УТВЕРЖДАЮ
Директор ИФВТ
___________
«___»_____________2011 г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
ОБЩАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ВЯЖУЩИХ МАТЕРИАЛОВ
НАПРАВЛЕНИЕ ООП _____240100 Химическая технология ________
ПРОФИЛЬ ПОДГОТОВКИ:
Технология тугоплавких неметаллических и силикатных материалов
КВАЛИФИКАЦИЯ (СТЕПЕНЬ) _______бакалавр__________________
БАЗОВЫЙ УЧЕБНЫЙ План ПРИЕМА ____2011г.____
КУРС__4_____ СЕМЕСТР ____7____
КОЛИЧЕСТВО КРЕДИТОВ __8____
ПРЕРЕКВИЗИТЫ Б2.В6.6; Б3.Б4
КОРЕКВИЗИТЫ Б3.В.1.3
ВИДЫ УЧЕБНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ И ВРЕМЕННОЙ РЕСУРС:
Лекции 54 час.
Практические занятия 18 час.
Лабораторные занятия 54 час.
АУДИТОРНЫЕ ЗАНЯТИЯ 126 час.
САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА 144 час.
ИТОГО 270 час.
ФОРМА ОБУЧЕНИЯ _______очная_______
ВИД ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ _ экзамен (7)_
ОБЕСПЕЧИВАЮЩЕЕ ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ ____кафедра ТСН________
ЗАВЕДУЮЩИЙ КАФЕДРОЙ _______________
РУКОВОДИТЕЛЬ ООП _______________ В. М. Погребенков
ПРЕПОДАВАТЕЛЬ _______________
2011
1. Цели освоения дисциплины
Цели дисциплины и их соответствие целям ООП
Код цели
Цели освоения дисциплины
«Общая технология ВМ»
Цели ООП
Ц1
Формирование способности к получению новой информации, необходимой для решения производственно-технологических задач по созданию тугоплавких неметаллических и силикатных материалов, интеграции знаний применительно к своей области деятельности, к осознанию ответственности за принятие своих профессиональных решений
Подготовка выпускников к производственно-технологической деятельности в области химических технологий, конкурентоспособных на мировом рынке химических технологий.
Ц2
Формирование способности к расчету и проектированию отдельных стадий технологического процесса получения ТНСМ
Подготовка выпускников к проектно-конструкторской деятельности в области химических технологий, конкурентоспособных на мировом рынке химических технологий.
Ц3
Формирование способности к поиску новых теоретических подходов и планированию самостоятельных научных исследований в области синтеза новых ТНСМ, разработки и совершенствованию новых оригинальных и высокоэффективных технологий ТНСМ
Подготовка выпускников к научным исследованиям для решения задач, связанных с разработкой инновационных методов создания химико-технологических процессов, веществ и материалов
Ц5
Формирование навыков проведения самостоятельной экспериментальной работы по созданию новых тугоплавких неметаллических и силикатных материалов
Подготовка выпускников к самообучению и непрерывному профессиональному самосовершенствованию
2. Место дисциплины в структуре ООП
Согласно ФГОС и ООП «Химическая технология» дисциплина «Общая технология вяжущих материалов» является вариативной дисциплиной специального цикла 5 профиля - Технология тугоплавких неметаллических и силикатных материалов
Код дисциплины
ООП
Наименование дисциплины
Кредиты
Форма контроля
Мод профиль)
Вариативная часть
Б3.В.1.4.2
Общая технология ВМ
8
экзамен
До освоения дисциплины «Общая технология ВМ» должны быть изучены следующие дисциплины (пререквизиты):
Код дисциплины ООП
Наименование дисциплины
Кредиты
Форма контроля
пререквизиты
Модуль Б2.В (математический и естественнонаучный цикл)
Б2.В6.6
Минералогия и кристаллография
4
экзамен
Модуль Б3.Б (профессиональный цикл)
Б3.Б3
Общая химическая технология
4
экзамен
Б3.Б4
Процессы и аппараты химической технологии
14
Экзамен
Мод профиль)
Б3.В.1.2
Тепловые процессы в технологии тугоплавкий неметаллических и силикатных материалов
3
КП, экзамен
При изучении указанных дисциплин (пререквизитов) формируются «входные» знания, умения, опыт и компетенции, необходимые для успешного освоения дисциплины «Общая технология ВМ».
В результате освоения дисциплин (пререквизитов) студент должен:
Знать:
ñ основные принципы организации химического производства, его структуры, методы оценки эффективности производства; общие закономерности химических процессов;
ñ основы теории переноса импульса, тепла и массы; принципы физического моделирования ХТП; теории тепло- и массопередачи, типовые процессы, аппараты и методы их расчета
ñ основные принципы организации химического производства, методы оценки эффективности производства;
ñ виды ресурсов в химической отрасли; основные горные породы применяемые в технологии ТНСМ; принципы энергосбережения и рационального использования сырья в химической технологии;
ñ основные принципы организации химического производства, его структуры, методы оценки эффективности производства; общие закономерности химических процессов.
