Pavimentazioni ceramiche: abrasione superficiale e resistenza all’urto. Caratteristiche e criticità

La ceramica è un materiale che presenta eccellenti caratteristiche fisico-chimiche, tali da garantirle una notevole capacità di conservare nel tempo le proprie prestazioni e l’aspetto originario anche in presenza di sollecitazioni di diversa natura. Non a caso si afferma spesso che una pavimentazione ceramica abbia una durabilità pari a quella dell’ambiente in cui è installata, e le testimonianze applicative a supporto di questa affermazione sono numerose.

L’introduzione del gres porcellanato, caratterizzato da un’elevatissima compattezza di formatura e da temperature di cottura particolarmente elevate, ha ulteriormente innalzato il livello prestazionale della ceramica, ampliandone in modo significativo l’impiego anche in contesti soggetti a sollecitazioni intense.

In questo articolo l’attenzione è rivolta in particolare alla sollecitazione da usura superficiale, probabilmente la più critica dal punto di vista percettivo e funzionale: un pavimento che perde l’aspetto originario della superficie diventa infatti motivo di insoddisfazione non solo estetica, ma anche legata all’uso quotidiano.

Per chi sceglie, progetta o specifica una pavimentazione è quindi fondamentale comprendere il fenomeno dell’usura, conoscere il livello di resistenza delle piastrelle e capire come questa caratteristica venga misurata e dichiarata.

  

 

Piastrelle di ceramica: durezza superficiale, resistenza all'abrasione e resistenza all'urto

Il materiale ceramico è costituito da una combinazione di fasi vetrose e cristalline caratterizzate da un’elevata energia di legame, che conferisce al prodotto stabilità dimensionale e buona tenacità, ma anche una fragilità intrinseca.

Quest’ultimo aspetto diventa particolarmente rilevante quando si analizza la resistenza all’urto, tema strettamente correlato alle prestazioni della superficie e che introduciamo a fine articolo con l’intento di approfondire in futuro.

Per comprendere in modo corretto il comportamento della superficie delle piastrelle in gres porcellanato – materiale che oggi rappresenta la quasi totalità della produzione ceramica, sia smaltata sia non smaltata – è quindi necessario considerare tre parametri fondamentali:

• durezza superficiale;
• resistenza all’abrasione;
• resistenza all’urto.

Questi aspetti concorrono insieme a determinare la capacità della pavimentazione di mantenere nel tempo prestazioni estetiche e funzionali adeguate alle condizioni d’uso previste.

 

Durezza superficiale delle piastrelle: cos’è e metodo di valutazione

La durezza superficiale è una proprietà intrinseca di ogni materiale e indica la sua capacità di resistere all’azione di graffi e incisioni.

Viene valutata mediante un metodo comparativo che consiste nell’incidere la superficie con materiali di durezza progressivamente crescente, fino a provocare un graffio visibile. Il valore di durezza della superficie è quindi identificato dal materiale più duro in grado di segnarla.

 

 

Il riferimento comunemente utilizzato è la scala di Mohs, che classifica la durezza dei materiali in modo empirico, dal più tenero al più duro.

SCALA DI MOHS
Talco – 1
Gesso – 2
Calcite – 3
Fluorite – 4
Apatite – 5
Feldspato – 6
Quarzo – 7
Topazio – 8
Corindone – 9
Diamante – 10

All’aumentare del valore di durezza Mohs della piastrella, diminuisce il rischio che la superficie venga danneggiata da graffi dovuti al contatto con corpi più duri.

