План урока
По предмету: “Основы материаловедения”
Цели урока:
образовательные:
- формирование у учащихся первичных знаний о цементе и портландцементе, применяемых для приготовления строительных растворов;
- обеспечение условий для формирования общеучебных компетенций (учебно-познавательной и информационно-коммуникативной);
- создание условий для устойчивого познавательного интереса к изучению предмета.
развивающие:
- развитие умения обобщать и систематизировать теоретические знания;
- создание условий для организации самостоятельной работы.
воспитательные:
- обеспечение условий для осмысления значимости изучаемого материала для становления основ профессионального мастерства.
Тип урока: урок изучения нового материала
Формы: фронтальная, парная, индивидуальная
Программно-дидактическое обеспечение: презентация “Цемент и портландцемент”, видеоролики, тест, карточки, виртуальная лабораторная работа “Определение марки портландцемента”, лист рабочей тетради, таблица “Минеральный состав портландцементного клинкера”
Оборудование: компьютеры, проектор, экран, колонки, учебники.
Межпредметные связи:
- Химия - использование химических формул
- Информатика - работа с компьютером
- Технология - “Штукатурные работы”
- История - “Развитие науки и техники в 17-18 веках”
Ход урока
1. Постановка темы и целей урока
Сегодня на уроке мы познакомиться с видами и производством цемента и портландцемента, выполним виртуальную лабораторную работу. (слайд 1)
Ответьте на вопрос:
Зачем нам необходимо знать о цементе? Но для успешного достижения нашей цели необходимо повторить пройденный материал из изученных вами ранее тем.(слайд 2)
2. Актуализация опорных знаний
Одни будут работать у доски по карточкам, другие отвечать на вопросы теста (выдача заданий теста по теме “Гипс”, выдача карточек “Расшифровать марки гипса”) (Приложение 1 и Приложение 2).
Пока ребята работают самостоятельно. Давайте ответим на несколько вопросов:
1. На какие группы по составу делят вяжущие вещества?
2. Дайте определение минеральным вяжущим.
3. Для какой цели служат минеральные вяжущие вещества
4. Перечислите известные вам минеральные вяжущие.
3. Изучение нового материала:
А сейчас мы узнаем откуда к нам пришло данное вяжущее.
(Выступление учащегося с докладом “История цемента”) (Приложение 3). (слайд 3)
Большой вклад в изучение вяжущих, внесли ученые (Выступление учащегося с докладом “Русские и советские ученые изучавшие твердение вяжущих веществ”). (Приложение 4) (слайд 4)
3. Объяснение преподавателя
1. Среди строительных материалов цементу принадлежит ведущее место. Цемент относится к группе минерального вяжущего, поскольку материал, используемый для его получения минеральной породы. Также цемент - это гидравлическое вяжущее. Поскольку набор прочности и затвердевания происходит в присутствии воды, полученные твердые соединения нерастворимы в воде. Портландцемент - это гидравлическое вяжущее, получаемое тонким измельчением клинкера и небольшого количества гипса, твердеющее как на воздухе, так и в воде.
Кроме портландцемента на основе портландцементного клинкера выпускают много других видов цементов. (слайд 5)
Промышленность выпускает разнообразные виды цементов: портландцемент, быстротвердеющий, белый, сульфатостойкий, гидрофобный, с минеральными добавками, тампонажный и многие другие.
2. Характеристика цемента. (слайд 6)
Все вяжущие обладают рядом свойств. Так и цементы имеют свои свойства
Плотность в зависимости от вида и количества добавок составляет 2900...3200 кг/мЗ, насыпная плотность в рыхлом состоянии 1000... 1100 кг/мЗ, в уплотненном — до 1700 кг/мЗ.
Тонкость помола характеризуется количеством цемента, проходящим через сито (размер отверстий 0,08 мм). Согласно ГОСТу через сито с сеткой № 008 должно проходить не менее 95 % цемента.
Сроки схватывания, рассчитываемые от момента затворения, должны быть: начало - не ранее 45 мин; конец — не позднее 10 ч. Эти показатели определяют при температуре 20°С. Если цемент затворяют горячей водой (более 40°С), может произойти очень быстрое схватывание.
При твердении на воздухе цементное тесто уменьшается в объеме. Усадка на воздухе составляет около 1 мм/м, а в воде цемент немного набухает увеличивается в объме до 0,5 мм/м. Однако изменение объема при твердении должно быть равномерным. Это свойство проверяют на лепешках из цементного теста, которые не должны растрескиваться после пропаривания в течение 3 ч (до пропаривания лепешки 24 ч твердеют на воздухе).
Прочность портландцемента характеризуется его маркой. Делят на высокопрочные, повышенной прочности, рядовые и низкомарочные.
3. Марки выражаются в числах 1 кг/см2 (слайд 7)
Марку определяют по пределу прочности при сжатии и изгибе образцов-балочек 40x40x160 мм, изготовленных из цементно-песчаного раствора (состава 1 : 3) стандартной консистенции и твердевших 28 суток (первые сутки в формах на влажном воздухе и 27 сут. в воде при 20°С). Промышленность выпускает портландцемент четырех марок: 400; 500; 550 и 600, которые обозначают прочность при сжатии соответственно в пределах от 100-600МПа
Цемент марки М-600 благодаря своей прочности называют “Военным”
В зависимости от способа приготовления смеси различают сырой, мокрый и комбинированный. (слайд 8)
Учитель:
- Как вы думаете, какой из способов получения портландцемента самый дешевый?