Уметь:
ñ Рассчитывать основные характеристики химического процесса, выбирать рациональную схему производства заданного продукта, оценивать эффективность производства;
ñ Определять характер движения жидкостей и газов; характеристики процессов тепло - и массопередачи; рассчитывать параметры, выбирать аппаратуру для конкретного химико-технологического процесса;
Владеть:
ñ методами анализа эффективности работы химических производств, определения технологических показателей процесса;
ñ навыками проектирования простейших аппаратов химической промышленности; методами определения оптимальных технологических режимов работы оборудования;
ñ экспериментальными методами определения физико-химических свойств неорганических соединений
В результате освоения дисциплин (пререквизитов) обучаемый должен обладать следующими общепрофессиональными компетенциями:
ñ способен использовать знания о строении вещества, природе химической связи в различных классах химических соединений для понимания свойств материалов и механизма химических процессов, протекающих в окружающем мире (ПК-3 )
ñ способностью и готовностью осуществлять технологический процесс в соответствии с регламентом и использовать технические средства для измерения основных параметров технологического процесса, свойств сырья и продукции (ПК-7);
ñ обосновывать принятие конкретного технического решения при разработке технологических процессов; выбирать технические средства и технологии с учетом экологических последствий их применения (ПК-11);
ñ изучать научно-техническую информацию, отечественный и зарубежный опыт по тематике исследования (ПК-25)
Кроме того, для успешного освоения дисциплины «Общая технология ВМ» параллельно должны изучаться дисциплины (кореквизиты):
Код дисциплины
ООП
Наименование дисциплины
Кредиты
Форма контроля
кореквизиты
Мод профиль)
Б3.В.1.3
Физическая химия ТНСМ
8
Экзамен
3. Результаты освоения дисциплины
Результаты освоения дисциплины получены путем декомпозиции результатов обучения (Р2, Р4, Р5), сформулированных в основной образовательной программе 240100 «Химическая технология», для достижения которых необходимо, в том числе, изучение дисциплины «Общая технология ВМ».
Планируемые результаты обучения согласно ООП
Код
результата
Результат обучения (выпускник должен быть готов)
Профессиональные компетенции
Р2
Применять знания в области современных химических технологий для решения производственных задач
Р4
Разрабатывать технологические процессы, проектировать и использовать новое оборудование химической технологии
Р5
Проводить теоретические и экспериментальные исследования в области современных химических технологий
Планируемые результаты освоения дисциплины «Общая технология ВМ»
№ п/п
Результат
1
Применять теоретические знания в области физики и химии тугоплавких неметаллических и силикатных материалов при изучении и разработке технологических процессов создания высокоэффективных материалов и изделий из керамики, вяжущих, стекла, ситаллов и композитов на их основе
2
Самостоятельно выполнять расчеты основных характеристик технологического процесса получения ТНСМ, выбирать рациональную схему производства заданного продукта, оценивать эффективность производства
3
Применять экспериментальные методы определения физико-химических свойств тугоплавких неметаллических и силикатных материалов и параметров реакций их синтеза
В результате освоения дисциплины студент должен:
Знать:
ñ основные теоретические положения процессов синтеза и применения высокоэффективных ТНСМ;
ñ источники традиционных и нестандартных сырьевых материалов, перспективы их использования и основные технологические процессы в технологии тугоплавких неметаллических и силикатных материалов;
ñ принципы выбора сырьевых материалов и технологических решений для получения изделий на основе тугоплавких неметаллических и силикатных материалов с учетом влияния климатических и природных условий;
ñ методы теоретического и экспериментального изучения физико-химических свойств и закономерностей получения керамики, вяжущих, стеклоизделий и композитов на их основе;
Уметь:
ñ Осуществлять планирование и организацию технологических процессов производства силикатных материалов с учетом качества исходного сырья и требований к конечной продукции;
ñ Использовать современные методы контроля технологических операций, качества сырья, полуфабрикатов и готовой продукции;
ñ Использовать стандартизованные методы и методики испытаний свойств ТНСМ
Владеть:
ñ навыками экспериментального исследования основных физико-химических и технологических свойств сырья и готовой продукции;
ñ навыками оценки качества природного сырья новых месторождений с целью расширения отечественной сырьевой базы;
ñ методами оптимизации основных технологических процессов производства ТНСМ с учетом специфических свойств исходного сырья;
ñ современными методами входного контроля сырьевых материалов, текущего (оперативного) контроля полуфабрикатов, технологических параметров основных стадий технологического процесса, качества готовой продукции;
В процессе освоения дисциплины у студентов развиваются следующие компетенции:
1. Универсальные (общекультурные):
ñ готовность к саморазвитию, повышению своей квалификации и мастерства, способность приобретать новые знания в области техники и технологии (ОК-7);
ñ осознание социальной значимоси своей будущей профессии, повышение мотивации к выполнению профессиональной деятельности (ОК-9);
ñ понимание роли охраны окружающей среды и рационального природопользования для развития и сохранения цивилизации (ОК-13).
2. Профессиональные:
общепрофессиональные:
ñ способность и готовность использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы теоретического и экспериментального исследования (ПК-1);
ñ использовать знания о строении вещества, природе химической связи в различных классах химических соединений для понимания свойств материалов и механизма химических процессов (ПК-3);
ñ производственно-технологическая деятельность:
ñ способность и готовность осуществлять технологический процесс в соответствии с регламентом и использовать технические средства для измерения основных параметров технологического процесса, свойств сырья и продукции (ПК-7);
ñ обосновывать принятие конкретного технического решения при разработке технологических процессов; выбирать технические средства и технологии с учетом экологических последствий их применения (ПК-11);
организационно-управленческая деятельность:
ñ анализировать технологический процесс как объект управления (ПК-17);
ñ организовывать работу исполнителей, находить и принимать управленческие решения в области организации и нормировании труда (ПК-19);
научно-исследовательская деятельность:
ñ способность планировать и проводить физические и химические эксперименты, проводить обработку их результатов и оценивать погрешности, математически моделировать физические и химические процессы и явления, выдвигать гипотезы и устанавливать границы их применения (ПК-21).
ñ проводить стандартные и сертификационные испытания материалов, изделий и технологических процессов (ПК-22);
ñ изучать научно-техническую информацию, отечественный и зарубежный опыт по тематике исследования (ПК-25);
ñ разрабатывать проекты (в составе авторского коллектива) (ПК-26);
4. Структура и содержание дисциплины
4.1 Аннотированное содержание разделов дисциплины
Введение.