  

Durezza superficiale: cosa dice la norma UNI EN 14411
È importante sottolineare che la norma UNI EN ISO 14411 - "Piastrelle di ceramica - Definizioni, classificazione, caratteristiche, valutazione e verifica della costanza della prestazione e marcatura" non stabilisce un valore minimo o di riferimento per la durezza superficiale, lasciando al produttore la facoltà di dichiarare o meno il valore Mohs del prodotto. Di conseguenza, quando la durezza superficiale rappresenta un requisito progettuale rilevante, è spesso necessario richiedere esplicitamente tale informazione.
Un caso tipico è rappresentato dai pavimenti al piano terra in diretto collegamento con spazi esterni: la presenza di ghiaia o particelle minerali ad elevata durezza, trasportate involontariamente all’interno, può infatti provocare graffi anche significativi sulla superficie ceramica. In questi casi, è sufficiente una differenza di un solo grado nella scala di Mohs perché si inneschi il danneggiamento per graffio.

 

Indicazioni per il progettista

Un pavimento in gres porcellanato presenta generalmente un grado di durezza superficiale pari a 6 nella scala di Mohs; tuttavia, alcune superfici appositamente progettate per resistere a sollecitazioni più elevate possono raggiungere valori anche pari a 8 nella scala di Mohs.

Per destinazioni d’uso gravose – come locali pubblici, ambienti commerciali o industriali – è preferibile orientarsi verso superfici naturali o satinate, caratterizzate da una leggera ruvidità, in quanto risultano mediamente più resistenti all’azione meccanica e al graffio o, quanto meno, il graffio si evidenzia di meno. Al contrario, superfici lucide, lappate o particolarmente setose tendono a essere più delicate e quindi più esposte a fenomeni di danneggiamento superficiale.

Come già evidenziato, qualora la durezza superficiale rappresenti un parametro progettuale determinante, è opportuno richiedere al produttore una dichiarazione esplicita del valore di durezza Mohs della piastrella.

 

Cos’è la resistenza all’abrasione delle piastrelle di ceramica e come viene valutata

La resistenza all’abrasione esprime la capacità della superficie di una piastrella di opporsi ai fenomeni di usura generati dal contatto e dal movimento di corpi, superfici o materiali che agiscono su di essa nel tempo.

Gli effetti dell’azione abrasiva possono manifestarsi principalmente in due modalità:

• asportazione di materiale dalla superficie, con conseguente consumo progressivo dello strato superficiale;
• alterazione delle caratteristiche estetiche, quali perdita di brillantezza, variazioni cromatiche o opacizzazioni localizzate.

Si tratta di effetti distinti, non sempre concomitanti né direttamente correlabili. In alcuni casi, una significativa asportazione di materiale può non tradursi in un immediato e percepibile degrado estetico; al contrario, un evidente peggioramento dell’aspetto superficiale può verificarsi anche in presenza di un consumo volumetrico limitato.

È tuttavia importante evidenziare che, al di là dell’impatto estetico immediato, la rimozione di materiale comporta generalmente un indebolimento della superficie, favorendo la formazione di porosità e microfessurazioni che, pur essendo spesso invisibili a occhio nudo, costituiscono punti di accumulo e di ancoraggio per sporco, residui e contaminanti.

 

Resistenza all’abrasione delle piastrelle ceramiche: abrasione superficiale vs abrasione profonda

La misura della resistenza all’abrasione varia in funzione del tipo di superficie della piastrella e si distingue in:

• resistenza all'abrasione profonda;
• resistenza all'abrasione superficiale.

 

Resistenza all'abrasione profonda

Resistenza all’abrasione profonda misura il volume di materiale asportato dall’azione abrasiva, secondo la procedura prevista dalla norma UNI EN ISO 10545-6. Questa caratteristica si applica alle piastrelle dichiarate non smaltate (UGL) ed è particolarmente significativa per prodotti a basso assorbimento d’acqua, indice di una superficie compatta e tenace e quindi meno soggetta a consumo volumetrico. In questi casi, l’asportazione di materiale può non comportare necessariamente una modifica immediatamente percepibile dell’aspetto estetico della superficie.

