognuno dove funziona meglio.

Prestazioni strutturali

Ogni materiale deve portare i suoi carichi in sicurezza. Calcestruzzo e muratura lavorano meglio a compressione, l'acciaio a trazione e flessione, e il legno ingegnerizzato offre un buon rapporto tra resistenza e peso. Il calcolo strutturale e i modelli parametrici permettono di dimensionare con precisione elementi e collegamenti, risparmiando materiale senza ridurre la sicurezza.

Durabilità e manutenzione

I materiali durevoli richiedono meno riparazioni e sostituzioni, e questo riduce costi e carbonio lungo la vita dell'edificio. Pietra, mattoni e acciaio inossidabile resistono alle intemperie e all'usura; il legno e la maggior parte dei metalli durano se dettagli costruttivi e rivestimenti li proteggono. Chiediti come invecchia un materiale: il rame e l'acciaio corten formano una patina protettiva, mentre il legno non protetto e alcune plastiche si degradano.

Proprietà termiche e acustiche

I materiali pesanti ad alta massa termica, come calcestruzzo, mattoni e terra battuta, attenuano le escursioni di temperatura; gli isolanti leggeri come sughero, fibra di legno, paglia e calce-canapa rallentano il passaggio del calore. Per l'acustica, la muratura densa blocca la trasmissione del suono, mentre i materiali porosi come gli intonaci acustici e i pannelli in fibra di legno lo assorbono.

Impatto ambientale e sostenibilità

Valuta il carbonio incorporato, il contenuto riciclato, la distanza che il materiale percorre e se può essere recuperato a fine vita. I materiali locali, rinnovabili e riciclati di solito ottengono i risultati migliori. Per gli interni, la nostra guida ai materiali sostenibili nell'interior design tratta finiture e arredi.

Qualità estetiche e tattili

I materiali creano l'atmosfera: il calore del legno, il peso della pietra, la limpidezza del vetro. Texture, colore e riflettanza decidono come la luce incontra una superficie, quindi giudica un materiale con la luce e alla scala in cui sarà visto, su un campione, un prototipo o un'immagine del progetto stesso (vedi più sotto la sezione su come provare i materiali in un render).

Costo e disponibilità

I materiali locali di solito costano meno, arrivano prima e viaggiano meno, e la disponibilità decide se un progetto si può costruire come è stato disegnato. Confronta il costo del ciclo di vita, non solo il prezzo d'acquisto: una finitura durevole che richiede poca manutenzione può costare meno negli anni. Per superfici e finiture, disegna la pianta con Floor Plan Maker, gratis in un browser desktop: le lunghezze dei muri e le misure degli arredi compaiono mentre disegni, come in un programma CAD, ogni stanza mostra la sua superficie, e puoi assegnare finiture in legno, piastrelle, pietra, calcestruzzo o pittura a pavimenti, pareti e soffitti e vederle subito in 2D e 3D.

Compatibilità e costruibilità

I materiali che si incontrano devono funzionare insieme: metalli diversi possono corrodersi a vicenda, e nei nodi nascono ponti termici e problemi di umidità. La costruibilità chiede se il materiale si può tagliare, unire e posare con le competenze e gli attrezzi disponibili; la prefabbricazione migliora la precisione e riduce gli scarti in cantiere.

Resistenza al fuoco e sicurezza

Calcestruzzo, muratura e pietra sono incombustibili. L'acciaio non brucia ma perde resistenza alle alte temperature, quindi l'acciaio strutturale va protetto dal fuoco, e il legno e molti compositi richiedono una progettazione antincendio o trattamenti. Le norme fissano le prestazioni richieste per ogni elemento e destinazione d'uso.

Resistenza all'umidità e alle intemperie

L'umidità causa la maggior parte dei guasti dei materiali. Le murature in terra e in balle di paglia hanno bisogno di uno zoccolo rialzato, di gronde ampie e di intonaci traspiranti; nei climi umidi, le stratigrafie aperte al vapore e le intercapedini ventilate lasciano asciugare i muri ed evitano condensa e muffa.

