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PORTALE DELLA DIDATTICA

Scienza e tecnologia dei materiali per l'edilizia

01UXVMH

A.A. 2020/21

Lingua dell'insegnamento

Italiano

Corsi di studio

Corso di Laurea in Ingegneria Edile - Torino

Organizzazione dell'insegnamento
Didattica Ore
Lezioni 48
Esercitazioni in aula 12
Docenti
Docente Qualifica Settore h.Lez h.Es h.Lab h.Tut Anni incarico
Pavese Matteo Professore Associato ING-IND/22 21 4.5 0 0 1
Collaboratori
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Didattica
SSD CFU Attivita' formative Ambiti disciplinari
ING-IND/22 6 B - Caratterizzanti Edilizia e ambiente
2020/21
I materiali rivestono un ruolo di grande rilievo in ambito edile e l'insegnamento di Scienza e Tecnologia dei Materiali per l'Edilizia si propone in primo luogo di fornire una cultura ingegneristica di base sui materiali, con particolare enfasi alle correlazioni esistenti tra composizione, microstruttura e prestazione del materiale. La prima parte del corso è pertanto finalizzata alla comprensione di come le proprietà di un materiale possano significativamente condizionare le sue prestazioni. Il secondo macro-tema del corso è poi la presentazione delle varie classi di materiali, a partire da quelle tradizionali fino ai materiali più innovativi, presentati con un'attenzione particolare alla loro applicabilità in ambito edilizio. Per ogni classe di materiali si giustificheranno le prestazioni in funzione della loro composizione e microstruttura, per garantire la comprensione dei meccanismi fisici che condizionano il comportamento, ma si introdurranno anche concetti tipici della tecnologia dei materiali, di spiccata utilità ingegneristica, mantenendo un legame logico ed esplicativo con gli aspetti di base della scienza dei materiali. Tali aspetti hanno la funzione di giustificare la fattibilità reale dei prodotti, che non dipende solo dalle proprietà teoriche ma anche da fattori ingegneristici come la realizzabilità industriale, il costo, l'impatto ambientale, la durabilità. Accanto agli approfondimenti teorici, si dedicherà ampio spazio ad esempi illustrativi, che permettano allo studente di valutare il reale campo di applicazione di tali materiali in ambito edilizio. Sarà inoltre posto l'accento sulle principali tecniche di verifica delle proprietà dei materiali e sulle metodologie di scelta dei materiali, che non sostituiscano ma complementino la competenza degli studenti.
Materials play a major role in the construction sector and the teaching of Science and Technology of Materials for the Construction sector aims primarily to provide a basic engineering culture on materials, with particular emphasis on the correlation existing between composition, microstructure and performance of materials. The first part of the course is therefore aimed at understanding how the properties of a material can significantly affect its performance. The second main theme of the course is the presentation of the various classes of materials, starting from the traditional ones up to the most innovative materials, presented with particular attention to their applicability in the building sector. For each class of materials, performance will be justified according to their composition and microstructure, to ensure an understanding of the physical mechanisms that influence behavior. Typical concepts of material technology will also be introduced, with a strong engineering approach, maintaining a logical and explanatory link with the basic aspects of materials science. These aspects have the function of justifying the real feasibility of the products, which does not depend only on the theoretical properties but also on engineering factors such as industrial feasibility, cost, environmental impact, durability. Alongside theoretical insights, ample space will be devoted to illustrative examples, which allow the student to evaluate the real field of application of these materials in the construction sector. Emphasis will also be placed on the main techniques for checking the properties of materials and on the methodologies for choosing materials, which do not replace but complement the students' competence.
