ITALIANO

Il corso riguarda le diverse tipologie di materiali per le costruzioni civili in primis il calcestruzzo, dunque i metalli ed i materiali a base polimerica. Sono forniti elementi relativi all’uso di materiali per la bioedilizia ed elementi per il calcolo di strutture convenzionali con materiali innovativi con cenni sulla micromeccanica dei materiali compositi.

Il programma è imperniato sui testi di J. Shackelford “Scienza e Ingegneria dei Materiali” e M. Collepardi “Il Nuovo Calcestruzzo”. Le tematiche affrontate nel corso sono qui brevemente sintetizzate

Lo studente acquisisce gli strumenti decisionali per la scelta dei materiali e delle tecnologie adatte alle strutture nelle costruzioni civili. Il processo decisionale viene inquadrato nell’ambito normativo vigente, con specifico riferimento alla direzione dei lavori ed al collaudo delle opere.

Conoscenze di analisi matematica e fisica. Elementi di fenomeni di trasporto

Lezioni frontali e di laboratorio

Prova scritta. Domande teoriche ed esercizi

Sono forniti appunti, dispense, tabelle e grafici.

1. Relazioni generali struttura-proprietà-processi produttivi nei materiali. La cinetica dei processi. Proprietà meccaniche di metalli, polimeri, compositi. I materiali ceramici. La corrosione.
2. Processi chimico-fisici coinvolti nella produzione dei materiali da costruzione. Evoluzione storica dei materiali da costruzione.
3. Reazioni di idratazioni e relazioni sistematiche con la resistenza meccanica , la durabilità e la lavorabilità dei materiali. Cenni di reologia dei sistemi eterogenei. Legge di Stokes.
4. I cementi. Evoluzione storica e Classificazione. Cementi modificati con polimeri, cementi ad altissima resistenza.
5. Gli Inerti. Ruolo degli inerti nella determinazione delle proprietà meccaniche , durabilità e lavorabilità. Distribuzioni granulometriche. Calcolo della distribuzione ottimale. Aspetti normativi.
6. Lavorabilità del calcestruzzo. Bleeding e segregazione.
7. Proprietà meccaniche ed elastiche. L’analogia con i compositi particellari. Difetti macroscopici: porosità.
8. Fenomeni di degrado. Cause del degrado. La seconda legge di Fick. Esempi applicativi. Calcolo della durabilità del calcestruzzo armato. Classi di esposizione Ambientale. Dosaggio del cemento : dicotomie normative/progettuali.
9. Mix-Design
10. Additivi: classificazione e meccanismi fisici e chimici di azione. Valutazioni costi/benefici nell’uso degli additivi.
11. Il ruolo della temperatura. L’equazione dell’energia applicata ai sistemi reattivi. Il caso dei getti di grandi dimensioni. Elementi per la scrittura di un codice numerico per la determinazione dei profili termici in sistemi reattivi di dimensioni finite. Elementi per il calcolo di tensioni residue.
12. Il ruolo dell’umidità. Elementi per il calcolo di tensioni residue. Gli effetti sulle armature.
13. Classificazione e elementi descrittivi dei calcestruzzi di nuova generazione. Calcestruzzi leggeri, auto compattanti, fibro rinforzati ecc.
14. Aspetti normativi per le costruzioni e prescrizioni di capitolato.
15. I materiali compositi. Barre pultruse: confronti sistematici con profilati metallici. Applicazioni in strutture elementari: capriate e tralicci. Aspetti normativi.
16. Altri materiali: il legno nell’edilizia. Vetri. Vernici.

Italian

The course concerns the different types of materials for civil constructions, primarily concrete, therefore metals and polymer-based materials. Elements relating to the use of materials for green building and elements for the calculation of conventional structures with innovative materials are provided with hints on the micromechanics of composite materials.

The program is centered on the texts of J. Shackelford "Science and Engineering of Materials" and M. Collepardi "The New Concrete".

The student acquires the decision-making tools for the choice of materials and technologies suitable for structures in civil constructions. The decision-making process is framed within the current regulatory framework, with specific reference to the direction of the works and the testing of the works.

Knowledge of mathematical and physical analysis. Elements of transport phenomena

Frontal and laboratory lessons

Written test. Theoretical questions and exercises

Notes, handouts, notes and graphs are provided.

1. General structure-property-production process relationships in materials. The kinetics of processes. Mechanical properties of metals, polymers, composites. The ceramic materials. Corrosion.
2. Chemical-physical processes involved in the production of building materials. Historical evolution of building materials.
3. Reactions of hydrations and systematic relationships with the mechanical strength, durability and workability of materials. Outlines of rheology of heterogeneous systems. Stokes law.
4. Cements. Historical evolution and classification. Cements modified with polymers, very high strength cements.
5. The Inerts. Role of aggregates in the determination of mechanical properties, durability and workability. Particle size distributions. Calculation of the optimal distribution. Regulatory aspects.
6. Workability of concrete. Bleeding and segregation.
7. Mechanical and elastic properties. The analogy with particle composites. Macroscopic defects: porosity.
8. Degradation phenomena. Causes of degradation. Fick's second law. Application examples. Calculation of the durability of reinforced concrete. Environmental exposure classes. Cement dosage: normative / design dichotomies.
9. Mix-Design
10. Additives: classification and physical and chemical mechanisms of action. Cost / benefit assessments in the use of additives.
11. The role of temperature. The energy equation applied to reactive systems. The case of large castings. Elements for writing a numerical code for the determination of thermal profiles in reactive systems of finite dimensions. Elements for the calculation of residual stresses.
12. The role of humidity. Elements for the calculation of residual stresses. The effects on armor.
13. Classification and descriptive elements of new generation concretes. Lightweight, self-compacting, fiber reinforced concrete etc.
14. Regulatory aspects for constructions and specifications requirements.
15. Composite materials. Pultruded bars: systematic comparisons with metal profiles. Applications in elementary structures: trusses and lattices. Regulatory aspects.
16. Other materials: wood in construction. Glasses. Paints.