Adattabilità e riuso nel ciclo di vita

Acciaio imbullonato, alluminio e sistemi modulari in legno si possono smontare e riutilizzare, quindi progettare per lo smontaggio tiene i materiali in uso invece che in discarica. Il risparmio maggiore spesso viene dal conservare un edificio esistente e i suoi materiali, l'idea alla base del riuso adattivo.

Carbonio ed efficienza energetica

Il carbonio incorporato (vedi la sezione precedente) è solo una parte del quadro: un materiale influisce anche sull'energia usata per riscaldare e raffrescare l'edificio per decenni. Il calcestruzzo ricco di cemento e il vetro si possono sostituire in parte con opzioni a minore carbonio, come il calcestruzzo geopolimerico o con cementi di miscela, gli aggregati riciclati e i compositi a base biologica, e la simulazione energetica mostra il compromesso tra carbonio incorporato e operativo.

Salute e qualità dell'aria interna

Pitture e adesivi a basso contenuto di COV, fibre naturali e intonaci di argilla o di calce aiutano la qualità dell'aria interna, e i materiali igroscopici come legno, argilla e calce regolano l'umidità.

I materiali salubri danno punti nei protocolli di certificazione come LEED v5, la versione di LEED in vigore a ottobre 2026, e lo standard WELL, incentrato sulla salute di chi vive l'edificio.

Prova i materiali in un render prima di prescriverli

Campioni, prototipi in scala reale e sopralluoghi restano la verifica finale, ma un'immagine del tuo progetto è un modo rapido per restringere le opzioni prima di ordinare i campioni, e funziona come un semplice visualizzatore di mattoni, pietra o rivestimenti sulla foto di una facciata. In ArchiGPT, l'editor di immagini di ArchiVinci (il modulo Modifica), carichi un render o una foto, segni una parete o un pavimento con il pennello o il lazo, scegli Applica texture, prendi uno dei 103 materiali in 15 categorie o un tuo campione e scrivi una breve richiesta (il prompt è obbligatorio); cambia solo l'area segnata e il resto dell'immagine resta com'è. L'esempio qui sotto è stato fatto così, con un mattone della libreria e il prompt "apply this brick to the wall".

A sinistra: l'immagine prima della modifica. A destra: è cambiato solo il muro segnato, con un mattone della libreria di texture.

Per confrontare intere soluzioni, usa il rendering AI: carica uno schizzo, una foto o una vista del modello e descrivi i materiali in una frase, per esempio "red brick walls, zinc roof", poi rigeneralo con "white render, larch cladding". Ogni generazione crea in pochi secondi una nuova immagine che segue il tuo file; il motore predefinito, ArchiVinci 4.0, mantiene prospettiva e geometria, così le versioni si confrontano alla pari. Un nuovo account parte con 3 crediti gratuiti, e usare le immagini per clienti o per il marketing richiede un piano attivo. Per come si impostano i materiali nei motori di render classici, vedi la nostra guida al rendering delle texture.

Breve storia dei materiali da costruzione

Materiali naturali. I primi edifici usavano ciò che c'era a disposizione: pietra, legno, terra, canne e paglia. I costruttori impararono quali materiali trattenevano o tenevano fuori il calore, e ogni regione sviluppò la propria architettura vernacolare: adobe in Nord Africa e nelle Americhe, legno in Giappone e nelle foreste del Nord, pietra a secco attorno al Mediterraneo.

Ferro, poi acciaio e calcestruzzo armato. La Rivoluzione industriale rese ferro e vetro abbastanza economici per i grandi edifici. Il Crystal Palace di Londra (1851) fu costruito in ghisa e lastre di vetro, e la Torre Eiffel di Parigi (1887–1889) con circa 7.300 tonnellate di ferro pudellato. L'acciaio prodotto in serie e il calcestruzzo armato arrivarono più tardi nell'Ottocento e resero possibile la struttura del grattacielo.

