Obiettivi formativi
Conoscenze e capacità di comprendere:
Al termine dell'insegnamento lo studente avrà acquisito le principali conoscenze (strutturali, chimiche, meccaniche) relative alle diverse classi di materiali di interesse per l'ingegneria civile. Lo studente conoscerà le principali correlazioni tra la composizione chimica, la struttura e le proprietà dei principali materiali usati nel campo delle costruzioni.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione
Alla fine del percorso di studio lo studente sarà in grado di utilizzare le conoscenze acquisite per analizzare ed elaborare dati numerici.
Lo studente avrà sviluppato la capacità di scegliere il materiale migliore per le applicazioni desiderate. Sarà in grado di prevedere trattamenti chimici e fisici da mettere in atto sui materiali per migliorarne le proprietà.
Sarà in grado di mettere in atto gli accorgimenti opportuni per prolungare la vita del materiale.
Autonomia di giudizio:
Al superamento dell’esame lo studente avrà sviluppato la capacità di valutare criticamente i dati analitici del comportamento meccanico di un materiale per prevederne il comportamento in opera.
Capacità comunicative:
Al superamento dell’esame lo studente avrà maturato una adeguata proprietà di linguaggio per quanto attiene la terminologia tecnica specifica dell’insegnamento.
Capacità di apprendimento:
Lo studente avrà maturato le conoscenze e competenze di base della disciplina per affrontare, in futuro, un approfondimento autonomo di tali aspetti.
Prerequisiti
E' indispensabile la conoscenza della Chimica generale ed inorganica e delle nozioni fondamentali di Chimica organica.
Il corso di CHIMICA è propedeutico.
Contenuti dell'insegnamento
Introduzione alla Scienza dei Materiali.
Struttura della materia.
I diagrammi di stato.
Le trasformazioni allo stato solido.
Principali proprietà dei materiali.
Cenni sulle diverse classi di materiali: metalli, polimeri, compositi, materiali leganti, conglomerati cementizi, vetri, materiali ceramici, il legno, bitumi e conglomerati bituminosi.
Programma esteso
INTRODUZIONE alla Scienza dei Materiali.
STRUTTURA DELLA MATERIA.
Caratteristiche dello stato cristallino: sistemi e strutture cristalline. Imperfezioni cristalline: difetti e soluzioni solide. Caratteristiche dello stato amorfo e sua formazione. Microstruttura dei materiali.
DIAGRAMMI DI STATO.
Diagrammi di stato a due componenti. Diagrammi di stato a completa miscibilità allo stato solido, a parziale miscibilità allo stato solido con eutettico e con peritettico. Composti a fusione congruente e incongruente. Il diagramma Fe-C.
LE TRASFORMAZIONI ALLO STATO SOLIDO.
La diffusione allo stato solido e i processi attivati termicamente.
PROPRIETA DEI MATERIALI.
Proprietà meccaniche. Proprietà termiche. Proprietà chimiche dei materiali e principali fenomeni di degrado nel loro ciclo di vita. MATERIALI METALLICI
Metalli ferrosi: acciai (al carbonio, inossidabili, ghise. Metalli non ferrosi: leghe di alluminio, leghe di rame.
CENNI SULLE DIVERSE CLASSI DI MATERIALI NON METALLICI.
Materiali polimerici e compositi.
Materiali leganti: calce aerea e gesso; calci idrauliche naturali e artificiali; cementi silico-basici. Principi produttivi, meccanismi di presa ed indurimento.
Conglomerati cementizi: inerti; malte e calcestruzzi. Additivi per calcestruzzo. Proporzionamento del calcestruzzo o mix-design. Degradazione dei conglomerati cementizi.
Materiali ceramici: ceramici per l'edilizia (laterizi, grés e porcellane).
Materiali Vetrosi
Legno.
I temi trattati saranno correlati ad esempi numerici.
Bibliografia
Testi consigliati:
W. D. Callister, D. G. Rethwisch, “Materiali per l’Ingegneria Civile ed Industriale”, Ed. EDISES.
Metodi didattici
L’insegnamento prevede:
(i) Lezioni frontali in classe avvalendosi della proiezione di lucidi; il materiale didattico verrà fornito sulla piattaforma “Elly” (http://elly.disti.unipr.it);
(ii) Esempi numerici in aula con particolare attenzione alle proprietà meccaniche e termiche dei materiali, al mix design e ai diagrammi di stato.
(iii) Visite didattiche e/o seminari.
Modalità verifica apprendimento
La valutazione dell’apprendimento sarà effettuata mediante una prova scritta che consisterà di 6 domande e due esercizi numerici. L’esame orale è obbligatorio per chi conseguirà un voto compreso fra 18/30 e 21/30 all’esame scritto, mentre sarà facoltativo per coloro che conseguiranno un voto di almeno 22/30. Esso consisterà in due domande relative al programma dell’insegnamento, le cui risposte potranno confermare, migliorare o peggiorare il voto dello scritto.
La lode viene assegnata nel caso del raggiungimento del massimo punteggio su ogni domanda a cui si aggiunga la padronanza del lessico disciplinare.
Altre informazioni
È caldamente consigliata la frequenza alle lezioni.
