ECTS - University of Pisa
Conoscenza dei fondamenti di chimica generale necessari per la comprensione dei più importanti fenomeni e processi chimici nel settore dell’Ingegneria Civile-Edile. Conoscenza delle diverse classi di materiali utilizzati in questo settore (leghe metalliche, leganti, ceramici, vetri, materiali polimerici, con particolare attenzione al processo di produzione ed al tipo di trattamenti e lavorazioni possibili.
Knowledge of the fundamentals of chemistry to understand the chemical phenomena and processes in the civil-construction engineering field. Knowledge of the different classes of materials used in this sector (metal alloy, ceramics, glasses and polymeric material).
La verifica delle conoscenze sarà valutata durante le esercitazioni in aula, mediante domande agli studenti e attraverso le ore di ricevimento.
The verification of knowledge will be assessed during classroom exercises, through questions to the students and during office hours.
Capacità di individuare le relazioni fondamentali tra struttura e proprietà dei principali materiali da costruzione così da iniziare ad acquisire la capacità di scegliere e valutare quello più adatto per una determinata applicazione. Capacità di valutare quale sia il materiale più idoneo anche in funzione dei possibili processi di degrado, in relazione al tipo di ambiente.
Ability to identify the fundamental relationships between structure and properties of the main building materials in order to acquire an early skill in choosing and evaluating the most suitable material for a given application. Ability to define the most suitable material considering the degradation processes occurring in a specific environment.
Vengono svolte periodicamente esercitazioni in aula in modo che lo studente possa verificare la sua comprensione degli argomenti trattati a livello teorico.
Periodical exercises are held periodically on the topics discussed at the theoretical level to ensure the students' acquisition of the objectives set
Lo studente potrà acquisire e/o sviluppare sensibilità nella scelta dei materiali in relazione alle proprietà meccaniche richieste ed ai requisiti di durabilità. Lo studente potrà acquisire una certa conoscenza del rischio chimico connesso con l'impiego di determinati materiali, in relazione ai problemi legati all'inquinamento ambientale ed al corretto trattamento dei rifiuti.
The student will be able to acquire and/or develop a first skill in choosing the materials with the required mechanical properties and durability requirements. The student will be able to acquire some knowledge of the chemical risks associated with the use of specific materials, concerning environmental pollution, and the correct treatment of waste.
Verrà valutata la partecipazione attiva alle lezioni in aula, mediante interventi appropriati e formulazione di risposte ragionate alle domande del docente
Active participation in classroom lessons will be evaluated, through appropriate interventions and the formulation of reasoned responses to the teacher's questions
Nozioni di base di matematica secondo i programmi della scuola superiore.
Basics of mathematics according to high school programs.
nessuno in particolare
no one in particular
l'esame non costituisce requisito necessario per sostenere gli esami successivi
the exam is not a necessary requirement for further exams
Durante le lezioni gli studenti sono spesso coinvolti con domande ed invitati ad interrompere il docente se la spiegazione non risulta chiara e sono necessari approfondimenti. I contenuti delle lezioni sono forniti agli studenti come materiale didattico integrativo. Vengono inoltre fornite indicazione sui testi da utilizzare per lo studio e sono disponibili le soluzioni di molte delle prove di esame.
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During the lessons, students are often involved with questions and invited to stop the teacher if the explanation is not clear and further information is needed. The main contents of the lessons are provided to students as supplementary teaching material. Textbooks are suggested and the solutions of many of the exams are available.
CHIMICA APPLICATA ALL'AMBIENTE
Introduzione al corso. La teoria atomica. Il modello atomico di Dalton, di Thomson e di Rutherford. I limiti del modello atomico di Rutherford. Il modello atomico di Bohr: le orbite quantizzate. Spettro di emissione e di assorbimento dell'idrogeno. La materia come onda (De Broglie) ed il principio di indeterminazione di Heisenberg. Il modello atomico di Schroedinger: gli orbitali. I numeri quantici principali: n, l ed m. Gli orbitali s, p, d, f. Il numero quantico magnetico di spin ed il principio di esclusione di Pauli. La regola di Hund. La costruzione delle configurazioni elettroniche degli elementi e della Tavola Periodica. I gruppi ed i periodi. Numeri atomici e numeri di massa. Gli isotopi. La massa atomica relativa. Il peso molecolare o massa molecolare relativa. La mole ed il numero di Avogadro. Il difetto di massa. L'energia di legame media per nucleone (fusione e fissione). Calcolo del peso molecolare e del numero di moli. Le proprietà periodiche degli elementi. Il raggio atomico ed il raggio ionico. L'energia di ionizzazione. L'affinità elettronica. L'elettronegatività.
