Урок по теме «Цемент и портландцемент»
План урока
По предмету: «Основы материаловедения»
Тема урока: Цемент и портландцемент
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 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)
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 заключении 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