Рабочая программа по дисциплине «Физико-химические основы формирования структуры цементных бетонов» (стр. 1 )

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Дальневосточный государственный университет

путей сообщения»

Институт транспортного строительства

	УТВЕРЖДАЮ
	Заведующий кафедрой _______________
	«__» _______________ 200__г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

по дисциплине «Физико-химические основы формирования структуры цементных бетонов»

для специальностей «Промышленное и гражданское строительство», «Экспертиза и управление недвижимостью»

Составлена проф., к. т.н.,

Обсуждена на заседании кафедры "Экономика строительства и технология строительных материалов"

«__» _____________200___ г., протокол № ______________

Одобрена на заседании МК института транспортного строительства

«__» _____________200___ г., протокол № _____

Председатель ________________________

2006 г.

Аннотация

дисциплины «Физико-химические основы формирования структуры цементных бетонов»

«Физико-химические основы формирования структуры цементных бетонов» 4-S-C

Институт ИТС

Кафедра ЭСТСМ

Цель курса: Ознакомление студентов со специализированными знаниями в области зависимости свойств бетона от его структуры; зависимости структуры от различных факторов и управления этими факторами с целью формирования структуры в заданном направлении, обеспечивающем получение бетона с заданными свойствами.

Задачи курса: Дисциплина призвана помочь будущему профессионалу строителю на основании глубокого знания физико-химических процессов, происходящих при приготовлении и переработке цементных бетонных смесей, представлений о влиянии отдельных технологических факторов на свойства смеси и структуру бетона выбрать технологию производства бетонных работ, обеспечивающую исполнение проектного задания.

В архитектурно-строительной части проекта любого сооружения проектировщик указывает основные требования, предъявляемые к бетону несущих конструкций. Этими требованиями могут быть: прочность (класс бетона или его марка) при сжатии или растяжении, марки по водонепроницаемости, морозостойкости, самонапряжению и т. д. Кроме этого, в проекте производства работ, разработанном для конкретной подрядной организации, указывается еще одна важная технологическая характеристика – удобоукладываемость бетонной смеси. На основании этих данных специалисты фирмы подрядчика должны с учетом условий эксплуатации будущего сооружения и условий его возведения выбрать материалы, способы переработки бетонной смеси и ухода за бетоном, обеспечивающие получение бетона с заданными свойствами и тем самым - безопасность всего сооружения в целом

Курс лекций на основе анализа научных исследований позволяет установить основные дефекты структуры, влияние отдельных структурных показателей на свойства бетона, выстраивает причинно-следственную связь «структура-свойства» в качестве основного рычага воздействия на свойства и структуру бетона рассматривает различные химические добавки.

Курс лабораторных работ выстроен в виде исследований в области бетонов с добавками, в ходе которых студенты самостоятельно в соответствии с заданием изучают литературные данные, обобщают их и с помощью преподавателя определяют область своих исследований. Для этого создаются бригады численностью 2-3 человека, разрабатывается программа исследований для каждой бригады, рассчитанная на выполнение за время, отводимое на выполнение лабораторных работ и частично для самостоятельной работы. Итоги исследований докладываются на научной конференции и являются дополнительной информацией, используемой всеми студентами при подготовке к экзамену.

Лекции и исследовательская часть курса подкрепленные большим объемом самостоятельной работы с научной литературой позволяют приобрести навыки в постановке проблемы, составлении плана и проведении научных исследований и анализа их результатов с целью решения поставленной задачи и тем самым получить необходимые знания и навыки для решения специальных профессиональных задач.

Для изучения курса необходимы знания дисциплин: «Химия», «Физика», «Геология», «Материаловедение», Технология конструкционных материалов», «Экология», «Безопасность жизнедеятельности».

Содержание дисциплины: Классификация бетонов по основному назначению, структуре, виду вяжущих и заполнителей. Классификация конструкционных бетонов. Свойства затвердевшего бетона – следствие его структуры. Физико-химические основы формирования структуры цементных бетонов. Твердый каркас цементного бетона. Поровое пространство бетона. Характеристика неплотностей бетона. Основные параметры поровой структуры. Влияние минералогического состава цемента, водо-цементного отношения, тонкости помола цемента и технологических факторов на структуру порового пространства цементного камня и бетона. Классификация добавок. Добавки, регулирующие реологические свойства бетонных смесей. Основные направления использования пластифицирующих добавок. Добавки – регуляторы скорости схватывания бетонной смеси и твердения бетона; повышающие прочность, коррозионную стойкость и морозостойкость, снижающие водопроницаемость. Антиморозные добавки. Зимние способы бетонирования.