Il legame chimico: ionico, covalente e metallico. La teoria del legame di valenza (VB). I legami di tipo sigma e pi-greco. Il legame covalente: la teoria di Lewis e la regola dell'ottetto. I limiti della teoria di Lewis. La teoria dell'ibridazione. La geometria molecolare: la Teoria VSEPR. I legami intermolecolari: interazioni dipolo indotto-dipolo indotto, interazioni dipolo-dipolo, legame a idrogeno.
Il numero di ossidazione. La nomenclatura dei composti inorganici: ossidi ionici ed ossidi covalenti, idrossidi ed acidi ossigenati, idruri ionici e covalenti, cationi, anioni, sali binari e ternari.
Le reazioni chimiche: reazioni che non coinvolgono variazione del numero di ossidazione (reazioni acido-base, reazioni di scambio) e reazioni che coinvolgono la variazione del numero di ossidazione (reazioni redox). Coefficienti stechiometrici e bilanciamento equazione chimica senza variazione del numero di ossidazione. Esercizi di stechiometria di base. Concetto di reagenti in quantità stechiometrica e di reagente limite.
Bilanciamento delle reazioni redox con il metodo delle semireazioni. Bilanciamento delle reazioni redox con il metodo diretto.
Condizione necessaria ma non sufficiente perché avvenga spontaneamente una reazione chimica (requisito termodinamico). Concetto di variazione di energia libera di una reazione chimica. Requisito cinetico: energia di attivazione. La struttura matastabile del carbonio diamante.
Le reazioni chimiche di equilibrio. Esempi di reazioni di equlibrio: evaporazione-condensazione (tensione di vapore), solubilizzazione-precipitazione (solubilità). La costante di equilibrio in funzione della concentrazione molare. Relazione tra la costante di equilibrio diretta ed inversa. Equilibri omogenei ed eterogenei. La costante di idrolisi dell'acqua (Kw) e la costante di solubilizzazione di un sale (Kps). I fattori che influenzano l'equilibrio chimico: variazione di concentrazione, variazione di volume e pressione. Influenza della temperatura. Reazioni esotermiche ed endotermiche. Fattori che non influenzano l'equilibrio chimico: aggiunta di un gas inerte, aggiunta di un catalizzatore.
Le soluzioni. Definizione di molarità, molalità e percentuale in peso di una soluzione. Elettroliti forti e deboli. Prodotto di solubilità, costante di dissociazione acida e basica.
Le proprietà colligative: abbassamento crioscopico ed innalzamento ebullioscopico.
La relazione tra solubilità e prodotto di solubilità.
La costante di idrolisi dell'acqua (Kw) ed il pH. Determinazione del pH di una soluzione di acido forte e di acido debole. Determinazione del pH di una soluzione di base forte e di base debole. Idrolisi salina. Determinazione del pH di sale di acido forte e base debole e sale di acido debole e base forte.
I gas ideali. La densità dei gas. La composizione dell'aria secca. Calcolo della densità dell'aria a T e P fissate. La conducibilità termica dei gas, la resistenza termica e la trasmittanza termica dei gas. I gas reali ed il fattore di comprimibilità. La liquefazione dei gas e l'effetto Joule-Thomson. Il funzionamento dei condizionatori.
L'umidità relativa percentuale e il diagramma psicrometrico. Temperatura di bulbo secco e di bulbo umido, temperatura di rugiada, umidità specifica, entalpia e volume specifico. Diagramma psicrometrico: determinazione dell'entalpia specifica ed esempi di miscele di correnti di aria.
