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Scheda Riassuntiva
Anno Accademico 2019/2020
Scuola Scuola di Ingegneria Industriale e dell'Informazione
Insegnamento 086752 - MATERIALI CEMENTIZI E CERAMICI + CORROSIONE E PROTEZIONE DEI MATERIALI
Docente Brenna Andrea , Ormellese Marco
Cfu 10.00 Tipo insegnamento Corso Integrato

Corso di Studi Codice Piano di Studio preventivamente approvato Da (compreso) A (escluso) Insegnamento
Ing Ind - Inf (1 liv.)(ord. 270) - MI (347) INGEGNERIA CHIMICA*AZZZZ089256 - CORROSIONE E PROTEZIONE DEI MATERIALI
089258 - MATERIALI CEMENTIZI E CERAMICI
Ing Ind - Inf (1 liv.)(ord. 270) - MI (348) INGEGNERIA DEI MATERIALI E DELLE NANOTECNOLOGIE*AZZZZ086752 - MATERIALI CEMENTIZI E CERAMICI + CORROSIONE E PROTEZIONE DEI MATERIALI

Obiettivi dell'insegnamento

L'insegnamento si propone di fornire agli studenti i concetti di base della corrosione ad umido dei materiali metallici e le proprietà peculiari dei principali materiali cementizi, ceramici e vetrosi utilizzati nel campo dell’edilizia. Lo studente riceverà una descrizione approfondita dei concetti teorici dei processi di corrosione, sia di natura termodinamica che cinetica. Saranno illustrate le principali forme di corrosione, dagli attacchi generalizzati alle forme di corrosione localizzate, e per ciascuna di esse sarà definita per ogni classe di metalli la velocità di corrosione attesa. Infine, per ciascuna forma di corrosione, saranno descritte le tecniche di prevenzione e controllo riferendosi ai concetti teorici forniti nella prima parte dell’insegnamento. Ulteriore obiettivo dell’insegnamento è fornire agli studenti le conoscenze scientifiche e tecnologiche dei leganti aerei e idraulici (gesso, calce, cemento), del calcestruzzo (allo stato fresco e indurito), dei materiali ceramici e dei vetri, con particolare riferimento alle materie prime e ai processi di produzione, alle proprietà e all’utilizzo in esercizio.


Risultati di apprendimento attesi

A seguito del superamento dell’esame lo studente:

- conosce il meccanismo elettrochimico di un processo di corrosione

- conosce le condizioni termodinamiche alla base di ogni processo di corrosione a umido

- conosce i principi cinetici che definiscono la velocità di avanzamento di un fenomeno di corrosione

- è in grado di stimare la velocità di corrosione di un metallo a seconda dell'ambiente aggressivo

- è in grado di definire la forma di corrosione a cui può essere soggetto un materiale metallico immerso in ambiente acquoso

- conosce i principali sistemi di protezione della corrosione

- è in grado di valutare la riduzione di corrosione in funzione del sistema di protezione considerato

- è in grado di comunicare all'interno di un gruppo di studenti e prendere decisioni sull'interpretazione di misure di corrosione (risultato atteso dalle attività svolte nell'ambito del laboratorio sperimentale)

- conosce le materie prime e i processi di produzione dei leganti aerei e idraulici (gesso, calce e cemento)

- è in grado di comprendere i meccanismi alla base della capacità legante dei diversi materiali, con particolare riferimento al ruolo dei costituenti del cemento nelle reazioni di idratazione

- è in grado di determinare il ruolo dei diversi costituenti del calcestruzzo nel determinarne le proprietà allo stato fresco (lavorabilità, stagionatura) e indurito (proprietà meccaniche e durabilità)

- è in grado di comprendere i criteri di ottimizzazione del comportamento e delle prestazioni del calcestruzzo fresco e indurito in base alle caratteristiche richieste

- conosce le materie prime e i principali processi di produzione e trasformazione dei materiali ceramici e dei vetri

- conosce le diverse classificazioni dei materiali ceramici in funzione di composizione, struttura e applicazione;

- comprende le proprietà meccaniche e termiche di materiali ceramici e vetri, con particolare attenzione ai fenomeni di shock termico e viscosità.


