Domande di scienze dei Materiali, Palmero

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temperatura di fusione, anche aiutandosi con grafici.

Per temperatura di Transizione vetrosa T si intende la temperatura al di sotto della quale il materiale plastico ha un

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comportamento rigido e fragile simile a quello di un vetro. Sopra la T il materiale assume inizialmente un

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comportamento gommoso e, col crescere della temperatura, diviene gradualmente liquido con una viscosità che

diminuisce all’aumentare della temperatura. La temperatura di fusione invece è la temperatura in cui un materiale

idealmente cristallino passa dalla fase solida a quella liquida. La temperatura di rammollimento è la temperatura in cui

un materiale senza temperatura di fusione, come alcuni materiali polimerici amorfi, comincia a modificare il proprio

stato da solido a liquido.

21. Tipologie di umidità nelle murature e il degrado conseguente

La presenza di acqua è il fattore principale di degrado nelle murature e può essere presente in diverse tipologie:

Umidità da costruzione: deriva dall’acqua usata nella posa

- Umidità da risalita: è dovuta al contatto con acqua, terreni umidi o risalita capillare

- Umidità discendente: causata dalla pioggia

- Umidità di condensa: prodotta dall’acqua che si può generare a contatto con superfici umide

- L’umidità e la causale presenza di acqua, porta alla presenza di efflorescenze e subflorescenze, a degrado biologico o

erosione.

22. Si definisca cosa si intende per materiale a comportamento fragile o a

comportamento duttile, tracciando anche i grafici sforzo-deformazione che

sono caratteristici di questi due diversi tipi di risposta meccanica.

Un materiale a comportamento duttile è un materiale che oltre alla deformazione elastica

continua a deformarsi in campo plastico fino alla sua rottura. Un materiale fragile invece

arriva alla rottura senza significative deformazioni plastiche e con la propagazione di una

cricca.

23. Si elenchino e descrivano sinteticamente le varie tipologie di vetri di sicurezza.

I vetri di sicurezza sono vetri che resistono maggiormente agli urti e sono:

I vetri armati: nella fase di laminazione si inserisce una rete metallica che trattiene i frammenti in caso di rottura

- I vetri temprati: si induce una sollecitazione durante la produzione così aumentando la resistenza a trazione e agli

- urti; in questa maniera si producono vetri che si rompono formando tanti piccoli frammenti poco taglienti

I vetri stratificati: si interpone tra due o più lastre di vetro un foglio di materiale plastico (es. PVB) che aderisce al

- vetro. Questi vetri si rompono a raggiera e i frammenti vengono trattenuti dal materiale polimerico.

24. Quanto dura mediamente la presa di una pasta di cemento? Quali fattori possono influenzare il

tempo di presa e come? Quali additivi possono modificarlo?

Nella maggior parte dei cementi Portland la pasta diviene meno lavorabile entro 1-2 ore dopo l’aggiunta di acqua e

comincia a solidificare entro 2-3 ore nel caso di presa normale. Se la quantità di alluminati è alta e non si è aggiunto

gesso a sufficienza la presa avviene in meno di 45 minuti dall’aggiunta di acqua: si parla, infatti, di cementi a presa

rapida.

Per ritardare o accelerare i tempi di presa si possono aggiunge degli additivi ritardanti o acceleranti.

25. Facendo riferimento alla normativa europea, si definiscano i cementi d’altoforno, con quale sigla sono

riconosciuti, quali sono i limiti composizionali di sostituzione del clinker di cemento portland con

l’aggiunta di loppa, giustificando le motivazioni di questi limiti.

Secondo la norma UNI EN 197-1 i cementi d’altoforno sono identificati con la sigla CEM III e sono costituiti da una

miscela di clinker di cemento portland, gesso e un alto contenuto di loppa d’altoforno (al massimo al 95%). La loppa

d’altoforno deriva dai processi di produzione della ghisa e viene estratta dagli altoforni in forma liquida e poi viene

fatta raffreddare. La loppa presenta una composizione simile a quella del clinker ma serve ad ottenere una pasta

meno porosa, con maggiore durabilità e, inoltre, essendo un materiale residuo di altri processi industriali ha un

minore impatto sull’ambiente. La loppa può essere presente anche al 95% perché presenta buone caratteristiche

idrauliche se miscelata col cemento e permette di risparmiare grosse quantità di clinker.

26. Facendo riferimento alla normativa europea si definiscano i cementi pozzolanici, con quale sigla sono

riconosciuti, quali sono i limiti composizionali di sostituzione del clinker in cemento portland con

l’aggiunta pozzolanica, giustificando le motivazioni di tali limiti.

Secondo la norma UNI EN 197-1 i cementi pozzolanici sono definiti con la sigla CEM IV e sono costituiti da una

miscela finemente macinata di clinker di cemento portland, di gesso e di pozzolana (massimo al 55%). L’aggiunta di

pozzolana serve a ottenere cemento meno poro e, quindi, con una maggiore durabilità. Inoltre, essendo i materiali

pozzolanici residui di processi di industriali, vi è un minore impatto con l’ambiente. La pozzolana riesce a migliorare

la durabilità perché trasforma il CH in C-S-H, cioè trasforma l’idrossido di calcio che è un elemento indesiderato

perché espone il cemento al degrado. Per attimare questa trasformazione bisogna far sì che il cemento sia presente

nell’impasto almeno al 55% per evitare che ci siano valori troppo alti di gel C-S-H e perché la pozzolana non

presenta buone caratteristiche idrauliche e per l’idratazione ha bisogno di un certo livello di calce prodotta

dall’idratazione del Portland.