I diversi tipi di reazioni redox: reazioni di combinazione, reazioni di decomposizione, reazioni di combustione, reazioni di spostamento. La costruzione della pila. Schematizzazione della pila. Elettrodo standard a idrogeno. Determinazione dei potenziali standard di riduzione. Tabella dei potenziali standard di riduzione. L'equazione di Nernst per il calcolo del potenziale di alcune semireazioni in condizioni non standard. Determinazione della costante di equilibrio di una reazione redox dal valore dei potenziali standard.
La corrosione a secco (corrosione chimica) e la corrosione ad umido (corrosione elettrochimica). Requisiti necessari affinché lo strato di ossido risulti passivante. Corrosione elettrochimica di un metallo (es. ferro) con sviluppo di idrogeno nelle zone catodiche (ambiente acido, neutro o alcalino in assenza di ossigeno) oppure con assorbimento di ossigeno nelle zone catodiche (ambiente acido, neutro o alcalino in presenza di ossigeno). La corrosione del ferro in funzione del pH e della presenza o meno di ossigeno. Corrosione galvanica. Corrosione galvanica ed importanza del rapporto tra superficie anodica e catodica. Corrosione dovuta a differenze locali di concentrazione. Esempi di corrosione per aerazione differenziale. Velocità di corrosione in funzione del pH per Fe, Zn e Al. Corrosione generalizzata. Corrosione per pitting. Corrosione sotto deposito. Termodinamica delle reazioni di corrosione generalizzata. Potenziale della reazione di riduzione di H+ e dell'ossigeno in funzione del pH. Diagramma di Pourbaix nel caso del ferro. Metodi di protezione dalla corrosione: protezione catodica e protezione anodica.
Trattamento dell'acqua destinata al consumo umano. Parametri microbiologici. Parametri chimici con particolare attenzione a IPA, metalli pesanti, THM. Parametri indicatori. Parametri emergenti con particolare attenzione ai composti perfluoro alchilici come PFOA e PFOS. Regolamento REACH. Potabilizzazione: grigliatura, predisinfezione/ossidazione, sedimentazione, coagulazione-flocculazioe, filtrazione, adsorbimento su mezzi attivi, disinfezione finale.
La durezza dell'acqua. Definizione di durezza totale, durezza temporanea e durezza permanente. Definizione di grado francese, °F. Esempi di calcolo della durezza di un'acqua in base alla composizione. Metodi di addolcimento. Metodo calce-soda. Addolcimento mediante resine a scambio ionico. Demineralizzazione completa.
TECNOLOGIA DEI MATERIALI
Struttura dei materiali. Reticoli di Bravais. Struttura CCC, CFC ed EC nei metalli. Analisi della struttura cristallina. Soluzioni solide metalliche sostituzionali e interstiziali. Polimorfismo. Le forme allotropiche del ferro. Le leghe Fe-C (soluzioni solide interstiziali). La diversa solubilità del carbonio nelle tre forme allotropiche del ferro. Difetti di punto, di linea, di superficie e di volume. Dislocazioni e deformazione plastica.
Le proprietà meccaniche dei materiali. Il diagramma sforzo-deformazione. Modulo elastico. Carico di snervamento. Carico a rottura. Allungamento percentuale. Tenacità. Coefficiente di Poisson. Incrudimento per deformazione plastica. Comportamento a rottura: frattura duttile e fragile. Resistenza ad impatto: resilienza. Resistenza a compressione. Durezza.
Diagrammi di stato. Definizione di fase, soluzione, composto, microstruttura. Diagramma di stato di un sostanza pura (es. acqua e ferro). Il punto triplo. La varianza e la regola delle fasi di Gibbs. Curve di raffreddamento. Costruzione di un diagramma di stato di una lega binaria isomorfa. Lega binaria isomorfa (metalli completamente solubili sia in fase liquida che in fase solida): leghe Cu-Ni. La regola della leva. Microstruttura della lega in condizioni di raffreddamento di equilibrio e di non equilibrio (segregazione). Leghe binarie eutettiche (metalli completamente solubili allo stato liquido ed immiscibili allo stato solido): leghe Bi-Cd. Trasformazione eutettica. Leghe binarie eutettiche (metalli completamente solubili allo stato liquido e parzialmente miscibili allo stato solido).