L'insegnamento si propone l'obiettivo generale di fornire allo studente una formazione di base sui materiali capace di coniugare sinergicamente aspetti scientifici ad aspetti tecnologici, fornendo linee-guida per la traduzione di conoscenze di base in strumenti sfruttabili in ambito edilizio. Quindi al termine dell'insegnamento si chiederà allo studente di: - conoscere la dipendenza delle proprietà macroscopiche dei materiali da aspetti di livello atomico e microstrutturale ; - conoscere come applicare queste conoscenze di base alla verifica delle proprietà del materiale, al fine di ottimizzarlo per la specifica applicazione; - avere consapevolezza dell'importanza della selezione dei materiali in modo che essi rispondano adeguatamente ai requisiti di progetto; - conoscere la terminologia internazionale, in particolare quella inglese.
The course has the general objective of providing the student with basic knowledge on materials, capable of synergistically combining scientific aspects with technological aspects, thus providing guidelines for the translation of basic knowledge into tools that can be used in the construction sector. So at the end of the course the student will be asked to: - know the dependence of the macroscopic properties of materials on atomic and microstructural aspects; - know how to apply this basic knowledge to the verification of the properties of the material, in order to optimize it for the specific application; - be aware of the importance of selecting materials so that they adequately respond to the project requirements; - know the international terminology, in particular the English one.
Lo studente deve possedere una cultura scientifica solida, con particolare riferimento a conoscenze di base nel settore della Chimica e della Fisica.
The student must have a solid scientific culture, with particular reference to basic knowledge in the field of Chemistry and Physics.
CORRELAZIONE STRUTTURA-PROPRIETA' Legame chimico e influenza sulle proprietà dei materiali. Struttura dei materiali cristallini e amorfi. Struttura dei materiali molecolari. Difetti reticolari. Correlazione struttura-comportamento elastico dei materiali. Correlazione struttura-comportamento plastico dei materiali metallici. Correlazione struttura-altre proprietà dei materiali (chimiche, fisiche). MATERIALI METALLICI Accenno ai diagrammi di fase. Modificazione delle proprietà dei metalli: soluzioni solide, incrudimento, fasi intermedie. Trattamenti termici ed evoluzione microstrutturale. Acciai. Leghe di alluminio. Leghe di rame, magnesio, titanio, superleghe. Altre leghe metalliche. Tecnologie di preparazione dei materiali metallici. MATERIALI POLIMERICI Correlazione tra composizione, struttura e proprietà. Transizione vetrosa nei polimeri. Co-polimeri e leghe polimeriche. Principali commodities polimeriche Tecnopolimeri e biopolimeri. Vernici. Tecnologia di preparazione dei materiali polimerici. MATERIALI CERAMICI Correlazione tra composizione, struttura e proprietà. La preparazione dei ceramici. Materiali ceramici tradizionali. Materiali ceramici avanzati. Vetri. MATERIALI LEGANTI Leganti aerei: gesso e calce. Correlazione tra struttura e proprietà. Leganti idraulici: i cementi. Fabbricazione, proprietà, idratazione, e correlazione con le proprietà meccaniche. Calcestruzzo: componenti; proprietà allo stato fresco e allo stato indurito. Degrado dei materiali leganti e del calcestruzzo. Cementi e calcestruzzi speciali, sensorizzati, rinforzati. Riciclo del calcestruzzo. ALTRI MATERIALI Materiali compositi. Legno e materiali naturali. Semiconduttori e materiali funzionali. Altri materiali innovativi. RICICLO DEI MATERIALI E IMPATTO AMBIENTALE Principali problematiche riguardanti il riciclo delle varie classi di materiali. L'impatto ambientale delle varie classi di materiali. ESERCITAZIONI Struttura dei materiali. Proprietà meccaniche dei materiali e loro caratterizzazione. Proprietà fisiche dei materiali e loro caratterizzazione. Diagrammi di fase. Materiali cementizi. Scelta dei materiali tramite software Granta Materials Selector.
RELATIONSHIP BETWEEN STRUCTURE AND PROPERTIES Chemical bond and influence on material properties. Structure of crystalline and amorphous materials. Structure of molecular materials. Lattice defects. Relationship between structure and elastic behavior of materials. Relationship between structure and plastic behavior of metallic materials. Relationship between structure and other properties of materials (chemical, physical). METALLIC MATERIALS Mention to phase diagrams. Modification of the properties of metals: solid solutions, work hardening, intermediate phases. Heat treatments and microstructural evolution. Steels. Aluminum alloys. Copper, magnesium, titanium alloys, superalloys. Other metal alloys. Technology of metallic materials. POLYMERIC MATERIALS