Содержание и задачи курса. Связь курса с другими дисциплинами химико-технологического профиля. Комментарии по рекомендуемой литературе. История и перспективы развития технологии силикатных материалов. Значение тугоплавких неметаллических и силикатных материалов в человеческом обществе. Систематика (классификация) тугоплавких неметаллических и силикатных материалов (вяжущих веществ, керамики, огнеупоров, стекла, ситаллов) и области их применения.
Модуль 1 Общая технология вяжущих материалов
2.1. Вяжущие материалы: определения, систематика: Классификация вяжущих материалов от состава, свойств и области применения. Основные термины и понятия в химии и технологии вяжущих материалов: затворение, тесто, бетон, раствор, нормальная густота и сроки схватывания, равномерность изменения объема, тепловыделение, усадка и набухание, коррозионная стойкость, высолообразование, прочность, марка вяжущего.
2.2. Строительные вяжущие материалы воздушного твердения.
2.2.1. Гипсовые вяжущие материалы: Классификация гипсовых вяжущих материалов в зависимости от условий тепловой обработки и достигаемых свойств. Теоретические основы технологии гипсовых вяжущих: физико-химические процессы, протекающие при термической обработке двуводного гипса, характеристика основных фаз в системе «сульфат кальция – вода». Принципиальная схема производства гипсовых вяжущих и общая характеристика технологических процессов. Специфика физико-механической подготовки гипсового камня (дробление, помол). Физико-химические основы технологии низкообжиговых гипсовых вяжущих (строительного гипса) и высокообжиговых гипсовых вяжущих (ангидритового цемента и эстрихгипса). Процессы, происходящие при схватывании и твердении гипсовых материалов. Механизмы твердения по Ле-Шателье и Байкову. Свойства гипсовых вяжущих. Требования стандартов. Области применения.
2.2.2. Строительная известь воздушного твердения: Классификация воздушной извести. Сущность и специфика протекания процессов термической диссоциации карбонатных пород. Роль химического, фазового составов, наличия примесей в исходном сырье, температуры и скорости нагрева материала в формировании структуры и свойств продуктов обжига. Технологические особенности обжига. Гашение извести. Особенности производства гашеной извести. Конструкция и принцип действия многобарабанного лопастного гидратора. Физико-химические процессы, обусловливающие твердение извести. Механизмы твердения: карбонатное, гидратное. Свойства воздушной извести. Требования стандартов. Области применения.
2.3. Гидравлические вяжущие вещества. Портландцемент и его разновидности: Химический, минералогический и фазовый состав портландцементного клинкера. Характеристика портландцемента с помощью модулей. Коэффициент насыщения. Характеристика основных клинкерных минералов. Сырьевые материалы. Технологическая схема производства портландцемента по мокрому и сухому способам. Подготовка сырьевой смеси – муки и шлама. Корректирование смеси. Физико-химические процессы, происходящие при обжиге портландцементной сырьевой смеси. Минерализаторы. Помол клинкера. Интенсификаторы помола. Добавки, их роль. Твердение портландцемента. Реакции гидратации и гидролиза при твердении портланд-цемента. Свойства портландцемента. Требования стандартов. Области применения.
Модуль 2 Общая технология керамики и огнеупоров
1.1. Керамические материалы: определения, систематика: традиционная и новая керамика. Классификация керамических материалов и изделий, их роль в развитии новых отраслей техники. Основные термины и понятия в химии и технологии керамики: пластичные и отощающие материалы, плавни; пластичность, связанность и связующая способность глин; огнеупорность, интервал спекшегося состояния, воздушная и огневая усадка.
1.2. Физико-химические аспекты выбора сырьевых материалов для керамических технологий: Природные сырьевые материалы (пластичные и непластичные) для производства керамических материалов, запасы и месторождения, особенности кристаллохимического строения породообразующих минералов, требования стандарта к качеству сырья. Техногенные сырьевые материалы в технологии керамических материалов. Особенности физико-химических и технологических свойств глинистого сырья: кристаллохимическое строение основных глинистых минералов, характеристика химического, гранулометрического, вещественного составов глинистых пород. Физико-химические процессы, происходящие в глинах при нагревании. Три теории термического разложения глин.
1.3.Теоретические основы подготовки керамических масс и формования изделий: Выбор способа производства. Подготовка пластичных, отощающих материалов и плавней. Сухой и мокрый способы производства керамических масс. Разжижение и обезвоживание керамических шликеров. Вакуумирование и пароувлажнение керамических масс. Пластическое формование, полусухое и сухое прессование изделий, водное литье, горячее литье, гидростатическое формование.
1.4. Теория и практика процесса сушки керамических изделий: Сушка керамических изделий. Физико-химические процессы, происходящие при сушке. Три периода сушки. Понятие о скорости сушки и критической влажности. Естественная и искусственная сушка, радиационная сушка и сушка токами высокой частоты.
1.5. Глазурование керамических изделий: Назначение, классификация и физико-химические свойства глазурей. Основные сырьевые материалы и их влияние на свойства глазурей. Подбор глазури к керамической подложке. Способы нанесения глазурей на изделия.
1.6. Высокотемпературная тепловая обработка керамических материалов: Обжиг керамических изделий. Физико-химические процессы, протекающие при высокотемпературном нагреве керамических масс. Характер изменения кажущейся плотности, усадки и пористости керамики при обжиге. Технологические параметры, определяющие режим обжига. Физико-химические основы технологии глиносодержащей керамики: Диаграмма состояния Al2O3 – SiO2 – научная основа технологии алюмосиликатной керамики. Специфика процессов муллитообразования при синтезе муллита из оксидов и из природного сырья, физические и химические свойства муллита.
Производство изделий тонкой (фарфора, фаянса, майолики) и грубой (строительной керамики и огнеупоров) керамики. Виды изделий. Области применения. Требования стандартов к строительной керамике.