Descrizione del processo di produzione delle ghise. Produzione dell’acciaio. Il diagramma Fe/C. Fasi e costituenti strutturali. Punti invarianti. Trasformazione peritettica, eutettica ed eutettoidica. La microstruttura di un acciaio eutettoidico (la perlite), ipoeutettoidico e ipereutettoidico. Applicazione della regola della leva per la determinazione della percentuale delle diverse fasi presenti in funzione della temperatura. La microstruttura di una ghisa eutettica (ledeburite), ipoeutettica e ipereutettica. Meccanismi di rafforzamento dei metalli. Incrudimento per deformazione plastica. Rafforzamento per aggiunta di elementi di lega. Controllo delle dimensioni del grano. Trattamenti termici: ricottura. Trattamenti termici: normalizzazione, tempra. La bonifica (tempra + rinvenimento). La martensite e la sorbite. La bainite. Le curve di trasformazione isotermica TTT (temperatura-tempo-trasformazione) e di trasformazione per raffreddamento continuo CCT. Le curve di trasformazione per raffreddamento continuo CCT. Elementi in lega austenitizzanti e ferritizanti. Trattamenti superficiali: cementazione gassosa, nitrurazione, calorizzazione, berilliatura. Classificazione acciai: acciai al carbonio,acciai legati, acciai fortemente legati ed acciai da utensili. Nomenclatura degli acciai - UNI EN 10027. Nomenclatura AISI. Acciai da costruzione. Acciai per calcestruzzo armato. Produzione delle armature per calcestruzzo armato. Acciai ad alta resistenza per calcestruzzo armato precompresso. Acciai al manganese. Acciai al silicio. Acciai al cromo. Acciai inossidabili. Acciai CorTen. Le ghise. Ghisa bianca, grigia, sferoidale e malleabile. Saldabilità e tenacità dei materiali metallici.
Le leghe non ferrose: ottoni, bronzi e leghe di alluminio.
Introduzione leganti. Definizione di pasta, malta e calcestruzzo. Definizione di presa ed indurimento. Classificazione dei leganti.
I leganti aerei: il gesso. Materie prime, produzione del legante. Meccanismo di presa ed indurimento. Impieghi.
I leganti aerei: la calce aerea. Materie prime, produzione del legante. Meccanismo di presa ed indurimento. Impieghi. Utilizzo della calce aerea come stabilizzante dei terreni. Sabbie ed acqua per l'impasto (normative).
I leganti idraulici: la calce idraulica ed il Portland. Materie prime, produzione dei due leganti. Processo di cottura. Similitudini e differenze. Altri esempi di calci idrauliche: la calce idrata pozzolanica e la calce idrata siderurgica. I componenti del clinker. Indici o moduli. I meccanismi di presa e di indurimento del Portland. Il ruolo del solfato di gesso biidrato e la formazione di ettringite. I prodotti dell’idratazione: gel di cemento C-S-H e portlandite. Idratazione e sviluppo della resistenza meccanica. Porosità del cemento, grado di idratazione, segmentazione dei pori, resistenza meccanica e permeabilità. Porosità capillare in funzione del rapporto a/c. Acqua nei pori. Tipi di cemento. Cemento Portland bianco. Cemento Ferrari. Cementi di miscela con aggiunte a base di: pozzolane, ceneri volanti, fumo di silice, loppa d’altoforno. Produzione e idratazione del cemento pozzolanico e del cemento d’altoforno. Resistenza meccanica, lavorabilità. La scelta degli inerti e la curva di Fuller. Degrado del calcestruzzo. Additivi (fluidificanti e superfluidificanti).
Ceramici tradizionali a pasta compatta (porcellane) ed a pasta porosa (laterizi). Materie prime, processo di produzione ed utilizzi dei ceramici tradizionali. Degrado dei laterizi.
Vetri: materie prime, processo di produzione e tipologie principali.
