I materiali tradizionalmente impiegati per la costruzione degli elementi strutturali di un edificio sono: le pietre da costruzione, i legnami ed i materiali metallici.
Le pietre da costruzione sono quelli provenienti da rocce geologiche, al loro stato naturale oppure corretti e modificati da processi industriali, fisici e chimici. Le pietre da costruzione possono essere di due specie: una per la preparazione della malta e un'altra per costituire la struttura dell'edificio e quindi possiamo distinguere tra pietre naturali, artificiali e leganti.
Pietre naturali
Si impiegano nelle costruzioni nello stato in cui si trovano nel loro giacimento. La geologia distingue le pietre naturali in rapporto alle ipotesi ed alle cause della loro origine:
- Graniti, porfidi, calcari primitivi (rocce primitive o vulcaniche antiche)
- Calcari di transizione (rocce di transizione o intermedie).
- Pietre arenarie, calcaree stratificate, ardesie, brecce (rocce stratiformi o sedimentarie).
- Arenarie grossolane, puddinghe, tufi calcarei (rocce alluvionali o di trasporto).
- Basalti, lave vulcaniche, tufi vulcanici, pozzolane,..(rocce vulcaniche moderne).
Secondo la loro composizione chimica possono classificarsi in: silicee, argillose, magnesiache, calcaree.
Proprietà delle pietre naturali:
- Volume. E' la capacità di una pietra ad assumere determinate dimensioni che dipenderà dalla natura, struttura e lavorabilità delle rocce stesse.
- Peso specifico. Rappresenta il peso d'unità di volume (kg/mc). Si distingue in assoluto (quello occupato dalla parte solida privo di vuoti) e apparente (parte solida e vuoti). Da una stessa cava si ricavano pietre di diversa consistenza e compattezza secondo la loro posizione nel giacimento. Fra rocce analoghe le più pesanti sono in genere le più dure, durevoli e resistenti.
- Compattezza e porosità. La compattezza è il rapporto fra il volume della parte solida ed il volume che lo contiene (sempre un coefficiente minore dell'unità). Invece la porosità sarà il complemento all'unità del grado di compattezza. Alla compattezza sono connesse: resistenza meccanica, permeabilità all'aria, durevolezza,...A parità di composizione chimica è più resistente alle sollecitazioni meccaniche il materiale più compatto ed è il più resistente alle trasmissioni termiche ed acustiche il materiale più poroso.
- Durezza e tenacità. La durezza è la resistenza che una roccia offre agli azioni esterne (logoramento per attrito radente, rotolamento, getto di sabbia, perforazione, scalfittura, divisione con la sega,..). La tenacità è la resistenza che una roccia offre ad una sollecitazione d'urto. È molto importante ai fini dell'estrazione e della lavorazione del materiale.
- Lavorabilità. È la proprietà di una pietra a lasciarsi ridurre alle forme e dimensioni volute e ad assumere il grado di finitura desiderato. Secondo la durezza, tenacità e lavorabilità le pietre sono classificate in sei gruppi: molto tenera (calcari gessosi,tufi vulcanici,..); tenera; semicompatta; compatta; dura e fredda (graniti, marmi,..). Anche si può classificare secondo la segabilità della pietra: tenera, semidura, dura e durissima. Secondo Vitruvio le pietre tenere devono estrarsi d'estate e lasciarle in un aria scoperto in cui le rocce perdono l'umidità (acqua di cava). Hanno il vantaggio di poter essere tagliate facilmente ma quando vengono impiegate all'esterno per effetto del gelo, della pioggia,.. degli effetti atmosferici, si disintegrano facilmente.
- Resistenza meccanica. A compressione, trazione (1/10-1/50 di quella di compressione), a flessione (1/10-1/15 di quella a compressione), a taglio (1/10 di quella a compressione e viene legata della coesione del materiale). Nel suo comportamento elastico, il rapporto tra deformazioni e tensioni non è del tipo lineare neanche per bassi valori del carico, vale a dire, per carichi piccoli, la pietra ottiene una deformazione molto grande con respetto al carico.
- Durevolezza. È la capacità di una pietra di resistere alle azioni di natura chimica, fisica ed organica degli agenti atmosferici (del vento, muschi e licheni, gelività, acqua,..)
- Affinità con le malte. La capacità di adesione è affidata alla rugosità e scabrosità della superficie della pietra, alla mancanza di polvere e al grado di imbibizione. Anche possono intervenire i reazioni tra i componenti della malta e la pietra.