Модуль3. Общая технология стекла и ситаллов
3.1. Физико-химические основы технологии стекла: Стекло и стеклообразное состояние. Склонность к переохлаждению как главный признак возможности перехода в стеклообразное состояние. Метастабильность, изотропность, однофазность стекол. Гипотезы строения стекла. Свойства стекольного расплава: вязкость, скорость затвердевания, поверхностное натяжение. Гомогенная и гетерогенная кристаллизация. Ликвация и микроликвация стекла и ее роль при объемной кристаллизации. Свойства затвердевшего стекла: механические, электрические, теплофизические, оптические, химические.
3.2. Критерии выбора сырьевых материалов и особенности подготовки cтекольных шихт: Принципиальная схема производства и общая характеристика технологических процессов. Сырьевые материалы (основные и вспомогательные), их подготовка, смешивание, транспортировка шихты.
3.3. Физико-химические основы стекловарения: Силикатообразование. Реакции силикатообразования в содовой и сульфатной шихте. Кинетика стеклообразования. Сущность процессов осветления, гомогенизации и студки расплавов. Организация варки стекла в промышленных горшковых и ванных печах регенеративного типа. Возникновение и роль конвекционных потоков стекломассы. Температурно-временные режимы производства стекол различного назначения. Производительность тепловых агрегатов.
3.4. Способы формования стеклоизделий: Составы стекол. Технологические основы формования стекла. Температурно - вязкостной интервал формования. Длинные и короткие стекла. Стадии формования. Способы формования: вытягивание, прокат, прессование, выдувание, прессовыдувание и другие. Отжиг и закалка стекла. Временные и остаточные напряжения в стекле. Режимы отжига. Печи для отжига стеклоизделий. Контроль качества стеклоизделий. Пороки стекла: причины образования и способы устранения.
3.5. Особенности технологии строительного и тарного стекла: Производство листового стекла. Выработка листового стекла вертикальным способом. Лодочный и безлодочный способ. Горизонтальное вытягивание стекла. Непрерывная прокатка стекла с последующей шлифовкой и полировкой. Теории процессов шлифовки и полировки. Получение полированного стекла методом плавающей ленты. Производство тарного стекла. Виды и требования стандартов к тарному стеклу.
3.6. Особенности химической технологии ситаллов: Классификация и назначение ситаллов. Физико-химические основы процесса ситаллизации. Принципиальная технологическая схема производства ситаллов технического и строительного назначения. Ассортимент изделий. Физико-механические свойства, требования ГОСТ.
4.2 Структура дисциплины
Структура дисциплины «Общая технология ВМ» по разделам и видам учебной деятельности с указанием временного ресурса в часах представлена в табл.1.
Таблица 1
Структура дисциплины по разделам и формам организации обучения
Название раздела
Аудиторная работа (час)
СРС
(час)
Итого
(час)
Лекции
Практ.
занятия
Лабор.
занятия
1.Общая технология вяжущих материалов
18
6
18
48
90
2. Общая технология керамики и огнеупоров
18
6
18
48
90
3.Общая технология стекла и ситаллов
18
6
18
48
90
Итого
54
18
54
144
270
5. Образовательные технологии
Для достижения планируемых результатов обучения, в дисциплине «Общая технология ВМ» используются различные образовательные технологии:
1. Информационно-развивающие технологии, направленные на формирование системы знаний, запоминание и свободное оперирование ими.
Используется лекционно-семинарский метод, самостоятельное изучение литературы, применение новых информационных технологий для самостоятельного пополнения знаний, включая использование технических и электронных средств информации.
2. Деятельностные практико-ориентированные технологии, направленные на формирование системы профессиональных практических умений при проведении экспериментальных исследований, обеспечивающих возможность качественно выполнять профессиональную деятельность.
Используется анализ, сравнение методов проведения физико-химических исследований, выбор метода, в зависимости от объекта исследования в конкретной производственной ситуации и его практическая реализация.
3. Развивающие проблемно-ориентированные технологии, направленные на формирование и развитие проблемного мышления, мыслительной активности, способности видеть и формулировать проблемы, выбирать способы и средства для их решения.
Используются виды проблемного обучения: освещение основных проблем технологии тугоплавких неметаллических и силикатных материалов на лекциях, учебные дискуссии, коллективная мыслительная деятельность в группах при выполнении лабораторных работ, решение технологических задач. При этом используются первые три уровня (из четырех) сложности и самостоятельности: проблемное изложение учебного материала преподавателем; создание преподавателем проблемных ситуаций, а обучаемые вместе с ним включаются в их разрешение; преподаватель лишь создает проблемную ситуацию, а разрешают её обучаемые в ходе самостоятельной деятельности.
4. Личностно-ориентированные технологии обучения, обеспечивающие в ходе учебного процесса учет различных способностей обучаемых, создание необходимых условий для развития их индивидуальных способностей, развитие активности личности в учебном процессе. Личностно-ориентированные технологии обучения реализуются в результате индивидуального общения преподавателя и студента при сдаче коллоквиумов, при выполнении домашних индивидуальных заданий, подготовке индивидуальных отчетов по лабораторным работам, на еженедельных консультациях.
Для целенаправленного и эффективного формирования запланированных компетенций у обучающихся, выбраны следующие сочетания форм организации учебного процесса и методов активизации образовательной деятельности, представленные в табл. 2.
Таблица 2
Методы и формы организации обучения (ФОО)
Методы
ФОО
Лекции
Лаб. раб.
Практ.
занятия
Сем.,
колл.
СРС
IT-методы
+
+
Работа в команде
+
+
Case-study
+
Игра
Методы проблемного обучения
+
+
Обучение на основе опыта
+
+
+
Опережающая самостоятельная работа
+
+
Проектный метод
+
Поисковый метод
+
+
Исследовательский метод
+
6.Организация и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов
6.1 Текущая самостоятельная работа (СРС)
Текущая самостоятельная работа по дисциплине «Общая технология ВМ», направленная на углубление и закрепление знаний студента, на развитие практических умений, включает в себя следующие виды работ:
ñ работа с лекционным материалом;
ñ изучение тем, вынесенных на самостоятельную проработку;
ñ подготовка к практическим занятиям;
ñ подготовка к лабораторным работам и сдаче 4-х коллоквиумов (текущий контроль);
ñ выполнение 2-х индивидуальных расчетных (домашних) заданий (рубежный контроль);
ñ подготовка и написание реферата по технологии отдельного вида силикатного материала
ñ подготовка к зачету и экзамену.