В результате изучения курса студент должен знать основные закономерности формирования структуры цементных бетонов, способы управления структурой с помощью технологических приемов и химических добавок. То есть, в результате изучения дисциплинарного модуля ожидается, что обучающийся сможет продемонстрировать способность профессионально подойти к выбору способа формирования структуры бетона в заданном направлении и в составе команды найти нестандартные решения возникшей проблемы.

Перечень ключевых слов: структура, твердый сросток, поровое пространство, неплотности бетона, водо-цементное отношение, тонкость помола, технологические факторы, химические добавки, минеральные добавки, добавки-заменители цемента, реология, диспергаторы, пластификаторы, замедлители и ускорители твердения, антиморозные добавки, суперпластификаторы.

Входная дисциплина: Технология конструкционных материалов

Направление и формы контроля: Строительство, экзамен

Ведущие преподаватели: , профессор, заведующий кафедрой « ЭСТСМ»

Доцент кафедры «ЭСТСМ»

1.  ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ

Свойства затвердевшего бетона - основного конструкционного материала зависят более чем от 50 факторов. Управление свойствами такого материала, формируемыми чаще всего в построечных условиях, требует знаний зависимости отдельных свойств от наиболее важных факторов. Только тогда появляется возможность управления свойствами за счет технологических приемов, имеющихся сегодня в распоряжении строителей.

Такими факторами, влияние которых до конца еще не изучено, являются структурные факторы. В связи с этим студенты изучают параметры порового пространства структуры бетона и их влияние на свойства бетона. После установления подобных связей изучаются факторы, от которых зависят параметры поровой структуры, рассматриваются зависимости этих параметров от основных технологических приемов используемых при переработке бетонных смесей и от показателей свойств компонентов бетонной смеси.

Одним из самых мощных технологических факторов, влияющих на свойства бетона, являются химические добавки. Ассортимент добавок для цементов и бетонов настолько велик, что сегодня практически любое свойство бетона с их помощью можно изменить в необходимую сторону. Все это требует определенных подходов в классификации добавок, изучении их основных и вторичных свойств, влияющих на поведение смеси и свойств бетона. Теоретические знания, получаемые на лекциях и самостоятельно, подкрепляются личными исследованиями студентов, проводимыми в рамках изучения дисциплины.

Бригады студентов составе 2-3 человек исследуют изменение свойств бетона при введении каких либо добавок и затем проводят сравнительный анализ с данными, подчерпнутыми в литературе или полученными при параллельных исследованиях другими студентами.

Дисциплинарный модуль базируется на ряде дисциплин общетеоретического и общепрофессионального циклов, которые позволяют не только установить связь отдельных факторов структуры бетона с его свойствами, но и, главное, изучить рычаги управления этими факторами, а, следовательно, и будущими свойствами бетона.

Изучив дисциплину, студент должен знать:

- известные на сегодня параметры структуры твердого сростка цементного камня и его порового пространства,

- влияние на структуру бетона качества исходных материалов,

- основные закономерности свойств бетона от структурных и других параметров,

- классификацию добавок для цементов и бетонов по их основным свойствам,

- механизм влияния добавок различных групп на технологические свойства бетонной смеси и свойств затвердевших бетонов.

Должен иметь представление о:

- химических и физико-химических процессах, протекающих в твердеющем цементном тесте,

- продуктах гидратации, входящих в состав твердого сростка цементного камня, их геометрии и условиях кристаллизации,

- влиянии крупного и мелкого заполнителей на структуру порового пространства бетона,

- влиянии новых добавок на свойства бетонных смесей и бетонов по известной принадлежности их к какому-либо классу,

- поведении бетонных смесей с различными реологическими свойствами при изменении технологии переработки смесей;

Должен уметь:

- на основе технического и экономического анализов выбрать исходные материалы для обеспечения требуемых свойств бетона,

- в зависимости от требуемых свойств выбрать необходимые добавки, способные изменить структуру бетона в желаемую сторону,

- назначить технологические приемы переработки смеси, поддерживающие влияние выбранных добавок,

- провести в составе команды исследования и анализ результатов исследований с целью определения решения в нестандартной ситуации.

Суммируя перечисленное выше, можно утверждать, что в результате изучения дисциплинарного модуля. Обучающийся сможет

Продемонстрировать способности правильного выбора технологических рычагов и приемов для управления структурой с целью формирования свойств бетонов в заданном направлении и оценить техническую и экономическую эффективность предложенных или найденных в ходе исследований решений в возникшей профессиональной ситуации.

В основной образовательной программе бакалавра по направлению «Строительство» дисциплинарный модуль «Физико-химические основы формирования структуры цементных бетонов» относится к числу дисциплин основного курса (С), формирующего профессиональные компетенции, специализированного уровня (S) (необязательного, но углубляющего и расширяющего специальные области знаний в технологии производства бетонных работ), 4-го уровня сложности.

