Le rocce artificiali o ceramiche sono materiali costruiti dall’uomo che hanno le caratteristiche delle rocce naturali.
Le ceramiche sono solidi inorganici non metallici duttili allo stato naturale e rigide dopo la cottura.
La roccia naturale di partenza è una roccia sedimentaria clastica: fillosilicati e tettosilicati.
I fillosilicati (allumosilicati) sono bidimensionali planari: l’argilla è un allumosilicato idrato granelli inferiori a 2 μm e il caolino Al2Si2O5(OH)4
I tettosilicati sono tridimensionali: il feldspato e il quarzo.
Il feldspato X(Al, Si)4O8 (X può essere K+, Na+, Ca++, e raramente Ba++, Rb+, Sr++ e Fe++.
Il quarzo è costituito da tetraedri silicio-ossigeno.
Ai silicati si aggiunge calcare (carbonato di calcio) per abbassare il punto di fusione.
La cottura
La cottura dei silicati simula quello che avviene nelle profondità della terra durante la formazione delle rocce ignee e metamorfiche.
A temperature inferiori di:
200 °C evapora l’acqua dell’impasto argilloso.
400 °C avviene la combustione dei composti organici.
800 °C si decompongono i carbonati in ossido di calcio CaO e CO2 e si ossidano i solfuri apportati dal combustibile.
Tra gli 800° e i 1.000 °C vetrificano il feldspato e il quarzo.
Le ceramiche possono essere a Pasta porosa o a Pasta compatta.
Pasta porosa
Le ceramiche a Pasta porosa si ottengono a basse temperature: terracotta e terraglia. I laterizi sono terrecotte con bassa resistenza ai graffi, bassa conducibilità elettrica, fragili, resistono alla alte temperature più dei metalli e dei polimeri, la porosità permette l’assorbimento dell’umidità.
Mattoni e tegole
La Terracotta si ottiene dalla cottura sotto i 1.030 °C di un composto di 25% argilla, 35% quarzo, 15% feldspato e 25% caolino. Il colore dei mattoni e delle tegole si deve agli ossidi di ferro, sarà rosso a basse temperature, e man mano che le temperature salgono diventa marrone e poi nero.
La Terraglia si ottiene sotto i 1.150 °C di un composto al 50% argilla, più gli altri…
Pasta compatta
Le ceramiche a Pasta compatta sono poco porose, quindi sono impermeabili: gres, clinker, porcellana, monocottura.
Gres
Il Gres si ottiene a 1150 e i 1250 °C. Fortemente vetrificato, resiste alle abrasioni, ed è impermeabile. Talora é anche ricoperto da una vetrina impermeabile.
Porcellana
La Porcellana si ottiene a 1500-1800 °C. E’ composta da caolino (50%), quarzo (25%) e feldspato (25%). La Porcellana è resistente agli acidi e agli alcali.
Ceramica Hight Tec
A 1300 °C si ottiene la Ceramica Hight Tec, non utilizzata in edilizia.