Materiali polimerici. Termoplastici, termoindurenti ed elastomeri. Polimeri amorfi e semicristallini, proprietà meccaniche, tipi principali di materiali polimerici e loro utilizzo con particolare riferimento ai materiali utilizzati in campo civile-edile.
CHEMISTRY APPLIED TO THE ENVIRONMENTAL
Introduction to the course. The atomic theory. Dalton, Thomson and Rutherford's atomic model. The limits of Rutherford's atomic model. Bohr's atomic model: quantized orbits. Emission and absorption spectrum of hydrogen. Matter as a wave (De Broglie) and Heisenberg's uncertainty principle. Schroedinger's atomic model: orbitals. The main quantum numbers: are n, l and m. The s, p, d, f orbitals. The magnetic spin quantum number and the Pauli exclusion principle. Hund's rule. The construction of the electronic configurations of the elements and the Periodic Table. The groups and periods. Atomic numbers and mass numbers. The isotopes. The relative atomic mass. The molecular weight or relative molecular mass. The mole and Avogadro's number. The mass defect. The average binding energy per nucleon (fusion and fission). Calculation of molecular weight and number of moles. The periodic properties of the elements. The atomic radius and the ionic radius. Ionization energy. Electronic affinity. Electronegativity. The chemical bond: ionic, covalent and metallic. Valence bond theory (VB). Sigma and π bonds. The covalent bond: Lewis theory and the octet rule. The limits of Lewis' theory. The theory of hybridization. Molecular geometry: the VSEPR Theory. Intermolecular bonds: induced dipole-induced dipole interactions, dipole-dipole interactions, hydrogen bonding. The oxidation number. The nomenclature of inorganic compounds: ionic oxides and covalent oxides, hydroxides and oxygenated acids, ionic and covalent hydrides, cations, anions, binary and ternary salts. Chemical reactions: reactions that do not involve variation in the oxidation number (acid-base reactions, exchange reactions) and reactions that involve variation in the oxidation number (redox reactions). Stoichiometric coefficients and chemical equation balancing without variation of the oxidation number. Basic stoichiometry exercises. Concept of reactants in stoichiometric quantities and limit reagent. Balancing of redox reactions with the half-reaction method. Balancing of redox reactions with the direct method.
Necessary but not sufficient condition for a chemical reaction to occur spontaneously (thermodynamic requirement). Concept of free energy variation of a chemical reaction. Kinetic requirement: activation energy. The metastable structure of diamond carbon.Equilibrium chemical reactions. Examples of equilibrium reactions: are evaporation-condensation (vapor pressure), and solubilization-precipitation (solubility). The equilibrium constant is a function of molar concentration. Relationship between the direct and inverse equilibrium constant. Homogeneous and heterogeneous equilibria. The hydrolysis constant of water (Kw) and the solubilization constant of a salt (Kps). Factors that influence chemical balance: variation in concentration, variation in volume and pressure. Influence of temperature. Exothermic and endothermic reactions. Factors that do not influence the chemical equilibrium: the addition of an inert gas, and the addition of a catalyst.The solutions. Definition of molarity, molality and weight percentage of a solution. Strong and weak electrolytes. Solubility product, acid and basic dissociation constant. The colligative properties: cryoscopic lowering and ebullioscopic elevation.The relationship between solubility and Kps.The hydrolysis constant of water (Kw) and the pH. Determination of the pH of a solution of strong acid and weak acid. Determination of the pH of a solution of strong base and weak base. Saline hydrolysis. Determination of the pH of salt of strong acid and weak base and salt of weak acid and strong base.Ideal gases. The density of gases. The composition of dry air. Calculation of the air density at fixed T and P. The thermal conductivity of gases, the thermal resistance and the thermal transmittance of gases. Real gases and the compressibility factor. The liquefaction of gases and the Joule-Thomson effect. The operation of air conditioners.The percentage relative humidity and the psychrometric diagram. Dry bulb and wet bulb temperature, dew point, specific humidity, enthalpy and specific volume. Psychrometric diagram: determination of specific enthalpy and examples of airs mixtures properties.The different types of redox reactions: are combination reactions, decomposition reactions, combustion reactions, and displacement reactions. The construction of the pile. Schematization of the stack. Standard hydrogen electrode. Determination of potential reduction