Входной дисциплиной для настоящего модуля является дисциплинарный модуль «Технология конструкционных материалов». Для освоения курса необходимы знания по дисциплинам «Химия». «Физика», «Математика», Информатика», «Сопротивление материалов», «Материаловедение», «Технология конструкционных материалов», «Основы математической статистики в технологии строительных материалов». В свою очередь знания, полученные при изучении настоящего курса, используются при изучении дисциплин профессиональной направленности:

- Технология строительного производства;

- Технология возведения зданий;

- Железобетонные конструкции;

- Основания и фундаменты;

- Экономика строительства;

- Организация строительного производства.

СОСТАВ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

Таблица 1

Вид занятий	Трудоемкость в часах	Трудоемкость в кредитах
Лекции Исследовательские лабораторные работы Самостоятельная работа Экзамен	18 18 37 2	4
Число рубежных контролей - 3

Шифровка лекций или тем для самостоятельной работы связывает трудоемкость модуля, индикаторов уровня и типа модуля, номер лекции или темы самостоятельной работы.

Код идентификатор «Материаловедения»	4-	S-	С-	1
	Трудоемкость модуля, з. е.	Идентификатор уровня (базовый)	Тип модуля (основной)	Номер лекции

2. МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ДИСЦИПЛИНЫ

Для успешного освоения материала дисциплинарного модуля необходимо углубленное знание связи отдельных параметров структуры бетона с его будущими свойствами, состава и строения твердого сростка цементного камня и его поровой структурой; зависимости параметров поровой структуры от технологических приемов переработки бетонных смесей и химических добавок, влияющих на состав новообразований твердого сростка и формирование его структуры.

Методологической основой изучения материала модуля является изучение методов управления причинно-следственной связью «структура-свойства» с помощью химических добавок и технологических приемов, обеспечивающих возведение надежных и безопасных для жизнедеятельности конструкций, в различных условиях строительства и эксплуатации с соблюдением экологических требований. Оценка надежности конструкций обеспечивается контролем качества бетона с помощью методов математической статистики. Таким образом, у обучающегося формируются профессионально-предметные и общие компетенции.

3. ТЕМАТИЧЕСКОЕ СОДЕРЖАНИЕ ЛЕКЦИОННОГО КУРСА

Таблица 2

Шифр лекции	Содержание лекции	ТСО	литература
4-S-C-1	Классификация бетонов по основно-му назначению, структуре, виду вяжущих и заполнителей. Классифи кация конструкционных бетонов	мм	1.10-14, 133-137
4-S-C-2	Бетон как композиционный мате-риал полиструктурного строения. Свойства затвердевшего бетона - следствие его структуры. Физико-химические основные формиро-вания структуры цементных бетонов Твердый каркас цементного бетона	мм	1.110-116 2. 51-84 3. 5-10
4-S-C-3	Поровое пространство бетона. Характеристика неплотностей бетона. Методы определения пористости цементного камня и бетона.	мм	1.97-110 3.10-18
4-S-C-4	Влияние минералогического соста-ва, в/ц, тонкости помола Sуд на структуру порового пространства цементного камня и бетона	мм	1.137-146 3. 19-32
4-S-C-5	Влияние технологических факторов (удобоукладываемости, времени, условий формования и твердения бетонной смеси) на структуру порового пространства	мм	1.200-209, 410-420 3. 32-48
4-S-C-6	Классификация добавок. Добавки-регуляторы реологических свойств бетонной смеси. Основные направ-ления использования пластифи-цирующих добавок.	мм	1.45-61, 228-239 4.31-37, 130-133
4-S-C-7	Добавки – регуляторы скорости схватывания бетонной смеси и твер дения бетона	мм	1.253-258
4-S-C-8	Добавки, повышающие морозостой-кость, коррозионную стойкость, водонепроницаемость бетона	мм	1.162-190 4.72-89, 295-310
4-S-C-9	Суперпластификаторы. Антимороз-ные добавки. Зимние способы бето- рования	мм	1..134-228

4. СОДЕРЖАНИЕ МАТЕРИАЛА ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ

Таблица 3

Шифр раздела	Шифр лекции и содержание материала для самостоятельной работы	литература
4-S-C-CP-1	4-S-C-1. Классификация бетонов	5. 10.
4-S-C-CP-2	4-S-C-2. Понятие о структуре бетона. Твердый сросток цементного камня	6. 53-75 7. 5-25 9. 9-13
4-S-C-CP-3	4-S-C-3. Поровая структура цементного камня. Неплотности бетона.	6. 4-11 7.25-46 9.13-23
4-S-C-CP-4	4-S-C-4. Влияние минералогии клинкера, в/ц и тонкости помола на структуру порового пространства	8. 7-34
4-S-C-CP-5	4-S-С-5. Влияние технологии на структу-ру порового пространства	6. 75-87 12.150-155
4-S-С-СЗ-6	4-S-С-6. Классификация добавок. Пласти-фикаторы	7. 80-123 9. 23-49
4-S-С-СЗ-7	4-S-С-7. Ускорители и замедлители схва-тывания и твердения	8. 38-73
4-S-С-СЗ-8	4-S-С-8. Добавки - регуляторы пористости бетонной смеси и бетона	7.154-163 9. 83-103, 182-207
4-S-С-СЗ-9	4-S-С-9. Суперпластификаторы. Антимо-розные добавки	8.183-225, 382-423

