I materiali rivestono un ruolo di grande rilievo nella progettazione e l'insegnamento di Tecnologia dei Materiali da Costruzione si propone di consolidare la cultura ingegneristica sui materiali, con particolare enfasi rivolta ai materiali da costruzione. Nel corso vengono illustrati i processi tecnologicamente disponibili per la produzione e la trasformazione dei materiali e sottolineati i criteri di scelta sulla base delle esigenze di progettazione e costruzione. Accanto agli approfondimenti teorici, si dedicherà spazio ad esempi applicativi che consentano allo studente di adottare una corretta procedura di selezione, progettazione e realizzazione di una struttura.
L'insegnamento si propone l'obiettivo generale di fornire allo studente una formazione consolidata e specifica sui materiali per applicazioni civili ed edili, capace di coniugare sinergicamente aspetti fondamentali ad aspetti tecnologici, fornendo linee-guida per la traduzione delle conoscenze acquisite in strumenti utili per la progettazione di una struttura.
Al termine dell'insegnamento, si chiederà allo studente di possedere le seguenti conoscenze e abilità:
- selezionare e dimensionare vetri per il contenimento dei costi energetici.
- avere consapevolezza dell'importanza della selezione dei materiali in modo che essi rispondano adeguatamente ai requisiti di progetto (area della comprensione);
- conoscere la terminologia internazionale, in particolare quella inglese (area delle conoscenze);
- conoscere gli standard internazionali relativi alla definizione e caratterizzazione dei materiali per applicazioni civili ed edili
- essere in grado di pianificare i test necessari per il controllo dei materiali ad uso civile ed edile
- essere in grado di risolvere un problema relativo alla selezione del materiale più opportuno per una determinata applicazione nel settore civile, in sede di progettazione ed in base a specifiche caratteristiche (termiche, ottiche, elettriche e meccaniche)
- essere in grado di valutare tecnicamente le caratteristiche dei materiali in uso e confrontarle in sede di controllo di qualità/acquisto

L'insegnamento si propone l'obiettivo generale di fornire allo studente una formazione consolidata e specilistica sui materiali per applicazioni civili ed edili, capace di coniugare sinergicamente aspetti scientifici ad aspetti tecnologici, fornendo linee-guida per la traduzione delle conoscenze acquisite in strumenti utili per la progettazione di una struttura.
Al termine dell'insegnamento, si chiederà allo studente di possedere le seguenti conoscenze e abilità:
- selezionare e dimensionare vetri per il contenimento dei costi energetici.
- avere consapevolezza dell'importanza della selezione dei materiali in modo che essi rispondano adeguatamente ai requisiti di progetto (area della comprensione);
- conoscere la terminologia internazionale, in particolare quella inglese (area delle conoscenze);
- conoscere gli standard internazionali relativi alla definizione e caratterizzazione dei materiali per applicazioni civili ed edili (area delle conoscenze);
- essere in grado di pianificare i test necessari per il controllo dei materiali ad uso civile ed edile (area delle abilità - know-how)
- essere in grado di risolvere un problema relativo alla selezione del materiale più opportuno per una determinata applicazione nel settore civile, in sede di progettazione ed in base a specifiche caratteristiche (termiche, ottiche, elettriche e meccaniche) (area delle abilità - know-how)
- essere in grado di valutare tecnicamente le caratteristiche dei materiali in uso e confrontarle in sede di controllo di qualità/acquisto (area delle abilità - know-how)

Lo studente deve possedere conoscenze di base nel settore della Chimica, Fisica, Analisi Matematica e Scienza e Tecnologia dei Materiali.