 

Resistenza all’abrasione superficiale (PEI)

Resistenza all’abrasione superficiale (PEI) riguarda le piastrelle smaltate (GL) e viene determinata mediante una prova che simula il fenomeno di usura attraverso l’azione controllata di un agente abrasivo applicato sulla superficie tramite una mola rotante posta a contatto con la piastrella. La valutazione del risultato avviene in condizioni standardizzate ed è di tipo visivo: il livello di resistenza viene definito in funzione del numero di giri (cicli) al quale si manifesta un danneggiamento superficiale percepibile, che consente di classificare la piastrella nella corrispondente classe PEI.

La norma UNI EN ISO 10545-7 ha fissato 5 classi di resistenza alla prova:

• PEI 0: Si osserva l'abrasione visibile dopo 100 giri. Queste piastrelle sono adatte solo per rivestimenti a parete.
• PEI I: L'abrasione è visibile a 150 giri. Indice per aree a traffico molto leggero, principalmente a piedi nudi o con calzature morbide.
• PEI II: L'abrasione è visibile a 600 giri. Indice per traffico leggero, come in bagni e camere da letto.
• PEI III: L'abrasione è visibile a 750 o 1.500 giri. Indice per aree a traffico moderato, tipiche degli ambienti residenziali.
• PEI IV: L'abrasione è visibile tra 2.100 e 12.000 giri. Per traffico pesante, idonee sia per uso residenziale intenso che commerciale.
• PEI V: L'abrasione si manifesta dopo più di 12.000 giri. Indice per traffico molto pesante, come in centri commerciali, aeroporti o ingressi pubblici.

È opportuno verificare, se possibile, il numero dei giri a cui è comparsa l’abrasione nella prova normata. Banalmente, se ho segni di usura a 1500 giri, la piastrella è PEI 3 ma ha una prestazione migliore di una piastrella sempre PEI 3 ma con comparsa di usura a 750 giri.

 

Metodo di valutazione della resistenza all'abrasione

La valutazione della resistenza all’abrasione viene effettuata, come già evidenziato, in condizioni standardizzate di laboratorio; di conseguenza, qualsiasi situazione di utilizzo reale che si discosti da tali condizioni non consente un giudizio diretto e oggettivo secondo norma.

È importante sottolineare che non esiste un requisito minimo di accettabilità per la classe PEI: l’indicazione della classe ha lo scopo di fornire al progettista uno strumento di riferimento per specificare correttamente la piastrella in funzione della destinazione d’uso prevista, piuttosto che rappresentare un criterio di idoneità assoluto.

La resistenza all’abrasione è inoltre strettamente correlata a diversi fattori prestazionali, tra cui la compattezza e la conseguente tenacità della superficie, il comportamento all’attacco chimico e la resistenza alle macchie. In questo contesto, l’assorbimento d’acqua assume un ruolo chiave: valori ridotti sono generalmente indicativi di elevate prestazioni sia meccaniche sia chimiche.

Per tale motivo, soprattutto in condizioni d’uso gravose, è fortemente consigliabile l’impiego del gres porcellanato, caratterizzato da un assorbimento d’acqua inferiore allo 0,5%.

È importante considerare che la scala PEI deriva da una prova di laboratorio condotta in condizioni standardizzate e, per sua natura, tende a penalizzare le superfici scure e a favorire quelle chiare. Nell’uso reale, tuttavia, due piastrelle - una chiara e una scura - sottoposte allo stesso livello di abrasione possono manifestare comportamenti opposti rispetto a quanto indicato dal valore PEI: nel tempo, una superficie scura può apparire meno sporca e mantenere prestazioni funzionali ed estetiche migliori rispetto a una chiara. Allo stesso modo, una piastrella UGL (non smaltata), pur mantenendo un aspetto apparentemente invariato, può subire una perdita di funzionalità, ad esempio sotto il profilo dell’igienicità, a seguito dell’usura superficiale.

Le superfici lucide o lappate risultano generalmente più delicate rispetto alle superfici naturali, in particolare per quanto riguarda la resistenza al graffio, e richiedono quindi maggiore attenzione sia in fase di scelta sia durante l’uso.

Dislivelli fra le piastrelle possono innescare abrasione concentrata come si evidenzia nell’immagine di una situazione reale dove si è concentrata una evidente striscia di asportazione d smalto.