5. ЛИТЕРАТУРА

СПИСОК ОСНОВНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1.  Баженов бетонов. Учебн./ –М.: Изд-во АСВ, 2003.-500 с.

2.  Красовский -химические основы формирования структуры строительных материалов. Уч. пос./ –Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 200с.

3.  Красовский -химические основы формирования структуры цементных бетонов. Уч. пос./ –Хабаровск: Изд-во ХабИИЖТа, 1992.54 с.

4.  Батраков бетоны./. - М.: Стройиздат, 1990.-395 с.

СПИСОК ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

5.  Горчаков материалы. Учебн./ Под ред .- М.: Стройиздат, 1986.-688 с.

6.  , , Бруссер и свойства цементных бетонов. –М.: Стройиздат, 1979.-374 с.

7.  , , Тахар Шаз Мд. Интенсивная технология бетонов. Совместное изд. ССР-Бангладеш.-М.: Стройиздат, 199.-264 с.

8.  Добавки в бетон: Справ. Пос. / , , М. Колленарди и др. под ред ; Пер. с англ. и ; Под ред и .-М.: Стройиздат, 1988.-575 с.

9.  , Розенберг долговечности бетонов с добавками.-М.: Стройиздат, 1983.-213 с.

10.  Красовский

11.  Математическое моделирование при расчетах и исследованиях строительных конструкций. Уч. пос./, , К. Ю Тезиков.-М.:ВШ, 2002.-206 с.

12.  КирееваЮ. И., Лазарева материалы и изделия.-Мн.: Дизайн ПРО, 2001.-272 с.

6. ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ

( учебно-исследовательская работа)

Лабораторные работы преследуют цель освоения стандартных и специальных методик испытаний бетонных смесей и бетонов и приобретение навыков привлечения их в исследованиях влияния добавок на свойства бетонных смесей и бетонов с целью их оптимизации.

В связи с этим время, отведенное на проведение лабораторных работ, чаще всего используется кафедрой для организации исследований, в ходе которых студенты знакомятся с новыми для них результатами научных разработок в определенной области бетонов, приобретают навыки работы в команде, в научных исследованиях, проявляют лидерские способности. Вместе с этим своими работами будущие специалисты помогают решению производственных задач, т. к. тематика исследований связана с проблемами, выдвигаемыми производством, либо накоплению экспериментальных данных для разработки теоретических вопросов технологии бетонов.

Среди тематики исследований: вопросы зимнего бетонирования с помощью антиморозных добавок на местных вяжущих, исследование свойств бетонов наполненных золами –уноса ТЭС, ускорение твердения бетонов с помощью использования химических добавок и ТМЦ, ВНВ и др. Все это позволяет накапливать экспериментальные материал для решения фундаментальной проблемы – получения безобогревных бетонов, т. е. перехода на энергосберегающие технологии при производстве сборного железобетона и монолитных бетонных конструкций.

Для организации работ преподаватели, ведущие занятия в группах, примерно определяют направление работ, численность и состав бригад. Для начала студентам рекомендуется область вопросов для обзора литературы. После написания реферата уточняются задачи, стоящие перед бригадой, определяется план работ. (Выбор методик испытаний, образцов, добавок определяется возможностями и техническим оснащением лаборатории). После испытаний проводится совместное обсуждение полученных результатов и бригада подготавливает отчет по НИРС, готовит сообщение или фрагмент объединенного доклада и иллюстративный материал к студенческой конференции. Конференция проводится накануне экзамена и рассматривается как элемент подготовки к экзамену.

Кафедра участвует в составлении расписания экзамена подачей заявки в учебный отдел с целью возможности проведения конференции для всех групп, участвующих в исследованиях, накануне экзамена.

7. МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

1. Рекомендуемая для изучения основная и дополнительная литература, а также методические пособия и разработки указаны в выше приведенном перечне. Поскольку отдельные вопросы теории структурного строения бетонов и модификации структуры с помощью добавок изложены в литературных источниках 80-90-х годов, для реферативного обзора студентам предлагается просмотр технических журналов, научных сборников и реферативных обзоров российских и зарубежных источников, имеющихся в библиотеке университета и научных публикаций в интерненте.