Relationship between composition, structure and properties. Glass transition in polymers. Co-polymers and polymeric alloys. Main polymeric commodities Technopolymers and biopolymers. Paints. Technology of polymeric materials. CERAMIC MATERIALS Relationship between composition, structure and properties. The preparation of ceramics. Traditional ceramic materials. Advanced ceramic materials. Glasses. BINDERS Aerial binders: plaster and lime. Relationship between structure and properties. Hydraulic binders: cements. Manufacture, properties, hydration, and correlation with mechanical properties. Concrete: components; properties in the fresh and hardened state. Degradation of binders and concrete. Special, sensorized and reinforced cements and concrete. Concrete recycling. OTHER MATERIALS Composite materials. Wood and natural materials. Semiconductors and functional materials. Other innovative materials. RECYCLING OF MATERIALS AND ENVIRONMENTAL IMPACT Main problems concerning the recycling of the various classes of materials. The environmental impact of the various classes of materials. EXERCISES Structure of materials. Mechanical properties of materials and their characterization. Physical properties of materials and their characterization. Phase diagrams. Cementitious materials. Choice of materials through Granta Materials Selector software
Una parte dell'insegnamento (12 h) sarà dedicato ad esercitazioni in aula (anche virtuale in relazione alle restrizioni dovute al COVID-19), in cui verranno trattati temi molto applicativi, tramite la presentazione di contenuti multimediali, lo svolgimento di esercizi, l'utilizzo del software Granta Materials Selector per la selezione dei materiali.
A part of the course (12 h) will be dedicated to classroom exercises, in which very applicative topics will be treated, through the presentation of multimedia content, exercises, and the use of the Granta Materials Selector software for the selection of materials.
Un libro di Scienza e Tecnologia dei Materiali, per esempio: Callister, Scienza e Ingegneria dei Materiali, Edises Askeland, Scienza e Tecnologia dei Materiali, Città Studi edizioni. Un libro di Materiali da Costruzione, per esempio: Luca Bertolini, Materiali da Costruzione, primo volume, CittàStudi edizioni. Collepardi, il nuovo calcestruzzo, Tintoretto editore. Saranno inoltre messi a disposizione dai docenti, su portale della didattica, materiali specifici per i materiali innovativi, articoli scientifici, schede tecniche, e i lucidi proiettati a lezione.
A book on Materials Science and Technology, for instance: Callister, Science and Engineering of Materials Askeland, Materials Science and Technology A book on Building Materials, for instance: Luca Bertolini, Materiali da Costruzione, primo volume, CittàStudi edizioni. Collepardi, il nuovo calcestruzzo, Tintoretto editore. Teachers will also make available, on the portal, specific materials regarding innovative materials, scientific papers, technical data sheets, and transparencies projected in class.
Modalità di esame: Prova orale obbligatoria; Prova scritta a risposta aperta o chiusa tramite PC con l'utilizzo della piattaforma di ateneo Exam integrata con strumenti di proctoring (Respondus);
Modalità di esame: prova scritta e prova orale obbligatoria. La prova scritta consisterà in: - 5-8 domande vero/falso. - 4-6 domande a risposta multipla (1 sola risposta vera) - 2-4 domande a risposta multipla (ogni affermazione vera o falsa) - 2-4 esercizi di calcolo e/o scelta dei materiali. Durante questo test scritto, svolto sulla piattaforma di ateneo Exam+Respondus, non è consentito l’uso di alcun materiale didattico o supporto elettronico al di fuori del computer con cui si svolge l’esame. Allo studente è però consentito l'uso di 2 fogli bianchi A4 e di una penna (nera o blu) come supporto alle risposte, purché durante la registrazione ambientale tutto sia ben visibile in videocamera. Sarà abilitata durante l'esame la calcolatrice sul pc. Il tempo massimo a disposizione per completare il test sarà di 60 minuti. Il calcolo del punteggio sarà indicato sul portale. Le risposte sbagliate daranno un punteggio negativo. Sarà inoltre attiva una Virtual Classroom di supporto per chattare con i docenti nel caso fossero necessari eventuali chiarimenti nell'interpretazione delle domande. L'esame ha l'obiettivo di verificare il grado di preparazione dello studente in merito ai temi trattati a lezione, con particolare attenzione a: - la comprensione della relazione tra composizione, struttura e proprietà dei materiali; - i fenomeni fisico-chimici alla base del comportamento dei materiali; - le modalità di valutazione delle proprietà dei materiali; - le proprietà, le modalità realizzative e le possibili applicazioni delle principali classi dei materiali.
