TECNOLOGIA DEI MATERIALI E CHIMICA APPLICATA
Prof. Dott. Pietro Elio ABBATICCHIO
Il corso è rivolto agli studenti del corso di laurea in Ingegneria Edile. I primi capitoli riguardano le strutture dei materiali e la dipendenza delle loro proprietà da queste, ciò al fine di comprendere meglio il comportamento degli stessi una volta messi in opera. Nei capitoli relativi ai materiali ferrosi, alle tecnologie della loro produzione, ai loro trattamenti termochimici, alla loro corrosione, sono fornite notizie indispensabili per il bagaglio culturale di un ingegnere. Nel capitolo relativo ad i materiali ceramici sono trattati materiali che vanno dai leganti aerei ed idraulici, a gran parte di quei materiali di interesse ingegneristico che si ottengono, in genere, da materie prime argillose. Dei materiali polimerici, anche elastomeri, si riferiscono tecnologie di produzione e conseguenti proprietà. Anche per i combustibili, bitumi e catrami si riferiscono notizie indispensabili per il bagaglio culturale di un ingegnere. Nel capitolo delle acque si danno notizie di carattere generale, oltre ad approfondire lo studio su tutti i trattamenti idonei alla produzione di acque per usi industriali e domestici, nonché cenni sui trattamenti che consentono di licenziare acque reflue senza grosso nocumento per l'ambiente.
PROGRAMMA
STRUTTURA E PROPRIETA' DEI MATERIALI. Stato solido: vari tipi di legami. Strutture ordinate: impacchettamento, strutture cristalline, tecniche di studio. Strutture imperfette: imperfezioni puntiformi, lineari, bidimensionali. Strutture disordinate. Proprietà chimiche, fisiche, termiche, meccaniche dei solidi.
COSTITUZIONE E MICROSTRUTTURA DEI SOLIDI. Sistemi eterogenei. Regola delle fasi; Sistemi a due componenti. Analisi termica: Regola della leva. Sistemi a tre componenti. MATERIALI FERROSI. Considerazioni cristallografiche sulle forme allotropiche del ferro. Diagramma di stato Fe-C. Produzione e desolforazione della ghisa. Vari tipi di ghise. Produzione dell'acciaio: processo Bessemer, Thomas, Martin-Siemens, L.D., forno elettrico. Raffreddamento delle leghe in condizioni reali: criteri di omogeneizzazione. Trattamenti termici dell'acciaio: ricottura, normalizzazione, tempra e rinvenimento. Cementazione, nitrurazione. Acciai inossidabili. Acciai per costruzioni. CORROSIONE DEI METALLI. Corrosione a secco: Corrosione elettrochimica: corrosione derivante dal metallo, corrosione derivante dalla fase liquida. Corrosione atmosferica. Corrosione per correnti vaganti. Protezione dalla corrosione: protezione passiva, catodica, anodica; inibitori , rivestimenti. MATERIALI CERAMICI. Vetri: struttura, produzione, proprietà chimiche, fisiche e meccaniche. Principali tipi di vetro. Laterizi: materie prime, produzione e proprietà; terrecotte, faenze, terraglie, grès, porcellane. Prodotti ceramici speciali. Refrattari: classificazione. Refrattari acidi: diagramma di stato e dilatometrico della SiO 2 , diagramma di stato SiO 2 -Al 2 O 3 . Refrattari basici. Refrattari neutri. Refrattarietà libera e refrattarietà sotto carico. Leganti aerei: gesso, calce aerea, cemento magnesiaco. Leganti idraulici: calci idrauliche; cemento portland, pozzolanico, d'alto forno, alluminoso, bianco e colorato, ferrico, per dighe, espansivo, a rapida presa ed indurimento: produzione, proprietà ed uso. Loro classificazione e prove secondo la Norma UNI ENV 197/1. Calcestruzzo: preparazione, caratteristiche, reologia, calcestruzzi armati (anche pre e postcompressi), corrosione delle armature. Prove tecniche sui calcestruzzi e requisiti dei componenti i calcestruzzi in funzione della loro utilizzazione.. MATERIE PLASTICHE ED ELASTOMERI. Generalità sulle reazioni di polimerizzazione. Relazioni tra proprietà e struttura. Resine termoplastiche e termoindurenti: Cenni sulle lavorazioni delle materie plastiche. Polietilene. Polipropilene. Polistirolo. Resine viniliche, acriliche, cellulosiche, fluorurate, fenoliche, epossidiche. Amminoplasti. Poliesteri. Poliuretani. Siliconi. Gomme naturali, sintetiche. Vulcanizzazione della gomma. COMBUSTIBILI. Potere calorifico e sua determinazione. Aria teorica di combustione. Volume e composizione dei fumi. Temperatura teorica di combustione. Controllo tecnico della combustione. Combustibili solidi: carbone di legna, coke. Combustibili liquidi: cenni sulla lavorazione del petrolio (distillazione frazionata, cracking, idrogenazione e reforming). Benzine e prove tecniche. Combustibili gassosi naturali. Combustibili gassosi artificiali: Gas d'aria, d'acqua, misto, illuminante, d'alto forno. BITUMI E CATRAMI. Cenni sulla composizione chimica, struttura e proprietà. Messa in opera: talune applicazioni. ACQUE. Generalità sull'acqua. Struttura e proprietà. Eliminazione delle sostanze solide sospese: sedimentazione, flocculazione, coagulazione, filtrazione; decolorazione e deodorizzazione. Eliminazione delle sostanze gassose disciolte: legge di Henry; eliminazione dell'ossigeno, BOD, COD; aerazione, eliminazione della CO 2 . Eliminazione delle sostanze disciolte : durezza, sua misura, esercizi elementari; alcalinità; acque incrostanti ed aggressive; addolcimento alla calce-soda, al fosfato, per scambio ionico; demineralizzazione; eliminazione della silice; deferrizzazione e demanganizzazione; fragilità caustica. Acque per caldaie. Acque potabili. Acque di rifiuto: trattamenti meccanici, biologici e chimici.
TESTI CONSIGLIATI
B. Marchese: Tecnologia dei materiali e chimica applicata. M. L. Borlera, C. Brisi: Lezioni di Tecnologia dei materiali e chimica applicata. E. Mariani, G. Schippa: Tecnologia dei materiali e chimica applicata. M. Aloe: Lezioni di Chimica applicata. R. Sersale: I materiali ceramici ordinari e speciali. G. Scarinci, T. Toninato, B. Locardi: Vetri. E. Mariani: Leganti aerei ed idraulici. M. Baccaredda Boy: Materie plastiche ed elastomeri. G. Polizzotti: L'acqua. D. Sinigaglia: Metallurgia. M. Flaccavento, F. Raitieri: Chimica applicata. M. Collepardi: Scienza e tecnologia del calcestruzzo. P. Pedeferri: Protezione catodica.