- Объясните, почему вы так считаете?
Производство портландцемента складывается в основном из следующих операций:
- добыча сырья
- приготовление сырьевой смеси,
- обжиг ее до получения цементного клинкера
- помол клинкера совместно с добавками.
4. Сейчас мы с вами проследим процесс производства цемента и портландцемента. (слайд 9)
Видео (карьерные работы)
Учитель: В природе есть горная порода, обеспечивающая получение клинкера такого состава,- мергель, который представляет собой тесную смесь известняка с глиной. Но чаще используют известняк и глину (добываемые отдельно) в соотношении 3 : 1 (по массе). Кроме основных компонентов в сырьевую смесь вводят корректирующие добавки содержащие оксиды кремния, алюминия и железа, и промышленные отходы, обеспечивающие требуемый состав клинкера.
Добытое в карьерах природное ("первичное") сырье. Доставляют на завод. (слайд 10)
Доставлять сырье можно не только автомобильным, но железнодорожным транспортом
Видео (доставка сырья на завод)
Учитель: Измельчение твердых сырьевых материалов, транспортируемых с помощью специальных питателей и дозаторов в сырьевое отделение со склада, осуществляется в щековых дробилках. (слайд 11)
Видео (подготовка сырья)
Учитель: Затем помольных агрегатах - шаровых трубных мельницах.
Видео (помол в шаровых мельницах)
Учитель: Одновременно с измельчением до определенной тонкости помола сырьевых материалов в мельнице происходит смешивание известняковых и глинистых компонентов, а также добавок (огарков). (слайд 12)
Подготовленная сырьевая смесь заданного химического состава, определенной влажности и тонкости помола подается в обжиговую вращающуюся печь, которая представляет собой стальную трубу диаметром до 7 м и длиной до 185 м. Изнутри труба выложена огнеупорным кирпичом. Печь установлена под небольшим (30...40) углом к горизонту и вращается (0,8... 1,3 мин), благодаря чему сырьевая смесь перемещается в ней от верхнего конца к нижнему, куда подается топливо. (слайд 12)
Видео (обжиг клинкера)
Учитель: В состав портландцементного клинкера входят четыре основных минерала (таблица) (Приложение 5) и небольшое количество стеклообразного вещества. Как видно из таблицы, портландцементный клинкер в основном (на 60...80%) состоит из силикатов кальция, из-за чего портландцемент также называют силикатным цементом.
После выхода из печи клинкер охлаждается и подается на клинкерный склад, а затем - на помол. (слайд 13)
Завершающий этап получения цемента - это измельчение и смешивание клинкера с добавками (гипс, песок и др.) в цементных мельницах. (слайд 14)
Свойства портландцемента зависят от его минерального состава и тонкости помола клинкера.
Полученный цемент после мельниц подается пневмокамерными или пневмовинтовыми насосами в силосы запаса.
При взаимодействии с влагой воздуха активность портландцемента падает, поэтому его предохраняют от действия влаги. Портландцемент хранят в силосах (высоких цилиндрических емкостях из бетона или металла). (слайд 15)
На строительство его доставляют в специальных вагонах, автомобилях-цементовозах или упакованный в многослойные бумажные или полиэтиленовые мешки. (слайд 16)
Применяют портландцемент для изготовления бетона, железобетона, кладочных, штукатурных и специальных растворов. При возведении подземных и подводных частей зданий и сооружений. Портландцемент не рекомендуют использовать для конструкций, подвергающихся действию морской, грунтовых, а также проточной пресной воды. В этих случаях применяют сульфатостойкие , с минеральными добавками. Портландский цемент, который является высококачественным и достаточно дорогим материалом, необходимо расходовать экономично, заменяя, где это возможно, более дешевыми вяжущими известью, гипсовыми вяжущими, смешанными цементами. (слайд 17)
4. Закрепление изученного материала
Задание группе выполнение лабораторной работы (виртуальная) [3]
Учитель: А теперь для закрепления материала мы разделимся по 2 человека. Вы садитесь за компьютеры для выполнения лабораторной работы “Определение марки портландцемента”. После выполнения лабораторной работы необходимо заполнить листы рабочей тетради [2] (Приложение 6) пользуясь учебником [1] .
5. Рефлексия
Учитель: А сейчас с учетом ваших письменных и устных ответов, лабораторной работы поставьте себе оценки за урок. А я проанализирую ваши работы и на следующем уроке поставлю вам оценки. Но сегодня мне хочется отметить работу.......
И в заключение я включу вам видеоролик “Цементный завод будущего”. (слайд 18)
6. Домашнее задание
Написать мини-сочинение на тему “Влияние цементного производства на экологию”. (слайд 19)
Список литературы.
1. Пузанкова В.Ф. Материалы для штукатурных и облицовочных работ.- М.: “Академия”, 2005. -174 с.
2. Е.Е.Главатских. Рабочая тетрадь по учебной дисциплине “Основы материаловедения”, 2011.-80с.
3. Диск с лабораторной работой “Материаловедение. практикум для строителей-отделочников”.