Programma

I materiali metallici nel settore delle costruzioni (30h)

Richiami sul legame metallico; reticoli cristallini dei metalli. Costituzione della microstruttura. Meccanismi di rafforzamento (soluzione solida, dispersione o precipitazione e invecchiamento, fasi dure, incrudimento, tessitura, affinamento del grano). Proprieta' fisiche (conducibilita' elettrica e termica) e meccaniche; prove meccaniche rilevanti nelle costruzioni (trazione, fatica, carico di punta, resilienza e temperatura di transizione duttile-fragile; fenomeni di corrosione, di usura, resistenza al fuoco (6h).
Tecnologie di produzione primaria (fonderia, laminazione), secondaria (estrusione, imbutitura), terziaria (tecnologie di saldatura e relative tecniche non distruttive, lavorazione alle macchine utensili, ricoprimenti superficiali). Tecnologie di riciclo.(3h)

Acciai: definizioni, designazione e normativa standard europea, diagramma di stato Fe-Fe3C, processi produttivi, metodi di rafforzamento principali (trattamenti termici massivi e trattamenti termochimici superficiali); saldabilita'; acciai per applicazioni speciali con relazioni proprieta'/costo: acciai per costruzioni in genere e antisismiche, resistenti alla corrosione, al fuoco, per funi, cavi, utensili; acciai inossidabili.(14h)
Leghe di alluminio: definizioni, designazioni e normative vigenti; principali diagrammi di stato; processi produttivi primari, secondari e terziari; principali metodi di rafforzamento, metodi di protezione superficiale, saldabilita'; leghe per applicazioni speciali: pannelleria, costruzioni ordinarie e altoresistenziali, interni e serramenti, ecc.; saldabilita'. (3h)
Leghe di rame: definizioni, designazioni e normative vigenti; principali diagrammi di stato; processi produttivi primati, secondari e terziari; principali metodi di rafforzamento, metodi di protezione superficiale, saldabilita'; leghe per applicazioni specifiche (strutturali, coperture, facciate); cenno alle leghe di magnesio e titanio.Materiali speciali per lo smorzamento vibrazionale: schiume metalliche, compositi; materiali e sistemi intelligenti per il rilevamento di spostamenti, vibrazioni, ecc.(4h)

I materiali non metallici nel settore delle costruzioni (30h)

Produzione vetro, riepilogo vetri per il risparmio energetico, normative rilevanti e esercizi calcolo. Vetri cromogeni e vetri fotocromici.
Isolamento termico: Richiami alle proprietà termiche dei materiali.
Vetro cellulare per l’isolamento termico degli edifici. Materiali innovativi per l’isolamento termico. Cenni ai materiali a cambiamento di fase per l’accumulo di calore. Cenni ai materiali semiconduttori, i pannelli fotovoltaici (struttura e funzionamento)
Le materie plastiche: richiami alle generalità, struttura, sintesi e classificazione dei materiali polimericiTecnologia dei materiali polimerici. Applicazioni dei polimeri in edilizia (materiali espansi, adesivi, pitture, sigillanti)
Introduzione ai materiali compositi, generalità, classificazione, meccanismi di rinforzo, processi produttivi; materiali compositi rinforzati con fibre.
Materiali compositi per applicazione nel settore dell’edilizia: compositi a matrice polimerica rinforzata con fibre (FRP). Tipologie ed esempi applicativi.
I materiali bituminosi: tipologie, caratteristiche e utilizzi.
Il legno: struttura, resistenza meccanica, deformazioni, degrado. Pannelli di legno e legno lamellare.

Lezioni teoriche ed esercizi di calcolo sulle proprietà caratteristiche dei materiali.

Dispense fornite dai docenti e rese disponibili sul portale della didattica
L. Bertolini: Materiali da Costruzione Vol. I Struttura, Proprietà e Tecnologie di Produzione
L. Bertolini: Materiali da Costruzione Vol. II Degrado, Prevenzione, Diagnosi, Restauro
W.D. Callister, Materials Science and Engineering – an introduction

Esame individuale scritto (1h per tre domande semi-aperte) con orale inerente l’elaborato scritto ed eventuale domanda supplementare.
Il testo d’esame prevede la verifica delle conoscenze/abilità acquisite e verterà su tutti gli argomenti trattati a lezione.