standards. Table of potential reduction standards. The Nernst equation for calculating the potential of some half-reactions in non-standard conditions. Determination of the equilibrium constant of a redox reaction from the value of the standard potentials.Dry corrosion (chemical corrosion) and wet corrosion (electrochemical corrosion). Necessary requirements for the oxide layer to be passivating. Electrochemical corrosion of a metal (e.g. iron) with the development of hydrogen in the cathode zones (acid, neutral or alkaline environment in the absence of oxygen) or with the absorption of oxygen in the cathode zones (acid, neutral or alkaline environment in the presence of oxygen). Corrosion of iron as a function of pH and the presence or absence of oxygen. Galvanic corrosion. Galvanic corrosion and the importance of the relationship between anodic and cathodic surfaces. Corrosion due to local differences in concentration. Examples of corrosion due to differential aeration. Corrosion rate as a function of pH for Fe, Zn and Al. Generalized corrosion. Pitting corrosion. Corrosion under deposition. Thermodynamics of generalized corrosion reactions. Potential of the reduction reaction of H+ and oxygen as a function of pH. Pourbaix diagram in the case of iron. Corrosion protection methods: cathodic protection and anodic protection.Treatment of water intended for human consumption. Microbiological parameters. Chemical parameters with particular attention to PAHs, heavy metals, and THMs. Indicator parameters. Emerging parameters with particular attention to perfluoroalkyl compounds such as PFOA and PFOS. REACH regulation. Potabilization: screening, pre-disinfection/oxidation, sedimentation, coagulation-flocculation, filtration, adsorption on active media, final disinfection.
MATERIALS TECHNOLOGY
Structure of materials. Bravais lattices. CCC, CFC and EC structure in metals. Crystal structure analysis. Substitutional and interstitial metallic solid solutions. Polymorphism. The allotropic forms of iron. Fe-C alloys (interstitial solid solutions). The different solubility of carbon in the three allotropic forms of iron. Point, line, surface and volume defects. Dislocations and plastic deformation.
The mechanical properties of materials. The stress-strain diagram. Elastic module. Yield load. Load at break. Percent elongation. Toughness. Poisson's ratio. Work hardening by plastic deformation. Failure behaviour: ductile and brittle fracture. Impact resistance: resilience. Compressive resistance. Hardness.
Phase diagrams. Definition of phase, solution, compound, microstructure. State diagram of a pure substance (e.g. water and iron). The triple point. The variance and the Gibbs phase rule. Cooling curves. Construction of a state diagram of an isomorphic binary alloy. Isomorphic binary alloy (metals completely soluble in both liquid and solid phases): Cu-Ni alloys. The leverage rule. Microstructure of the alloy under equilibrium and non-equilibrium (segregation) cooling conditions. Eutectic binary alloys (metals completely soluble in the liquid state and immiscible in the solid state): Bi-Cd alloys. Eutectic transformation. Eutectic binary alloys (metals completely soluble in the liquid state and partially miscible in the solid state).
Description of the cast iron production process. Steel production. The Fe/C diagram. Phases and structural constituents. Invariant points. Peritectic, eutectic and eutectoid transformation. The microstructure of a eutectoid (pearlite), hypoeutectoid and hypereutectoid steel. Application of the lever rule for determining the percentage of the different phases present as a function of temperature. The microstructure of a eutectic (ledeburite), hypoeutectic and hypereutectic cast iron. Metal strengthening mechanisms. Work hardening by plastic deformation. Strengthening by the addition of alloying elements. Grain size control. Heat treatments: annealing. Heat treatments: normalization, hardening. Martensite and sorbite.Bainite. The TTT (temperature-time-transformation) isothermal transformation and CCT continuous cooling transformation curves. The transformation curves for continuous CCT cooling. Austenite and ferrite forming elements. Surface treatments: gas cementation, nitriding, calorization, berylliation. Steel classification: carbon steels, alloy steels, highly alloy steels and tool steels. Steel nomenclature - UNI EN 10027. AISI nomenclature. Construction steels. Steel for reinforced concrete. Production of reinforcements for reinforced concrete. High-strength steels for prestressed reinforced concrete. Manganese steels. Silicon steels. Chromium steels. Stainless steels. CorTen steels. The cast irons. White, grey, spheroidal and malleable cast iron. Weldability and toughness of metallic materials.