 

Contestazione delle piastrellature ceramiche per usura superficiale e danni da graffio

Il manifestarsi di danni da usura superficiale o da graffio rappresenta uno degli aspetti più complessi da gestire nell’ambito dei reclami relativi alle pavimentazioni ceramiche.

Le difficoltà derivano da una serie di fattori concomitanti:

• il danno ha un forte impatto psicologico, in quanto colpisce direttamente l’aspetto estetico della piastrella, spesso elemento determinante nella scelta del materiale;
• si manifesta dopo la posa, frequentemente a distanza di tempo, quando l’ambiente è già arredato e pienamente utilizzato;
• una superficie abrasa tende a sporcarsi più rapidamente e risulta più difficile da pulire, amplificando la percezione del difetto;
• la gestione del reclamo è complessa perché il produttore fornisce dati di laboratorio ottenuti in condizioni standard, che possono non essere rappresentativi delle reali condizioni d’uso. Inoltre, le garanzie aziendali sono generalmente riferite esclusivamente a quanto previsto dalla norma UNI EN 14411 – Piastrelle di ceramica: definizioni, classificazione, caratteristiche, valutazione di conformità e marcatura;
• in assenza di campioni integri sui quali eseguire le prove secondo norma, risulta difficile dimostrare la conformità o la non conformità del prodotto rispetto a quanto dichiarato;
• nei casi più gravi può rendersi necessaria la sostituzione integrale della pavimentazione, con conseguenti costi economici molto elevati;
• il fenomeno può essere riconducibile a difetti di posa, ad esempio in presenza di dislivelli tra piastrelle che concentrano l’usura per sfregamento;
• il danno può dipendere da una manutenzione non corretta, in particolare dall’uso di detergenti o attrezzature abrasive.

 

 

Prevenzione dell’usura superficiale delle piastrelle: progettazione, scelta del materiale e corretta gestione

Una corretta progettazione e una scelta consapevole delle piastrelle in funzione della destinazione d’uso rappresentano il presupposto fondamentale per limitare il rischio di usura precoce e di successive contestazioni.

È fondamentale adeguare il grado di resistenza della superficie alle reali condizioni d’uso della pavimentazione, tenendo conto che livelli di resistenza più elevati possono comportare superfici maggiormente strutturate o ruvide, le quali, se da un lato migliorano la durabilità, dall’altro possono richiedere operazioni di pulizia più impegnative.

Al momento della consegna del pavimento, come previsto dalla norma UNI 11493, è indispensabile proteggere adeguatamente la pavimentazione dalle lavorazioni successive di cantiere, che rappresentano una delle principali cause di danneggiamento precoce.

Nel caso di grandi superfici, soprattutto destinate a uso pubblico, è fortemente consigliata la redazione di un capitolato tecnico dettagliato, nel quale siano chiaramente specificate le prestazioni richieste, le condizioni d’uso previste e la documentazione certificativa da allegare.

Eventuali reclami devono essere formulati nel rispetto dei corretti riferimenti contrattuali e normativi, distinguendo tra committenza privata, soggetta al Codice del Consumo, e committenza professionale, regolata dal Codice Civile.

La ceramica è un materiale che non richiede manutenzioni particolari, se non una pulizia ordinaria con prodotti idonei; l’impiego di agenti o attrezzature abrasive è sempre da evitare.

Nei locali in diretto collegamento con l’esterno è inoltre indispensabile prevedere idonei sistemi di intercettazione e rimozione dello sporco, come zerbini o sistemi di ingresso dedicati. Questa precauzione diventa particolarmente rilevante negli ambienti pubblici ad alto traffico, quali negozi e supermercati, dove l’apporto continuo di polveri e particelle abrasive dall’esterno o ruote dure di carrelli rappresentano una delle principali cause di usura precoce delle superfici.