Argomenti trattati

Argomenti trattati

Aspetti generali della corrosione. Meccanismo elettrochimico di corrosione. Processi anodici e catodici. Legge di Faraday. Aspetti termodinamici. Lavoro motore di un processo di corrosione. Potenziale di equilibrio. Condizioni di immunità, corrosione e passivazione. Aspetti cinetici. Valutazione delle sovratensioni nei processi anodici e catodici. Condizioni di attività e di passività. Diagrammi di Evans. Stima del potenziale di corrosione e delle velocità di corrosione. Forme di corrosione. Corrosione generalizzata. Attacco galvanico. Pitting o vaiolatura. Corrosione in fessura. Corrosione intergranulare. Attacco selettivo. Corrosione per turbolenza, abrasione e sfregamento. Corrosione sotto sforzo (stress corrosion cracking). Corrosione-fatica. Danneggiamento da idrogeno. Corrosione da interferenza. Corrosione microbiologica. Metodi di prevenzione e protezione dalla corrosione. Scelta dei materiali: metalli nobili e passivi. Uso di rivestimenti metallici e organici. Protezione catodica. Aggiunte chimiche: inibitori, oxygen scavenger, biocidi.

Leganti: gesso, calce aerea, calce idraulica e cemento. Cemento: produzione e composizione del cemento Portland, reazioni d’idratazione del cemento Portland e proprietà della pasta di cemento idratata, sviluppo della resistenza meccanica e porosità. Cementi di miscela. Calcestruzzo: costituenti (pasta di cemento, aggregati, additivi). Proprietà del calcestruzzo fresco: lavorabilità, segregazione, bleeding, stagionatura. Proprietà del calcestruzzo indurito: resistenza meccanica, deformazione, fenomeni di ritiro e fessurazione.

Materiali ceramici: struttura cristallina e legami chimici, proprietà termiche, elettriche, meccaniche e chimiche. Materiali ceramici tradizionali: ciclo produttivo, applicazioni, proprietà meccaniche, proprietà termiche

Vetri: definizione, struttura. Proprietà meccaniche, termiche, ottiche. Produzione. Tipi di vetro. Applicazioni.

Organizzazione dell'insegnamento.

Ciascun modulo dell'insegnamento è erogato in un emi-semestre. È organizzato in lezioni frontali ed esercitazioni numeriche in aula.

Nel modulo di “Corrosione e protezione dei materiali” sarà svolto un laboratorio sperimentale sulle misure di potenziale e di velocità di corrosione: gruppi di massimo 8 studenti dovranno effettuare delle misure di corrosione e completare delle schede fornite dal docente, che consegneranno al termine dell'attività di laboratorio.

È possibile frequentare entrambi i due moduli (ciascuno da 5 CFU) separatamente, oppure uno solo dei due. Si vedano le relative schede docenza.


Prerequisiti

Conoscenze di base di elettrotecnica: legge di Ohm, legge di Kirchhoff.

Conoscenze di base di metallurgia.

 


Modalità di valutazione

La preparazione conseguita dallo studente sarà valutata mediante prova scritta. Si svolgeranno due prove scritte in itinere, ciascuna al termine dell'emi-semestre di lezioni.

Per entrambi i moduli, la prova scritta è organizzata in 3 sezioni: domande di teoria a risposta multipla, esercizi numerici, domande a tema. Tutte le tre sezioni sono mirate a verificare che lo studente abbia appreso le conoscenze teoriche fornite nel corso dei due insegnamenti. Per il modulo di corrosione si verificherà che lo studente sia in grado di definire la forma di corrosione cui è soggetto un materiale metallico immerso in un ambiente aggressivo e sia in grado di applicare le conoscenze acquisite al fine di calcolare la velocità di corrosione. Per il modulo dedicato ai materiali cementizi e ceramici si verificherà che lo studente sia in grado di conoscere le proprietà e i meccanismi di azione dei leganti aerei e idraulici, il ruolo dei costituenti del calcestruzzo, le proprietà del calcestruzzo allo stato fresco e indurito, i processi produttivi e di trasformazione dei materiali ceramici e dei vetri e le loro proprietà e utilizzi.