Non-ferrous alloys: brass, bronze and aluminium alloys.
Introduction to binders. Definition of paste, mortar and concrete. Definition of setting and hardening. Classification of binders.
The aerial binders: gypsum. Raw materials, binder production. Setting and hardening mechanism. Applications. Aerial binders: aerial lime. Raw materials, binder production. Setting and hardening mechanism. Applications. Use of aerial lime as a soil stabilizer. Sand and water for the mix (standards).
Hydraulic binders: hydraulic lime and Portland. Raw materials, production of the two binders. Production processes. Similarities and differences. Other examples of hydraulic limes: are pozzolanic hydrated lime and sidurergic hydrated lime. The components of the clinker. Indexes or modules. The setting and hardening mechanisms of Portland. The role of dihydrated gypsum sulphate and the formation of ettringite. Hydration products: C-S-H cement gel and portlandite. Hydration and development of mechanical resistance. Cement porosity, degree of hydration, pore segmentation, mechanical resistance and permeability. Capillary porosity as a function of the water/c ratio. Water in the pores. Types of cement. White Portland cement. Ferrari cement. Mixed cements with additions based on: pozzolans, fly ash, silica fume, and blast furnace slag. Production and hydration of pozzolanic cement and blast furnace cement. Mechanical resistance, workability. The choice of aggregates and the Fuller curve. Degradation of concrete. Additives (plasticizers and superplasticizers).
Traditional ceramics with compact paste (porcelain) and porous paste (bricks). Raw materials, production process and uses of traditional ceramics. Degradation of bricks.
Glass: raw materials, production process and main types.
Polymeric materials. Thermoplastics, thermosets and elastomers. Amorphous and semi-crystalline polymers, mechanical properties, main types of polymeric materials and their use with particular reference to materials used in the civil construction field.
materiale didattico fornito dal docente
Testi consigliati
Per la parte di chimica applicata all'ambiente:
un testo di fondamenti di chimica di base. Suggerimenti: "Fondamenti di Chimica" Silvestroni - Casa Editrice Ambrosiana; “Fondamenti di Chimica” di A.M. Manotti Lanfredi e A. Tiripicchio – Casa Editrice Ambrosiana; “Chimica” di I. Bertini, C. Luchinat e F. Mani – Casa Editrice Ambrosiana, “La Chimica di Base” di F. Nobile e P. Mastrorilli – Casa Editrice Ambrosiana; "Fondamenti di Chimica Generale" III edizione di R. Chang e J. Overby - Casa Editrice Mc Graw Hill.
Per la parte di Tecnologia dei Materiali:
Materiali da Costruzione – Luca Bertolini – Vol. 1 e 2 – Città Studi Edizioni
Concretum - Luigi Coppola - Mc Graw Hill
“Scienza e Tecnologia dei materiali” – W.E. Smith - Mc Graw-Hill oppure “Scienza e Ingegneria dei Materiali” di W.D. Callister, EdiSES.
Per ulteriori approfondimenti:
Corrosione e protezione dei materiali metallici - Pietro Pedeferri – Città Studi Edizioni
Teaching material provided by the teacher.
For Chemistry Applied to the Environmental
Recommended reading includes the following works:
“Fondamenti di Chimica” A.M. Manotti Lanfredi, A. Tiripicchio – CEA;
"Fondamenti di Chimica oer le Tecnologie", R. Bertani, M. Dettin, M. Mozzon, P. Sgarbossa, EdiSES
“Chimica” di I. Bertini, C. Luchinat, F. Mani – CEA;
“La Chimica di Base” F. Nobile, P. Mastrorilli – CEA
“Fondamenti di Chimica” Silvestroni – CEA;
For Materials Technology
Recommended reading includes the following works:
Materiali da Costruzione – Luca Bertolini – Vol. 1 e 2 – Città Studi Edizioni
Concretum - Luigi Coppola - Mc Graw Hill
“Scienza e Tecnologia dei materiali” – W.E. Smith - Mc Graw-Hill
“Scienza e Ingegneria dei Materiali” di W.D. Callister, EdiSES.
