Corso di Laurea in Ingegneria Edile

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1 Dip. di Ingegneria Chimica, dei Materiali e della Produzione Industriale Università Federico II di Napoli Corso di Laurea in Ingegneria Edile Corso di Tecnologia dei Materiali e Chimica Applicata (Prof. Fabio Iucolano) Introduzione alla Tecnologia dei Materiali La classificazione dei materiali

2 Struttura del Corso Parte prima: Introduzione ai materiali 1. Classificazione dei materiali 2. Struttura atomica e legami chimici 3. Struttura dei solidi (solidi ideali e reali) 4. Comportamento meccanico dei materiali Parte seconda: Materiali nell edilizia 5. Materiali metallici (acciai, ghise, metalli non ferrosi) 6. Leganti (gesso, calci, cemento, calcestruzzo) 7. Materiali ceramici tradizionali (seminario)

3 I Materiali I materiali sono le sostanze con cui sono composti o realizzati gli oggetti che ci circondano Con i materiali l uomo realizza gli oggetti e le strutture necessarie per lo svolgimento delle sue attività Fin dagli inizi della civilizzazione, la conoscenza e l uso dei materiali, insieme a quello dell energia, ha rappresentato lo strumento più importante per migliorare la qualità della vita

4 Pantheon, Roma

5 Colosseo, Roma

6 Pont Du Gard (Francia)

7 Castel dell Ovo, Napoli

8 Tour Eiffel (Parigi)

9 Golden Gate (S. Francisco)

10 Petronas Towers (Malesia)

11 Emirates Towers (Dubai)

12 Classificazione dei Materiali I materiali di interesse tecnologico sono normalmente suddivisi in tre classi principali 1.Materiali metallici 2.Materiali ceramici 3.Materiali polimerici (materie plastiche)

13 Proprietà dei Materiali Al materiale, in funzione dell applicazione, è richiesto di possedere determinate proprietà: Proprietà meccaniche: riflettono il comportamento in seguito all applicazione di un sistema di forze. Proprietà fisiche: misurano il comportamento sotto l azione della temperatura, dei campi elettrici o magnetici, della luce, del fuoco. Proprietà chimiche : caratterizzano la capacità del materiale di conservarsi nell ambiente in cui opera.

14 Materiali Metallici Definizione: materiali inorganici, composti da un elemento puro (metallo) o da due o più elementi miscelati tra loro (leghe). Si possono dividere in due classi: 1.Metalli e leghe ferrose: Ferro (Fe), acciai e ghise (Fe-C). 2.Metalli e leghe non ferrose: rame (Cu), stagno (Sn), zinco (Zn), alluminio (Al), titanio (Ti), bronzi (Cu-Sn), ottoni (Cu-Zn), leghe leggere (leghe dell Al)

15 Materiali Metallici Proprietà 1.Buoni conduttori termici ed elettrici 2.Buona resistenza meccanica e tenacità 3.Duttilità e malleabilità (facilmente deformabili a freddo e a caldo) 4.Opachi e lucenti 5.Soggetti a corrosione

16 Materiali Ceramici Definizione: materiali inorganici non metallici, costituiti da elementi metallici e non metallici legati chimicamente tra loro Esempi di ceramici «tradizionali»: 1. vetri 2. mattoni 3. piastrelle 4. laterizi 5. porcellane, terracotta 6. leganti (gesso, calce, cemento, calcestruzzo)

17 Materiali Ceramici Proprietà: 1.Refrattarietà (capacità di resistere ad elevate temperature senza fondere e conservando le caratteristiche meccaniche) 2.Buoni isolanti termici ed elettrici (a parte qualche eccezione) 3.Elevata resistenza a compressione, ma bassa a trazione 4.Durezza e fragilità 5.Elevata resistenza chimica

18 Materiali Polimerici Definizione: materiali costituiti da lunghe catene o reticoli di molecole organiche contenenti carbonio. Esempi: 1. Polietilene (PE) 2. Polipropilene (PP) 3. Polietilentereftalato (PET) 4. Polivinilcloruro (PVC) 5. Polistirene (PS) 6. Polimetilmetacrilato (PMMA o Plexiglass) 7. Poliammidi (PA o Nylon) 8. Politetrafluoroetilene (PTFE o Teflon)

19 Materiali Polimerici Proprietà: 1. Basso peso specifico 2. Buoni isolanti termici ed elettrici 3. Buona resistenza meccanica 4. Flessibilità e deformabilità 5. Stampabili dopo riscaldamento a basse temperature 6. Poco rigidi e soggetti a rammollimento o decomposizione a temperature relativamente basse 7. Inerti chimicamente in molti ambienti, ma soggetti ad invecchiamento

20 Materiali Compositi Si ottengono dalla combinazione di due o più materiali appartenenti alle tre classi principali (metallici, ceramici e polimerici): MATERIALE COMPOSITO = MATRICE + MATERIALE di RINFORZO Esempi: 1. Resine epossidiche rinforzate con fibre di vetro (vetroresina) 2. Resina epossidica rinforzata con fibre di carbonio 3. Calcestruzzo rinforzato con barre di acciaio (calcestruzzo armato)

21 Composizione-Struttura-Proprietà Per comprendere le proprietà di un materiale è necessario conoscerne sia la composizione chimica che la struttura Lo studio della struttura dei materiali viene effettuato con diversi livelli di dettaglio, in genere identificati con l ordine di grandezza degli elementi considerati: - struttura atomica o molecolare - microstruttura - macrostruttura

22 Composizione-Struttura-Proprietà Struttura atomica o molecolare: il materiale viene considerato come un aggregato di atomi e molecole, e quindi tale struttura descrive in che modo (con quale legame) gli atomi o le molecole sono legate tra loro. Microstruttura: la struttura che si presenta ad un livello di dettaglio tale per cui si possano identificare le singole fasi o particelle che costituiscono il sistema. Macrostruttura: rappresenta la struttura del materiale come si presenta a livello macroscopico, cioè ad una osservazione ad occhio nudo. Ognuno dei suddetti livelli di dettaglio fornisce delle informazioni utili a comprendere e prevedere il comportamento del materiale stesso.