Lo studente che non ha partecipato alla prova di fine emi-semestre, o non l'ha sostenuta con esito positivo, svolgerà l’esame negli appelli ufficiali. L’esame negli appelli ufficiali consta anch'esso di domande a risposta multipla, esercizi numerici e domande a tema.

Con la prova scritta del modulo “Corrosione e protezione dei materiali” lo studente può ottenere un voto massimo di 30/30. Il voto della prova scritta sarà integrato con il voto ottenuto dall'attività di laboratorio. A fine esperienza di laboratorio ogni gruppo consegna un rapporto di prova. Sarà valutata la correttezza delle misure di corrosione eseguite e la loro corretta interpretazione. Il voto massimo del rapporto di prova è 3/30, che si somma al voto della prova scritta. 

Con la prova scritta del modulo “Materiali cementizi e ceramici” lo studente può ottenere un voto massimo di 33/30.

Il voto finale dell’insegnamento integrato è la media matematica dei voti ottenuti nei due singoli moduli.

La prova orale è facoltativa, può essere sostenuta solo dopo uno scritto con esito positivo (minimo 18/30) e dovrà essere svolta prima del successivo appello ufficiale. La prova orale può essere svolta su un modulo o su entrambi i moduli. Durante l’orale relativo al modulo “Corrosione e protezione dei materiali” lo studente deve mostrare di conoscere i fondamenti teorici dei processi di corrosione e deve applicare le nozioni acquisite al fine di valutare la velocità di corrosione. Durante la prova orale del modulo “Materiali cementizi e ceramici”, lo studente deve mostrare di aver appreso tutte le conoscenze teoriche fornite nell’insegnamento, con particolare riferimento alle proprietà delle classi di materiali trattate.

Con la prova orale si può ottenere un incremento massimo di 3 punti sul voto dello scritto del singolo modulo. Se l'orale non è soddisfacente il voto finale subirà un decremento.


Bibliografia
Risorsa bibliografica obbligatoriaPietro Pedeferri, Corrosione e protezione dei materiali metallici, Editore: PoliPress, Anno edizione: 2010
Risorsa bibliografica facoltativaL. Lazzari, M. Ormellese, P. Pedeferri, Protezione catodica, Editore: PoliPress, Anno edizione: 2006
Risorsa bibliografica facoltativaL. Bertolini, P. Pedeferri, Tecnologia dei materiali. Leganti e calcestruzzo, Editore: CittàStudi, Anno edizione: 2000
Risorsa bibliografica facoltativaM. Collepardi, S. Collepardi, R. Troli, Il nuovo calcestruzzo, Editore: Tintoretto, Anno edizione: 2015
Risorsa bibliografica facoltativaM. Ormellese, Materiali ceramici e vetrosi, Anno edizione: 2011

Software utilizzato
Nessun software richiesto

Forme didattiche
Tipo Forma Didattica Ore di attività svolte in aula
(hh:mm)
Ore di studio autonome
(hh:mm)
Lezione
66:00
99:00
Esercitazione
32:00
48:00
Laboratorio Informatico
0:00
0:00
Laboratorio Sperimentale
2:00
3:00
Laboratorio Di Progetto
0:00
0:00
Totale 100:00 150:00

Informazioni in lingua inglese a supporto dell'internazionalizzazione
Insegnamento erogato in lingua Italiano
Disponibilità di materiale didattico/slides in lingua inglese
Disponibilità di libri di testo/bibliografia in lingua inglese
Possibilità di sostenere l'esame in lingua inglese
Disponibilità di supporto didattico in lingua inglese
schedaincarico v. 1.7.2 / 1.7.2
Area Servizi ICT
03/10/2022