65601 - CHIMICA E TECNOLOGIA DEI MATERIALI T

Conoscenze e abilità da conseguire

Durante il corso verranno illustrati i principi di base della chimica e della stechiometria, delle caratteristiche chimiche e strutturali della materia e degli aspetti energetici e cinetici delle trasformazioni chimiche. Il corso si propone inoltre di fornire gli strumenti necessari per la valutazione razionale degli impieghi dei materiali da costruzione nel processo edilizio: lo studente acquisirà le conoscenze delle principali caratteristiche fisico-meccaniche dei materiali da costruzione, finalizzando la scelta dei materiali, oltre che sulle loro prestazioni, anche alla durabilità dell'opera.

Contenuti

Modulo di Chimica

La struttura atomica della materia.

Le configurazioni elettroniche degli atomi e la classificazione periodica degli elementi.

I vari tipi di legame chimico: legame ionico, covalente e metallico. I legami deboli.

L'equazione stechiometrica e il suo significato.

La nomenclatura dei composti inorganici più comuni.

Le reazioni di ossidoriduzione e loro bilanciamento. Calcoli stechiometrici.

Lo stato gassoso: l'equazione di stato dei gas perfetti. Le miscele di gas ideali. Cenni al comportamento dei gas reali. La temperatura critica.

Lo stato liquido. L'equilibrio liquido-vapore: la pressione di vapore e la temperatura di ebollizione. Le soluzioni ed il modo di esprimerne la composizione.

Lo stato solido: il reticolo cristallino ed i diversi tipi di celle elementari. Le caratteristiche dei solidi metallici; cenni ai solidi ionici, molecolari, covalenti.

Termochimica; la legge di Hess.

Equilibri ionici in soluzione. Soluzioni acide, neutre e basiche: il pH di una soluzione

Modulo di Scienza e Tecnologia dei Materiali

Introduzione alla Scienza dei Materiali. Principali proprietà delle differenti classi di materiali, prove di caratterizzazione meccanica (diagramma sforzo-deformazione), comportamento duttile e fragile dei materiali in relazione alle condizioni di esercizio, resistenza a fatica, creep. 

Materiali ceramici: Tecnologia di produzione, proprietà meccaniche e prestazionali dei materiali ceramici per edilizia, durabilità e degrado.

Leganti aerei ed idraulici: gesso, calce aerea, cemento Portland, cemento pozzolanico e d'altoforno. Tipi di cemento secondo la norma UNI EN 197-1, Determinazione delle resistenze meccaniche del cemento secondo la norma UNI EN 196-1.

Calcestruzzo: formulazione, produzione e posa in opera. Proprietà del calcestruzzo fresco ed indurito, controlli a piè d'opera, determinazione della Resistenza a compressione del calcestruzzo secondo la norma UNI EN 12390-3, determinazione della Resistenza Caratteristica a compressione (Rck).

Materiali polimerici: polimeri termoplastici e termoindurenti, elastomeri, principali proprietà dei materiali polimerici. Rilassamento dei polimeri.

Cenni sui diagrammi di stato a due componenti.

Materiali metallici: introduzione alla produzione dell'acciaio, microstrutture di equilibrio che si instaurano al variare del tenore di carbonio, trattamenti termici degli acciai. Degrado delle strutture in acciaio, acciai inossidabili. Cenni sulla designazione degli acciai.

Testi/Bibliografia

Modulo di Chimica

Per la parte teorica è consigliato uno dei testi seguenti:

P. Atkins, L. Jones. Principi di Chimica. Zanichelli
R. Chang. Fondamenti di Chimica Generale. McGraw Hill

Per la parte di esercitazioni:

si possono risolvere i problemi in fondo ai capitoli nei testi sopra indicati (ove presenti);
nel materiale didattico sono a disposizione degli studenti esercizi preparati sulla traccia di quelli svolti nelle esercitazioni in aula

Modulo di Scienza e Tecnologia dei Materiali

L: Bertolini – Materiali da costruzione Volume primo – Ed. Città Studi
V. Alunno Rossetti - Il Calcestruzzo. Materiali e Tecnologie - Ed. McGraw-Hill, Milano
W. D. Callister, D. G. Rethwisch – Scienza ed Ingegneria dei Materiali – EdiSES
W. F. Smith, J. Hashemi - Scienza e Tecnologia dei Materiali 4° Ed. - McGraw-Hill, Milano

Metodi didattici

Il corso si articola in 90 ore di lezione.

Durante le lezioni saranno svolti esercizi numerici applicativi dello stesso tipo e difficoltà di quelli che saranno sottoposti agli studenti in sede di esame.

La modalità di erogazione delle lezioni (in presenza o in modalità mista) saranno dettagliate quanto prima possibile in funzione delle direttive che verranno comunicate dalle strutture di Ateneo

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

L'esame si articola in due prove di verifica distinte: una di chimica ed una di tecnologia dei materiali.

La prova di chimica è costituita da una prova scritta costituita da domande a risposta multipla, domande a risposta aperta ed esercizi numerici.

Durante la prova scritta non è ammesso l'uso di libri, appunti ed ogni tipo di supporto elettronico (smartphone, tablet o simili).

Se le condizioni emergenziali dovute all'epidemia COVID-19 dovessero protrarsi o addirittura acuirsi, la prova scritta potrà essere sostituita da una prova orale da svolgersi utilizzando le consuete piattaforme on line.

La prova di Tecnologia dei Materiali è costituita da una prova orale articolata in due domande riguardanti i temi trattati a lezione, con particolare attenzione agli argomenti più direttamente riconducibili ai materiali da costruzione, ed integrata da un esercizio numerico della stessa tipologia di quelli svolti a lezione.

Anche in questo caso, nell'ipotesi che non fosse possibile svolgere la prova orale in presenza, verranno utilizzate le consuete piattaforme on-line (Microsoft Teams o Zoom)

Il superamento dell’esame è legato al raggiungimento di una valutazione almeno sufficiente in entrambe le prove in cui si articola. La valutazione finale sarà definita dalla media dei risultati conseguiti nelle prove di chimica e di tecnologia dei materiali.

Pur essendo caldamente consigliato che entrambe le prove vengano svolte nel più breve tempo possibile, non è previsto un limite temporale entro il quale debbono essere completate entrambe.

Strumenti a supporto della didattica

Il materiale didattico proiettato a lezione verrà messo a disposizione dello studente in formato elettronico. Per una migliore fruizione delle lezioni, tale materiale dovrebbe essere stampato e portato a lezione.

Il materiale didattico fornito agli studenti, anche se integrato dagli appunti presi a lezione, non è sostitutivo dei testi di riferimento ma costituisce una ausilio per una migliore fruizione delle lezioni.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Alberto Fregni

Consulta il sito web di Laura Sisti