6.2. Творческая проблемно-ориентированная самостоятельная работа (ТСР)
Творческая проблемно-ориентированная самостоятельная работа по дисциплине «Общая технология ВМ», направленная на развитие интеллектуальных умений, общекультурных и профессиональных компетенций, развитие творческого мышления у студентов, включает в себя следующие виды работ по основным проблемам курса:
ñ поиск, анализ, структурирование информации;
ñ выполнение индивидуальных заданий, расчетных работ, обработка и анализ данных;
ñ анализ научных публикаций по определенной преподавателем теме.
6.3. Содержание самостоятельной работы студентов по дисциплине
1. Теоретические вопросы для текущего контроля
(при подготовке к сдаче трех коллоквиумов)
№ п/п
Тема
Тема: Общая технология, физико-химические и технологические свойства вяжущих материалов
1
Технология гипсовых вяжущих
2
Способы оценки основных свойств гипсовых вяжущих
3
Физико-химические процессы, обусловливающие твердение гипсовых вяжущих.
4
Разновидности гипсовых вяжущих, специфика технологий и характеристика основных свойств.
5
Технология производства воздушной извести
6
Характеристика сырьевых материалов для производства воздушной извести. Требования, предъявляемые к ним.
7
Химические и физические превращения в сырьевых материалах при обжиге известняка (диссоциация СаСО3).
8
Технология производства гидравлической извести
9
Физико-химические процессы, обусловливающие твердение воздушной извести. Механизмы твердения
10
Сырьевые материалы для производства цемента. Требования, предъявляемые к ним.
11
Технологические схемы производства цемента по мокрому и сухому способам.
12
Совместный мокрый (сухой) помол цементной смеси. Трубная шаровая мельница. Диаграмма помола
13
Портландцементный клинкер и его характеристики
14
Расчет состава цементной сырьевой смеси. Корректировка состава
15
Твердение цемента. Механизм реакций взаимодействия минералов клинкера с водой. Теории твердения цемента
16
Строительные свойства цемента. Водопотребность. Скорость схватывания и твердения. Марка цемента
17
Разновидности цемента. Гидротехнический, сульфатостойкий, глиноземистый и др. цементы
18
Долговечность цемента. Сульфатная, карбонатная коррозии и меры борьбы с ними.
Тема : Общая технология, физико-химические и технологические свойства керамики и огнеупоров
1
Классификация керамических изделий
2
Сырьевые материалы для производства керамики. Требования к ним.
3
Характеристика пластичного сырья по технологическим свойствам
4
Особенности химико-минералогического состава глинистого сырья
5
Происхождение глинистого сырья. Специфика зернового состава.
6
Непластичные материалы. Плавни. Отощители. Добавки
7
Керамические (обжиговые) свойства глинистого сырья.
8
Поведение глин в сушке и обжиге.
9
Свойства системы «глина – вода».
10
Спекаемость глинистого сырья. Характеристические температуры и интервалы спекания.
11
Специфика подготовки керамического сырья.
12
Виды керамических масс и способы их подготовки
13
Способы формования керамических изделий
14
Технологические особенности сушки и обжига керамических изделий.
15
Физико-химические процессы при обжиге керамических материалов.
16
Технологическая схема производства строительного кирпича
17
Сырьевые материалы для производства фарфора и фаянса
18
Технологическая схема производства фарфоро-фаянсовых изделий
19
Технологические особенности обжига фарфора
20
Виды глазурей и способы глазурования фарфора и фаянса
21
Классификация огнеупорных материалов
22
Сырье и технологическая схема производства шамотных изделий
23
Характеристика, сырье и технология высокоглиноземистых огнеупоров.
24
Характеристика, сырье и технология динасовых огнеупоров
Тема: Химическая технология, физико-химические и технологические свойства стекла и ситаллов
1
Понятия «стекло» и «стеклообразное состояние
2
Строение стекла
3
Реологические свойства расплавов.
4
Классификация стекол по составам и областям применения
5
Физико-механические свойства стекол
6
Теоретические основы стекловарения
7
Сырьевые материалы для стекол ( основные и вспомогательные
8
Технологическая схема производства стекла
9
Особенности подготовки сырьевых материалов
10
Специфика подготовки стекольной шихты
11
Факторы, определяющие однородность стекольной шихты
12
Технологические особенности варки стекла в печах периодического и непрерывного действия.
13
Конструкция и принцип действия стекловаренных печей периодического и непрерывного действия.
14
Основные стадии стекловарения
15
Способы формования стеклоизделий
2. Тестовые задания для организации рубежного контроля
Тема «Общая технология вяжущих материалов» - всего 15 вариантов заданий
Пример: вариант 1
1. Какой из минералов клинкера обусловливает твердение в ранние сроки:
а) 3CaOxSiO2; б) 2СаОхSiO2; в) 3СаОхАl2O3; г) 4СаОхAl2O3хFe2O3.
2. В какой зоне цементной печи идет разложение глинистой составляющей при обжиге шлама:
а) испарения; б) дегидратации; в) декарбонизации.
3. Исходные данные для расчета состава 2-х компонентной сырьевой смеси:
a) химический состав сырьевых материалов;
б) химический состав сырьевых материалов и одна из модульных характеристик;
в) химический состав сырьевых материалов и две модульные характеристики клинкера;
г) дегидратация глинистой составляющей и изменение физико-химических свойств обжигаемого материала.
4. Как изменится нормальная густота цементного теста, если тонкость помола цемента увеличится?