27. Si definisca cosa si intende per resistenza media e resistenza caratteristica a 28 giorni di un cemento.

La resistenza media e la resistenza caratteristica sono i due parametri utilizzati per testare la resistenza a

compressione del CLS su provini standard stagionati a 28 giorni. La R è il valore della resistenza a comprensione al

ck

di sotto del quale cade solo una piccola percentuale della popolazione dei risultati, mentre la R è la media algebrica

CM

dei valori dei prelievi. Le prove si fanno sia in stabilimento che in cantiere e i test in cantiere si effettuano attraverso

dei prelievi, il cui numero dipende dal volume del getto.

28. Quali sono i requisiti di accetabilità che deve presentare un aggregato di cls? Si elenchino tali requisiti

e si commentino sinteticamente.

Per un corretto confezionamento di CLS è importante conoscere il grado di umidità, cioè il contenuto % di acqua

rispetto alla massa secca, così da poter determinare il quantitativo di acqua da aggiungere all’impasto. Gli aggregati

infatti possono essere asciutti, bagnati o saturi a superficie asciutta a seconda delle presenza di acqua nei pori e alla

loro apertura; di solito si usano aggregati saturi a superficie asciutta in cui i pori sono pieni di acqua ma la superficie è

asciutta.

Anche le dimensioni dell’aggregato influiscono sul CLS, soprattutto quando è allo stato fresco. È necessario infatti

che le particelle abbiano dimensioni diverse in modo che le più piccole possano via via riempire i vuoti presenti tra

quelle più grandi. La dimensione dei granuli e la loro distribuzione inluenza infatti la lavorabilità e bisogna controllare

che non ci siano sostante all’interno degli aggregati che influenzano negativamente il cls come Sali o sostanze

organiche.

29. Si traccino in un unico grafico le curve sforzo-deformazione di un

generico materiale termoplastico con T > T , di un generico

f G

materiale termoindurente e di un elastomero, discutendo

sinteticamente le differenze di comportamento meccanico.

Il materiale termoindurenze (A) arriva a rottura senza una significativa

deformazione plastica, mentre il materiale termoplastico (B) e l’elastomero

(C) prima di arrivare a rottura subiscono una notevole deformazione

plastica. In particolare si nota come l’elastomero subisca una maggiore

deformazione con uno sforzo minore.

30. Sostanze plastificanti, smagranti e fondenti nella produzione delle ceramiche tradizionali:

composizione e ruolo.

PLASTIFICANTI: le sostanze plastificanti sono le argille che hanno la capacità di deformarsi plasticamente se messe a

- contatto con l’acqua. La plasticità indotta dalla presenza di argilla aumenta all’aumentare della quantità di acqua fino a

che l’impasto diventa fluido e non mantiene più la forma data.

SMAGRANTI: sono materiali interti che vengo aggiunti con lo scopo di ridurre la plasticità così riducendo anche il

- ritiro durante l’essicamento preservando la forma data.

FONDENTI: sono sostanze che durante la cottura formano una fase fusa che vetrifica durante la solidificazione e lega

- i grani del materiale riempiendo i pori tra i grani. I fondenti cambiano a seconda della temperatura di cottura: per

basse temperature si usa il calcare così formando ceramiche a pasta porosa, per le alte temperature si usano invece i

feldspati formando ceramiche a struttura compatta.

31. Quali sono i due tipi di organizzazione degli atomi nei solidi e quali principali differenze ci sono tra

queste due organizzazioni atomiche?

Allo stato solido si definiscono tre tipologie di strutture:

STRUTTURA CRISTALLINA: caratterizzata da una struttura atomica ordinate, come quella dei metalli.

- STRUTTURA AMORFA: caratterizzata da una struttura disordinata simile a quella dei liquidi come quella del vetro

- formata da teatraedri di SiO .

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STRTUTTURA SEMICRISTALLINA: caratterizzata da una struttura mista con aree amorfe e aree cristalline, come

- quella dei materiali polimerici in cui nelle macromolecole si distinguono aree amorfe e aree cristalline.

32. Quali proprietà meccaniche e come sono influenzate dalla presenza di porosità nei materiali?

All’aumentare della porosità di un materiale, diminuisce la resistenza peccanica poiché i pori che si formano hanno

resistenza meccanica nulla.( Inoltre all’umento di essa, aumenta l’isolamento termico se i pori sono tra loro isolati,

l’isolamento acustico se i pori sono comunicanti, ma diminuisce la durabilità perché i pori, se comunicanti, possono diventare

vie di accetto per materiali dannosi. )

33. Si definisca cosa si intende per materiale duttile e si tracci la curva sforzo-deformazione di un

materiale duttile e si facciano due esermpi di materiali reali.

Per materiale a comportamento duttile si intende un materiale che può subire una deformazione plastica prima della

rottura, cioè dopo la deformazione elastica continua a deformarsi in campo plastico. La maggior parte dei metalli

hanno comportamento duttile come l’acciaio e il ferro.

34. Che differenza c’è tra un materiale trasparente e uno opaco? Se ne discuta in base all’interazione con

la radiazione luminosa.

I materiali tr