Questi dispositivi, che possono essere incassati nello spessore della piastrellatura, devono essere scelti con attenzione e dimensionati correttamente in funzione dell’area e delle specifiche condizioni d’uso dell’ambiente. Posti all’ingresso degli ambienti e opportunamente dimensionati possono, anche con semplice passaggio pedonale, eliminare potenziali agenti di rischio.

 

Resistenza all’urto di una piastrella ceramica

La resistenza all’urto dei materiali ceramici è meno elevata di altri materiali strutturali in quanto la loro struttura cristallina e della bassa tenacità intesa come la capacità di assorbire energia senza fratturarsi.

Il gres porcellanato, in virtù di elevata temperatura di cottura e bassissimo assorbimento, è un materiale con un’apprezzabile resistenza ai carichi dinamici proporzionalmente all’aumentare del proprio spessore mentre risulta più delicata agli spessori più bassi

La norma UNI EN ISO 10545-5 fornisce un'indicazione della resistenza all’urto delle piastrelle attraverso il coefficiente di restituzione, quest'ultimo ottenuto mediante un test che consiste nel far cadere una biglia di acciaio da un'altezza pressata misurando l’altezza del rimbalzo.

L’Appendice P della norma EN 14411 fornisce un valore indicativo di 0,55 per piastrelle sottoposte a basse sollecitazioni ma non pone ulteriori limiti da rispettare, se non quello di specificare che le piastrelle a rischio di urto più frequente devono avere valori maggiori.

Il rapporto di prova deve evidenziare se sono rilevabili, dopo urto, fratture di tipo hertziano ovvero un danno localizzato provocato dalla caduta della sfera.

In sintesi, è preferibile per ambienti industriali, passaggio di mezzi, parcheggi ed in ogni caso più elevato rischio di carichi dinamici, posare piastrelle di elevato spessore e, preferibilmente non smaltate (gres tecnico) mentre per spessori bassi è opportuno prendere qualche precauzione e limitare l’uso ad ambienti a basso rischio (residenziale, commerciale leggero, uffici).

L’applicazione di una stuoia, generalmente in vetroresina, incollata al retro della piastrella, migliora la resistenza all’urto e influisce sulla elasticità del prodotto, specialmente agli spessori minimi (3mm) e nei casi in cui si posa la piastrella su uno strato elastico (es. membrana antirumore o su massetti a basso spessore).

Ricordiamo che una piastrella di basso spessore necessita di un supporto rigido, planare e di uno strato di adesivo compatto e senza vuoti. In ogni caso la stuoia, nel caso di spessori minimi (es. 3 mm).

L’applicazione di una stuoia, o di una rete, è doverosa laddove è necessario garantire la sicurezza delle persone impedendo il distacco di pezzi di materiale in seguito ad urto violento (ad esempio top cucina/bagno, tavoli).

 

Considerazioni sul comportamento all’usura del gres porcellanato

Il gres porcellanato ha raggiunto nel tempo livelli prestazionali estremamente elevati, riuscendo a coniugare resistenza meccanica, durabilità e qualità estetica. Questa combinazione ne ha favorito l’impiego in tutti gli ambiti architettonici, dal residenziale agli spazi pubblici e commerciali, fino ai contesti ad alta sollecitazione.

La scelta del gres porcellanato rappresenta oggi una delle soluzioni più efficaci per ridurre in modo significativo il rischio di usura superficiale, di danneggiamento per graffio ed urto. Tuttavia, le prestazioni del materiale, per quanto elevate, non possono prescindere da una progettazione accurata, da una posa corretta e da una gestione appropriata della manutenzione nel tempo.

Il raggiungimento di risultati duraturi richiede quindi un approccio integrato e consapevole, che coinvolga progettisti, aziende produttrici, rivenditori e posatori, ciascuno per le proprie competenze. Solo attraverso questa collaborazione è possibile valorizzare appieno le potenzialità del gres porcellanato e garantire pavimentazioni capaci di mantenere nel tempo sia le prestazioni funzionali sia l’aspetto estetico originario.