а) остается прежней; б) увеличится; в) уменьшится.
5. Дан химический состав сырья: СаО – 5%; МgO – 46%; SiO2 – 3%; Δmпрк – 46%. Для производства какого вида вяжущего можно его рекомендовать?
а) воздушной извести; б) гидравлической извести; в) магнезиального вяжущего.
6. Какая из модификаций полуводного гипса требует большее для затворения количество воды:
а) a-модификация; б) b-модификация.
Тема «Основы технологии керамики и огнеупоров» - всего 15 вариантов
Пример: вариант 1
1. Какой из составов относится к пластичному сырью?
а) K2Oх Al2O3 х 6SiO2 ; б) SiO2 ; в)Al2O3 х 2SiO2 х 2 H2O;
2. Какие продукты могут быть получены при сплавлении каолина с содой?
а) Na2SiO3 ; Al(ONa) ;
б) Na2SiO3; NaAlO2; CaSiO3;
в) Na2Ca(CO3)2; Na2SiO3; NaAlO2.
3. Какие признаки наиболее полно характеризуют фарфор:
а) белый, плотный, покрытый глазурью;
б) белый, просвечивающий, глазурованный;
в) белый, плотный, просвечивающий.
4. Какое мольное отношение Al2O3 / SiO2 характеризует каолинитовый тип глин:
а) 1 : 2 ; б) 1: 3,5 ; в) 1 : 4 ;
5. Керамическая масса приготовлена с влажностью 7 %. Для какого способа формования она пригодна :
а) полусухого прессования;
б) пластичного формования;
в) литьем.
6. Какое определение отвечает понятию “ Огнеупорность”?
Cпособность материала противостоять воздействию высоких температур:
а) не разрушаясь;
б) не расплавляясь;
г) не деформируясь.
Требования к рефератамТемы, вынесенные на самостоятельную работу в виде реферата, соответствуют содержанию теоретического раздела. Предполагается, что студенты самостоятельно поработают с рекомендованной литературой, освоят основные теоретические положения технологии силикатных материалов, выполнят индивидуальную работу.
Целесообразность подготовки и написания рефератов обусловлена современными тенденциями в подготовке специалистов, ориентированными на увеличении доли самостоятельной (индивидуальной) познавательной деятельности студентов. Тематика рефератов неразрывно связана с содержанием дисциплины и призвана активизировать процесс достижения целей преподавания дисциплины в части овладения теоретическими знаниями.
6.4. Контроль самостоятельной работы
Оценка результатов самостоятельной работы организуется как единство двух форм: самоконтроль и контроль со стороны преподавателя.
Самоконтроль зависит от определенных качеств личности, ответственности за результаты своего обучения, заинтересованности в положительной оценке своего труда, материальных и моральных стимулов, от того насколько обучаемый мотивирован в достижении наилучших результатов. Задача преподавателя состоит в том, чтобы создать условия для выполнения самостоятельной работы (учебно-методическое обеспечение), правильно использовать различные стимулы для реализации этой работы (рейтинговая система), повышать её значимость, и грамотно осуществлять контроль самостоятельной деятельности студента (фонд оценочных средств).
6.5. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов
Для организации самостоятельной работы студентов (выполнения индивидуальных домашних заданий; самостоятельной проработки теоретического материала, подготовки по лекционному материалу; подготовки к лабораторным занятиям, коллоквиумам) преподавателями кафедры создан комплект учебно-методического обеспечения, который включает: набор видеофильмов как рекламного характера, предоставленных руководством соответствующих предприятий, так и изготовленных своими силами, набор демонстрационного материала, иллюстрирующий принципиальные технологические схемы производства различных видов керамических материалов, устройство и принцип действия соответствующего оборудования; комплекс наглядных пособий в виде натурных образцов сырьевых материалов, полуфабрикатов и готовых изделий; авторский комплект, состоящий из монографий, методических пособий, лабораторных практикумов и методических указаний к проведению лабораторных и практических занятий по данной дисциплине.
Монографии, созданные в соавторстве с сотрудниками кафедры технологии силикатов и наноматериалов
1. , , Погребенков керамика из сухарных глин и другого непластичного сырья Байкальского региона. – Томск, 1999. -
2. , , Борило неорганические материалы на основе природных и искусственных соединений. – Томск: Изд. ТГУ, 2002. – 359 с.
3. , , Верещагин и аргиллитовые глины Иркутской области. – Ангарск: Изд. АГТА, 20с.
Учебные пособия:
1. , , Мельник . Особенности структуры и методы исследования. - Томск: Изд. ТПУ, 2002.-121с
2. , , Верещагин по основам технологии тугоплавких неметаллических и силикатных материалов. – Томск: Изд. ТПУ,199с.
3. , , Погребенков . Структура, свойства и методы исследования. – Томск, 2009. – 259 с. – учебное пособие с грифом УМО
4. , , Вакалова тонкой и строительной керамики. – Томск, 2007. – 109 с.
Методические указания к лабораторным работам
1. , Хабас минерального типа глинистых пород. - ТПИ, Томск,1993, 39 с,
, , Ревва физико-механических и технологических свойств глинистого сырья. - Томск: Изд-во ТПУ, 2007. – 36 с. , Ревва структурной формулы глинистых минералов. - Томск: Изд-во ТПУ, 2007. – 20 с. , , Ревва -технологические расчеты. – Томск: Изд-во ТПУ, 2007. – 36 с.5. В, , Горбатенко анализ в технологии силикатов. - Томск: Изд. ТПУ, 2007. – 28 с.
6. , , Вакалова температуры в технологиях силикатов. - Томск: Изд. ТПУ, 1996.-22с.
7. , , Алексеев анализ силикатных материалов. - Томск: Изд. ТПУ, 1997.- 40с.
8. , , Вакалова температуры в технологии силикатов.- Томск, 2007,-20 с.
