• 086750 - MATERIALI CEMENTIZI E CERAMICI

L’insegnamento è dedicato alla descrizione dei principali materiali cementizi e ceramici utilizzati nel campo dell’edilizia. 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. La prima parte dell’insegnamento tratta le proprietà leganti di gesso, calce e cemento relative ai meccanismi e alle reazioni coinvolte nel processo di indurimento. La seconda parte è dedicata allo studio delle proprietà allo stato fresco e indurito del calcestruzzo e dei suoi costituenti. L’obiettivo è fornire allo studente le conoscenze necessarie per la corretta ottimizzazione delle prestazioni del materiale in base alle caratteristiche richieste in esercizio. L’ultima parte tratta le più importanti proprietà dei materiali ceramici e dei vetri, dai processi produttivi alle principali applicazioni.

Le lezioni e le esercitazioni numeriche consentiranno allo studente di:

• conoscere le materie prime e i processi di produzione dei leganti aerei e idraulici (gesso, calce e cemento);
• comprendere i meccanismi alla base della capacità legante dei diversi materiali, con particolare riferimento al ruolo dei costituenti del cemento nelle reazioni di idratazione;
• determinare il ruolo dei diversi costituenti del calcestruzzo nel determinarne le proprietà allo stato fresco (lavorabilità, stagionatura) e indurito (proprietà meccaniche e durabilità);
• comprendere i criteri di ottimizzazione del comportamento e delle prestazioni del calcestruzzo fresco e indurito in base alle caratteristiche richieste;
• conoscere le materie prime e i principali processi di produzione e trasformazione dei materiali ceramici e dei vetri;
• conoscere le diverse classificazioni dei materiali ceramici in funzione di composizione, struttura e applicazione;
• comprendere le proprietà meccaniche e termiche di materiali ceramici e vetri, con particolare attenzione ai fenomeni di shock termico e viscosità.

L’insegnamento è erogato in un emi-semestre ed è organizzato in lezioni frontali ed esercitazioni numeriche in aula.

Le lezioni trattano i seguenti argomenti:

Gesso, calce aerea e idraulica: proprietà leganti, trasformazioni e principali caratteristiche.

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.

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

Sono previste sette esercitazioni numeriche sui seguenti argomenti:

• Porosità della pasta di cemento idratata: effetto della stagionatura e del rapporto acqua-cemento;
• Calcestruzzo: curve granulometriche di distribuzione degli aggregati del calcestruzzo;
• Calcestruzzo: effetto di additivi fluidificanti e aeranti;
• Calcestruzzo: resistenza a compressione, ritiro e fessurazione;
• Materiali ceramici: resistenza a trazione dei materiali fragili (approccio con statistica di Weibull);
• Materiali ceramici e vetri: resistenza allo shock termico;
• Vetri: viscosità e deformazione.

Nessuno.

La preparazione conseguita dallo studente sarà valutata mediante prova scritta.

Si svolgerà una prova scritta (in itinere) al termine dell’emi-semestre di lezioni. La prova scritta è organizzata in 3 sezioni: domande di teoria a risposta multipla, esercizi numerici, domande a tema. Tutte e tre le sezioni sono mirate a verificare che lo studente abbia appreso tutte le conoscenze teoriche fornite nell’insegnamento, con particolare riferimento alle proprietà e ai meccanismi di azione dei leganti aerei e idraulici, al ruolo dei costituenti del calcestruzzo, alle proprietà del calcestruzzo allo stato fresco e indurito, ai 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 lo studente può ottenere un voto massimo di 33/30. La prova orale è facoltativa, può essere sostenuta solo dopo una prova scritta con esito positivo (minimo 18/30) e dovrà essere svolta prima del successivo appello ufficiale. Durante la prova orale, 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 del voto dello scritto. Se l'orale non è soddisfacente il voto finale subirà un decremento.

Dispensa a cura del docente