Modernismo e produzione in serie. Nel Novecento architetti come Le Corbusier, Mies van der Rohe e Walter Gropius fecero di calcestruzzo, acciaio e vetro il linguaggio dell'architettura moderna, con pochi ornamenti e un aspetto industriale, mentre la prefabbricazione portava parte della costruzione in fabbrica. Il costo in energia e rifiuti divenne evidente più avanti nel secolo.

Sostenibilità. Il cambiamento climatico e i limiti delle risorse hanno portato nel progetto il carbonio incorporato, la salute e il riuso. Sono tornati materiali antichi come terra, legno, paglia e calce, accanto a materiali nuovi come il legno massiccio ingegnerizzato, la calce-canapa e i compositi a base biologica.

Progettazione computazionale. Il design parametrico permette di verificare il comportamento dei materiali prima di costruire. In Grasshopper per Rhino, risolutori evolutivi come Galapagos e Octopus esplorano molte varianti di progetto per trovare quelle che funzionano meglio; l'ottimizzazione topologica, sviluppata per esempio dal gruppo TopOpt dell'Università tecnica della Danimarca, toglie materiale dove non lavora; e strumenti ambientali come Ladybug Tools, ClimateStudio di Solemma e il motore EnergyPlus simulano sole, luce naturale e consumi energetici per affinare le facciate.

Direzioni future nell'innovazione dei materiali

La ricerca si muove verso materiali coltivati, riciclati o reattivi: compositi di micelio coltivati dai funghi, prodotti a base di alghe, schiume a base biologica, calcestruzzi a basso contenuto di cemento o geopolimerici e sensori integrati nelle strutture per monitorarne lo stato. La maggior parte è ancora in fase di ricerca o di progetti pilota, quindi in un edificio progettato oggi vengono prima le mosse a basso carbonio già collaudate: meno calcestruzzo e a minore carbonio, metalli riciclati, legno di provenienza responsabile e isolanti a base biologica.

Il calcolo è l'altra metà del cambiamento: ottimizzazione e simulazione mettono ogni materiale dove lavora di più, riducendo gli scarti. I materiali di questa guida, dal calcestruzzo e l'acciaio alla calce-canapa e al Newspaperwood, mostrano che l'innovazione spesso reinterpreta conoscenze antiche invece di sostituirle.

Punti chiave

• I materiali da costruzione si dividono in naturali, naturali lavorati, industriali, compositi, a base biologica e riciclati, e per ruolo in struttura, involucro e finiture.

• Calcestruzzo, acciaio e legno portano la maggior parte delle strutture; mattoni, pietra, vetro, alluminio e terracotta formano la maggior parte delle facciate.

• I materiali pesanti ad alta massa termica (calcestruzzo, mattoni, pietra, terra) sono adatti ai climi con forti escursioni giornaliere; gli isolanti leggeri (paglia, calce-canapa, sughero, fibra di legno) rallentano la dispersione del calore.

• Il cemento e i metalli prodotti dal minerale concentrano la maggior parte del carbonio incorporato; i materiali a base biologica immagazzinano carbonio, e riciclare l'alluminio fa risparmiare il 95 % dell'energia della produzione primaria.

• Valuta insieme i dodici criteri: struttura, durabilità, comportamento termico e acustico, impatto ambientale, aspetto, costo, compatibilità, fuoco, umidità, riuso, carbonio e salute.

• Prova l'aspetto di un materiale su un'immagine del tuo progetto prima di prescriverlo, poi confermalo con campioni reali.

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• Per una facciata o una casa: Rendering della facciata di casa

• Da un modello 3D: Render 3D con l'AI

Domande frequenti

Quali sono i principali tipi di materiali da costruzione?