9. Кутугин . - Томск: Изд. ТПУ, 20с.
10. , Решетова гипс. - Томск: Изд. ТПУ, 20с.
11. , Решетова воздушная известь. - Томск: Изд. ТПУ, 20с.
12. Казьмина песка с целью определения его пригодности для стекловарения. - Томск: Изд. ТПУ, 20с.
Кроме того, для выполнения самостоятельной работы рекомендуется литература, перечень которой представлен в разделе 9.
7. Средства (ФОС) текущей и итоговой оценки качества освоения
дисциплины
Средства (фонд оценочных средств) оценки текущей успеваемости и промежуточной аттестации студентов по итогам освоения дисциплины «Общая технология ВМ» представляют собой комплект контролирующих материалов следующих видов:
ñ Входной контроль (к седьмому семестру). Представляет собой перечень из 15-20 основных вопросов, ответы на которые студент должен знать в результате изучения предыдущих дисциплин (материаловедения, ресурсоэффективности отрасли, общей химической технологии, процессов и аппаратов химической технологии, минералогии и кристаллографии, физической химии ТНСМ). Поставленные вопросы требуют точных и коротких ответов. Входной контроль проводится в письменном виде на первой лекции в течение 15 минут. Проверяются входные знания к текущему семестру.
ñ Текущий контроль усвоения студентами теоретического материала и оценка уровня практических навыков и умений, приобретаемых и усваиваемых каждым студентом при изучении дисциплины, включает сдачу трех коллоквиумов по темам «Химическая технология, физико-химические и технологические свойства вяжущих материалов», «Химическая технология, физико-химические и технологические свойства керамики и огнеупоров», «Химическая технология, физико-химические и технологические свойства стекла и ситаллов. Банк вопросов к коллоквиумам по каждой теме включат до 25-30 вопросов. Проверяется знание теоретического лекционного материала, тем, вынесенных на самостоятельную проработку, знание и понимание методик проведения экспериментальных исследований.
ñ Рубежный контроль предполагает выполнение трех тестовых заданий для проверки остаточных знаний по дисциплине «Общая технология ВМ» (3 комплекта из 15 вариантов по 4 задания в каждом). Задания включают в себя все основные разделы курса «Общая технология ВМ», рассчитаны на письменное выполнение в течение 90 минут. Предназначены для проверки знаний, умений и навыков при решении конкретных задач.
ñ Итоговый контроль осуществляется на экзамене с использованием билетов. Экзаменационные билеты (20 вариантов) состоят из теоретических (3 вопроса) и практических (1 вопрос) вопросов по всем разделам, изучаемым в данном семестре.
Разработанные контролирующие материалы позволяют оценить степень усвоения теоретических и практических знаний, приобретенные умения и владение опытом на репродуктивном уровне, когнитивные умения на продуктивном уровне, и способствуют формированию профессиональных и общекультурных компетенций студентов.
1. Рейтинг качества освоения дисциплины
В соответствии с рейтинговой системой, текущий контроль производится ежемесячно в течение семестра путем балльной оценки качества усвоения теоретического материала (ответы на вопросы) и результатов практической деятельности (решение задач, выполнение заданий).
Промежуточная аттестация (экзамен) проводится в конце семестра также путем балльной оценки. Итоговый рейтинг определяется суммированием баллов текущей оценки в течение семестра и баллов промежуточной аттестации в конце семестра по результатам экзамена и зачета. Максимальный итоговый рейтинг соответствует 100 баллам.
Для сдачи каждого задания устанавливается определенное время сдачи (в течение недели, месяца и т. п.). Задания, сданные позже этого срока, оцениваются в два раза ниже, чем это установлено в рейтинг-плане дисциплины.
9.Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
основная литература:
ñ , , Матвеев технология силикатов. - Киев: Вища школа, 1983. – 599с.
ñ , , Суханов технология силикатов.- М.: Стройиздат, 1987. – 560с.
ñ Общая технология силикатов/Под ред. – Киев: Вища школа, 198с.
ñ , Тимашев по химической технологии вяжущих материалов.- М.: Высшая школа, 1983.
ñ , Г Практикум по технологии стекла и ситаллов. - М.: Стройиздат, 1970.
ñ Практикум по технологии керамики и огнеупоров/Под ред.
- М.: Стройиздат, 1982.
Дополнительная литература
ñ Бутт цемента и других вяжущих материалов.- М.: Стройиздат, 197с.
ñ Мороз фарфоро-фаянсовых изделий. - М.: Стройиздат, 198с.
ñ Техническая керамика.- М.: Стройиздат, 198с.
ñ , Кащеев основы технологии огнеупорных материалов.- М.: Металлургия, 199с.
ñ Химическая технология стекла и ситаллов/Под ред. - М.: Стройиздат, 1983.
ñ Августиник .- Л.: Стройиздат, 197с.
ñ Технология стекла/Под ред. .- М.: Промстройиздат, 1961.
ñ Волженский вяжущие вещества.- М.: Стройиздат, 1986. – 464с.
Программное обеспечение и Internet-ресурсы:
1) Кутугин технология ВМ. Презентации лекций
2) Кутугин для расчета состава стекольной шихты, состава портландцементной сырьевой смеси и горения топлива
10. Материально-техническое обеспечение дисциплины
№
п/п
Наименование (компьютерные классы,
учебные лаборатории, оборудование)
Аудитория, количество установок
1
Учебная лаборатория
2 корпус, 024 ауд.
2
Учебная лаборатория
2 корпус, 027 ауд.
3
Учебная лаборатория
2 корпус, 118 ауд
4
Лаборатория для проведения термических исследований, оснащенная электрическими печами для нагрева до 1000оС -4 шт.,
2 корпус, 025 ауд.
5
Лаборатория для проведения термических исследований, оснащенная электрическими печами для нагрева до 1500оС -5 шт
19 корпус, 135 ауд.