Exam: Compulsory oral exam; Computer-based written test with open-ended questions or multiple-choice questions using the Exam platform and proctoring tools (Respondus);
Type of exam: written test and compulsory oral test. The written test will consist of: - 5-8 true / false questions. - 4-6 multiple choice questions (1 true answer only) - 2-4 multiple choice questions (any statement true or false) - 2-4 exercises of calculation and / or choice of materials. During this written test, carried out on the university platform Exam + Respondus, the use of any didactic material or electronic support outside the computer with which the exam takes place is not allowed. However, the student is allowed to use 2 white A4 sheets and a pen (black or blue) as a support for the answers, provided that during the environmental recording everything is clearly visible on the video camera. The calculator on the pc will be enabled during the exam. The maximum time available to complete the test will be 60 minutes. The calculation of the score will be indicated on the portal. Wrong answers will give a negative score. A support Virtual Classroom will also be active to chat with the teachers in case any clarification is needed in the interpretation of the questions. The exam aims to verify the student's degree of preparation on the topics covered in class, with particular attention to: - understanding the relationship between composition, structure and properties of materials; - the physico-chemical phenomena underlying the behavior of materials; - the methods for evaluating the properties of the materials; - the properties, preparation methods and possible applications of the main classes of materials.
Modalità di esame: Prova scritta (in aula); Prova orale obbligatoria; Prova orale facoltativa; Prova scritta a risposta aperta o chiusa tramite PC con l'utilizzo della piattaforma di ateneo Exam integrata con strumenti di proctoring (Respondus);
Modalità di esame: prova scritta e prova orale a discrezione dei docenti. La prova scritta consisterà in: - 6-10 domande a scelta multipla (vero/falso oppure con più opzioni) su argomenti fondamentali. - 5-8 domande a risposta aperte . - 2-4 esercizi di calcolo e/o scelta dei materiali. La durata della prova scritta sarà di 1,5 h. Le risposte alle domande saranno valutate a seconda della loro pertinenza, completezza e accuratezza, per dare la valutazione finale. Un facsimile della prova d’esame viene reso disponibile e commentato dal docente in aula. L'esame ha l'obiettivo di verificare il grado di preparazione dello studente in merito ai temi trattati a lezione, con particolare attenzione a: - la comprensione della relazione tra composizione, struttura e proprietà dei materiali; - i fenomeni fisico-chimici alla base del comportamento dei materiali; - le modalità di valutazione delle proprietà dei materiali; - le proprietà, le modalità realizzative e le possibili applicazioni delle principali classi dei materiali.
Exam: Written test; Compulsory oral exam; Optional oral exam; Computer-based written test with open-ended questions or multiple-choice questions using the Exam platform and proctoring tools (Respondus);
Type of exam: written test and oral test at the discretion of the teachers. The written test will consist of: - 6-10 multiple choice questions (true / false or with more options) on key topics. - 5-8 open-ended questions. - 2-4 calculation exercises and / or choice of materials. The duration of the written test will be 1.5 h. The answers to the questions will be evaluated according to their relevance, completeness and accuracy, to give the final evaluation. A facsimile of the exam is made available and commented by the teacher in the classroom. The exam aims to verify the student's degree of preparation on the topics covered in class, with particular attention to: - understanding the relationship between composition, structure and properties of materials; - the physico-chemical phenomena underlying the behavior of materials; - the methods for evaluating the properties of the materials; - the properties, preparation methods and possible applications of the main classes of materials


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