I tipi principali sono i materiali naturali (pietra, legno, terra, bambù, sughero), i naturali lavorati (mattoni, terracotta, vetro), gli industriali (calcestruzzo, acciaio, alluminio, calcestruzzo aerato), i compositi (calcestruzzo armato, GRC, FRP), quelli a base biologica (calce-canapa, balle di paglia, polimeri a base biologica) e i riciclati (acciaio, vetro, plastiche e gomma riciclati). Per ruolo, sono materiali strutturali, di involucro o di finitura.

Quale materiale da costruzione ha il carbonio incorporato più basso?

I materiali a base biologica come legno, bambù, paglia, calce-canapa e sughero, e la terra non stabilizzata come l'adobe e la terra battuta, sono di solito tra i più bassi, perché richiedono poca lavorazione e quelli vegetali immagazzinano carbonio. Il calcestruzzo ricco di cemento e i metalli prodotti dal minerale sono tra i più alti. Il valore reale dipende dal prodotto e dal trasporto, quindi confronta le EPD o un database come ICE.

Quali materiali si usano nell'architettura moderna?

L'architettura moderna è costruita soprattutto con calcestruzzo armato, acciaio e vetro, con l'alluminio per serramenti e facciate. Oggi si aggiungono il legno massiccio ingegnerizzato come X-Lam e lamellare, le vetrate ad alte prestazioni, i rivestimenti per facciate ventilate come terracotta e fibrocemento, e opzioni a minore carbonio come l'acciaio riciclato, il calcestruzzo a basso contenuto di cemento e gli isolanti a base biologica.

Che cos'è il carbonio incorporato e perché conta?

Il carbonio incorporato sono i gas serra emessi per estrarre, lavorare, produrre e trasportare un materiale e metterlo in opera, prima che l'edificio venga usato. Conta perché viene emesso subito e non si può ridurre dopo, quindi scegliere e usare bene i materiali è uno dei modi principali per tagliare le emissioni di un edificio lungo la sua vita.

Come influiscono le condizioni climatiche sulle prestazioni dei materiali da costruzione?

Il clima decide come un materiale gestisce calore, umidità e invecchiamento. I materiali ad alta massa termica sono adatti ai climi caldi e secchi con forti escursioni giornaliere, le stratigrafie traspiranti a quelli umidi, e gli isolanti contano soprattutto nei climi freddi. Scegliere i materiali in base al clima locale migliora durabilità e comfort.

Perché i materiali naturali stanno tornando in auge nell'architettura contemporanea?

Materiali naturali come legno, bambù, calce-canapa e terra battuta rispondono agli obiettivi di sostenibilità attuali: di solito hanno poco carbonio incorporato, smorzano calore e umidità e possono provenire da luoghi vicini al cantiere. Il legno ingegnerizzato e dettagli costruttivi migliori li hanno resi pratici anche per edifici più grandi.

I materiali riciclati possono funzionare bene quanto quelli convenzionali?

Alcuni sì: acciaio e alluminio riciclati si comportano come il metallo nuovo, e il vetro riciclato funziona bene come aggregato e negli isolanti. Altri, come le plastiche riciclate e il calcestruzzo gommato, hanno resistenza minore o altri limiti e si usano per parti non strutturali. Controlla i dati di ogni prodotto per l'uso previsto.

Come influenza oggi l'architettura vernacolare la scelta dei materiali?

L'architettura vernacolare mostra come clima, geografia e cultura plasmano la scelta dei materiali. Orienta i progettisti di oggi verso materiali locali, adatti al clima e a basso impatto, che migliorano il comfort e riducono l'impronta ambientale.

Come migliorano i materiali intelligenti le prestazioni degli edifici?

I materiali intelligenti reagiscono a calore, luce o umidità: i materiali a cambiamento di fase accumulano e rilasciano calore, i vetri commutabili cambiano tonalità e le facciate reattive, come le schermature mobili, si adattano al sole. Usati bene, riducono l'energia per riscaldare e raffrescare e migliorano il comfort interno.