6
Лаборатория для формования образцов
2 корпус, 026 ауд
7
Прибор «Ротап» для выполнения ситового анализа
2 корпус, 027 ауд, 1 шт.
8
Установка для проведения седиментационного анализа пипеточным способом
2 корпус, 124 ауд, 4 шт.
9
Установка для определения гранулометрического состава по методу Рутковского
2 корпус, 124 ауд, 6 шт.
10
Прибор Ходакова (ПСХ-2) для определения площади удельной поверхности порошка
2 корпус, 124 ауд, 2 шт.
11
Установка для определения истинной плотности, кажущейся плотности, пористости, водопоглощения материалов (весы для гидростатического взвешивания, устройство для насыщения пор образцов жидкостью)
2 корпус, 118ауд, 1 шт.
12
Установки для физико-механических испытаний (прессы с гидравлическим и винтовым приводами)
2 корпус, 026 ауд, 4 шт.
13
Установки для контроля строительно-технических свойств вяжущих веществ (прибор Вика, вискозиметр Суттарда, пропарочная камера, разборные металлические формы для изготовления образцов,
2 корпус, 118 ауд, 2 шт.
14
Аппаратура для макроскопической характеристики глинистого сырья
2 корпус, 124 ауд, 3 шт.
15
Установка для определения пластичности глинистого сырья (прибор Васильева, весы технические, сушильный шкаф с терморегулятором)
2 корпус, 124 ауд, 1 шт.
16
Установка для определения чувствительности глин к сушке по методу Аттерберга (объемомер, весы технические, формы для изготовления образцов)
2 корпус, 027 ауд, 2 шт.
18
Установка для определения химстойкости стекла
2 корпус, 123 ауд, 6 шт.
Программа составлена на основе Стандарта ООП ТПУ в соответствии с требованиями ФГОС по направлению и профилю подготовки_240100 Химическая технология_
Программа одобрена на заседании кафедры технологии силикатов и наноматериалов (протокол №____от «____»_________2011 г.)
Автор _________________
Рецензент____________________________
Дисциплина
Общая технология вяжущих материалов
Число недель
18
Институт
Институт физики высоких технологий
Кол-во кредитов
8
Кафедра
Технологии силикатов и наноматериалов
Лекции, час
54
54
Семестр
седьмой
Практич. занятия, час
18
18
Группы
4Г12
Лаб. работы, час.
54
54
Преподаватель
, ассистент
Всего аудит. работы, час
96
Самост. работа, час
144
ВСЕГО, час
270
Рейтинг-план дисциплины Общая технология вяжущих материалов в течение семестра
Недели
Текущий контроль
Теоретический материал
Практическая деятельность
Итого
Название модуля
Темы лекций
Баллы
Название лабораторных работ
Баллы
Темы практических занятий (решаемые задачи)
Баллы
Индивидуальные задания (рубежные контрольные работы, рефераты и т. п.)
Баллы
Проблемно-ориентированные задания (НИРС в рамках дисциплины и др.)
Баллы
1
Общая технология керамики и огнеупоров
Исследование физико-химических и технологических свойств легкоплавких глин – 2 часа
2
2
Физико-химические аспекты выбора сырьевых материалов для керамических технологий
1
3
Исследование физико-химических и технологических свойств легкоплавких глин – 2 часа
2
Выдача темы реферата
4
Теоретические основы подготовки керамических масс и формования изделий
1
Выдача темы реферата
Всего по контрольной точке (аттестации) № 1
6
5
Исследование физико-химических и технологических свойств легкоплавких глин – 2часа
2
Работа над рефератом
1
6
Технологические особенности тепловой обработки керамических материалов
1
Технологические расчеты, связанные с изменением влажности cиликатных масс
2
Работа над рефератом
1
7
Исследование физико-химических и технологических свойств легкоплавких глин – 2 часа
2
Работа над рефератом
1
8
Особенности технологии тонкой (фарфор, фаянс, майолика) и грубой (строительная керамика и огнеупоры) керамики
1
Расчет шихтового состава керамической массы при полной за-мее одного из сырьевых материалов
2
Работа над рефератом
1
Всего по контрольной точке (аттестации) № 2
14
9
Общая технология стекла и ситаллов
Физико-химические основы технологии стекла: Стекло и стеклообразное состояние
1
Расчет пятикомпонентной стекольной шихты
2
10
1
Исследование пригодности кварцевого песка для стекловарения – 4 часа
2
11
1
Расчет коэффициента термического расширения стекла по Аппену
2
12
Особенности технологии строительного и тарного стекла
1
Определение химической и термической стойкости стекла – 4 часа
2
13
1
Испытание свойств портланд-цемента – 4 часа
2
Защита реферата
2
Особенности химической технологии ситаллов
1
Расчет шихтового состава стекол и глазурей по их молекулярной формуле
Всего по контрольной точке (аттестации) № 3
25
14
Общая технология вяжущих материалов
Строительные вяжущие материалы воздушного твердения. Гипсовые вяжущие материалы. Строительная известь воздушного твердения
1
Испытание свойств гипсового вяжущего - 4 часа
2
Работа над рефератом
2
15
1
Расчет химического состава сырья и силикатных щихт с массовых процентов на молекулярный состав
2
Работа над рефератом
2
16
1
Физико-химические исследования воздушной извести - 4 часа
2
Работа над рефератом
2
17
Гидравлические вяжущие вещества. Портландцемент и его разновидности
1
Расчет трехкомпонентной портландцементной сырьевой смеси
2
Работа над рефератом
2
18
1
Испытание свойств портланд-цемента – 4 часа
2
Защита реферата
2
Всего по контрольной точке (аттестации) № 4
15
Итоговая текущая аттестация
60
Экзамен
40
Итого баллов по дисциплине
100
«_1»__09__2011 г.
Зав. кафедрой ____________________________
Преподаватель __________________________
