Robert J. Flatt: Catalogue data in Spring Semester 2025 |
| Name | Prof. Dr. Robert J. Flatt |
| Field | Construction Materials |
| Address | Institut für Baustoffe (IfB) ETH Zürich, HIF E 91.1 Laura-Hezner-Weg 7 8093 Zürich SWITZERLAND |
| Telephone | +41 44 633 28 90 |
| flattr@ethz.ch | |
| Department | Civil, Environmental and Geomatic Engineering |
| Relationship | Full Professor |
| Number | Title | ECTS | Hours | Lecturers | |
|---|---|---|---|---|---|
| 101-0603-01L | Chemistry for Civil Engineers | 3 credits | 3G | R. J. Flatt | |
| Abstract | Chemistry is an important fundamental topic for civil engineers, e.g. in understanding the properties of building materials, the natural environment (atmosphere and solutions) and the reaction of building materials with the environment (corrosion of metals, durability). The course intends to teach the fundamentals of chemistry (see table of contents) with a focus on these applied topics. | ||||
| Learning objective | Understanding the basic principles of chemistry with particular emphasis on applications in civil engineering. | ||||
| Content | Atome und Moleküle: Aufbau der Atome, Protonen, Neutronen, Elektronen, Molmasse, das Periodensystem, Isotope, Radioaktivität, Halbwertszeiten, Beispiel Radon, Bindungstypen (kovalent, ionisch und metallisch), Lewis Formeln, Elektronegativität Gase: Druck und Temperatur, Gasgesetze, Ideales Gasgesetz, Partialdruck, die Atmosphäre, Ozongleichgewicht Zwischenmolekulare Kräfte (London Dispersions, Dipol, H-Brücken), Siedepunkte, Viskosität, Spezialfall Wasser. Metallische Bindung, Metalle, Gitterstrukuren, Ingenieurkenngrössen (E-Modul, thermische Ausdehnung) Physikalische Gleichgewichte (Verdampfen/Kondensieren), Dampfdruck, Gleichgewichtszustand, Phasendiagramme, Elektrolyte, Hydratation, Löslichkeit von Gasen und Salzen, Gitterenthalpie, Löslichkeitsprodukte, Kalk/CO2 Gleichgewichte Das chemische Gleichgewicht, Reaktionsgleichungen, Massenwirkungsgesetz, Gleichgewichtskonstanten, Einfluss von Konzentration und Temperatur, thermodynamischer Ursprung des Gleichgwichts (Freie Enthalpie G als Kriterium für spontane Reaktionen, G und Gleichgewichtskonstante K) Säuren und Basen, konjugierte Säure Base Paare, Hydrolyse, starke und schwache Säuren, pH Wert, Alkalinität des Betons, Pufferlösung, Pufferkapazität, Indikatoren, Löslichkeit und pH, Autoprotolyse Kohlenwasserstoffe, Hybridisierung C-Atome, C-C Bindung, Einteilung der Kohlenwasserstoffe, Funktionelle Gruppen. Polymere, Polymerisation, Polykondensation, Makromoleküle, Einfluss auf Bindungskräfte zwischen Makromolekülen, wichtige Thermoplaste im Bauwesen Chemische Kinetik, Gleichgewicht, Aktivierungdsenergie, Reaktionsgeschwindigkeit, Geschwindigkeitsgesetze, Reaktionsmechanismen, Einfluss der Temperatur Redox Prozesse, Oxidationszahl, Halbreaktion, galvanische Zellen, Standardpotenziale, Spannungsreihe, Verknüpfung mit Thermodynamik, Nernst Gleichung Galvanische Zellen, Konzentrationszellen, Ionensensitive Elektroden, Daniell Element, Batterien, Elektrolyse, Aluminiumgewinnung. Korrosion als Systemeigenschaft Werkstoff/Umwelt, Korrosionsformen, elektrochemischer Mechanismus der Korrosion, anodische und kathodische Teilreaktionen, Potential-pH Diagramme | ||||
| Lecture notes | Der Kurs wird als TORQUE (Tiny, Open-with-Restrictions courses focused on QUa-lity and Effectiveness) angeboten. Die Studierenden sollen dabei jede Woche zur Vorbereitung des Kurses einige Videoeinheiten anschauen. Diese Videoeinheiten sowie zusätzlich auch Folien und Texteinheiten dazu sind auf Moodle abrufbar. | ||||
| Literature | Peter W. Atkins, Loretta Jones Chemie - einfach alles WILEY-VCH, zweite Auflage(2006) | ||||
| 101-0658-00L | Concrete Material Science | 4 credits | 2G | R. J. Flatt, T. Wangler | |
| Abstract | Concrete Material Science examines how concrete properties are affected by its microstructure and how its microstructure is controlled by processing and composition. To achieve this, the course comprises a comprehensive presentation of the different techniques used to characterize concrete and its constituents, both in research and construction practice. | ||||
| Learning objective | In this course you will gain a thorough understanding of common techniques for characterizing engineering, microstructural, physical and chemical properties of concrete. You will learn how this knowledge can be used both in research and industrial environments. In practice, these techniques are used, for example, to evaluate new materials, diagnose causes of problems, determine responsibilities, handle reclaims or quality insurance as well as devise an experimental program in research and development. Throughout the course various references you will also learn about how concrete can be designed to have a reduced environmental impact and increased service life. | ||||
| Content | Program: 1. Introduction to Concrete Material Science 2. Thermodynamic modeling of cement hydration and its industrial relevance. Dr. Thomas Matschei (Holcim Group Support) 3. Characterization techniques of cementitious materials I 4. Characterization techniques of cementitious materials II 5. Characterization techniques of cementitious materials III: Solid State NMR. Prof. Jean-Baptiste d'Espinose (ESPCI) 6. Fresh properties of concrete - Rheology 7. Chemical admixtures 8. Transport in porous media 9. Durability I 10. Alternative binders 11. Durability II - Alkali-Silica Reaction. Dr. Andreas Lehmann (EMPA) 12. Practical exercises I 13. Practical exercises II 14. Practical exercises III | ||||
| Lecture notes | Students will receive all obligatory literature in printed form. | ||||
| Literature | Students will recieve all obligatory literature in printed form. | ||||
| Prerequisites / Notice | Students with Bachelor Degree Further degrees: Dipl. Ing. ETH or FH | ||||