Studiare gli argomenti descritti nel Syllabus con l'aiuto dei testi suggeriti, approfondendo gli argomenti presenti nelle slides fornite dal docente. Esercitarsi utilizzando i fac-simile di esame forniti dal docente sulla piattaforma digitale utilizzata nel corso per il superamento della prova scritta.
Study the topics described in the Syllabus with the help of the suggested texts, delving into the topics in the slides provided by the teacher. Practice using the exam templates provided by the teacher on the digital platform used in the course to pass the written test.
L'esame consiste di una prova scritta e di una successiva pro orale.
La prova scritta richiede lo svolgimento di esercizi numerici sia sulla parte di Chimica Applicata all'Ambiente che sulla parte di Tecnologia dei Materiali (generalmente 6-7 da svolgere in 2.5 ore). Risulta superata ottenendo una valutazione di almeno 18/30
La prova orale consiste nel rispondere a domande relative agli argomenti teorici trattati nel corso e nel sapere affrontare e commentare lo svolgimento di esercizi numerici analoghi a quelli della prova scritta. La prova orale è superata ottenendo una valutazione di almeno 18/30.
Il voto finale non è una media matematica della valutazione dello scritto e dell'orale. Il docente peserà maggiormente le conoscenze e competenze dimostrate in fase di colloquio orale.
Il colloquio orale può essere effettuato in un appello di esame successivo a quello nel quale sia stato sostenuto lo scritto.
L'esame scritto degli appelli di esame può essere sostituito superando due compiti parziali, uno sulla parte di Chimica Applicata all'Ambiente (primo semestre) e uno sulla parte di Tecnologia dei Materiali (secondo semestre). Sarà possibile svolgere il primo compito parziale nelle tre date ufficiali della sessione di esami gennaio-febbraio. Sarà possibile svolgere il secondo compito parziale nella tre date ufficiale della sessione estiva giugno-luglio. Entrambi i compiti parziali sono superati con una valutazione di almeno 18/30. Il colloquio orale potrà essere effettuato in un appello di esame successivo al superamento del secondo compitino.
The exam consists of a written test and a subsequent oral test.
The written test requires the carrying out of numerical exercises both on the part of Chemistry Applied to the Environment and on the part of Materials Technology (generally 6-7 exercises to be carried out in 2.5 hours). It is passed by obtaining a rating of at least 18/30
The oral test consists of answering questions relating to the theoretical topics covered in the course and knowing how to deal with and comment on the performance of numerical exercises similar to those of the written test. The oral test is passed obtaining a rating of at least 18/30.
The final grade is not a mathematical average of the written and oral assessments. The teacher will give greater weight to the knowledge and skills demonstrated during the oral interview.
The oral interview can be carried out in an exam session following the one in which the written exam was taken.
The written exam of the exam sessions can be replaced by passing two partial tests, one on the part of Chemistry Applied to the Environment (first semester) and one on the part of Materials Technology (second semester). It will be possible to complete the first partial test on the three official dates of the January-February exam session. It will be possible to carry out the second partial test on the three official dates of the June-July summer session. Both partial tests are passed with a grade of at least 18/30. The oral interview may be carried out in an exam session following the passing of the second homework.
Also in this case, the final grade is not a mathematical average of the written and oral assessments. The teacher will give greater weight to the knowledge and skills demonstrated during the oral interview.
non sono previsti stage e tirocini durante il corso
There are no stages or internships during the course
Il docente riceve nel suo studio (sezione di Chimica, primo piano Polo A) previo appuntamento tramite e-mail (sara.filippi@unipi.it)
The teacher will receive you in her office (Chemistry section, first floor of Polo A) by appointment via e-mail (sara.filippi@unipi.it)
