Учреждение образования
«Белорусский государственный технологический университет»
Утверждаю
Ректор БГТУ, профессор
_____________
«___» _____________ 2012 г.
Регистрационный № УД - /баз.
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СТРОИТЕЛЬНОГО
МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ
Учебная программа для специальности:
1-48 80 02 Технология силикатных и тугоплавких неметаллических
материалов
Минск
2012 г.
Составитель:
– профессор кафедры химической технологии вяжущих материалов учреждения образования «Белорусский государственный технологический университет», доктор технических наук, профессор
Рецензенты:
– профессор кафедры «Технология бетона и строительные материалы» Белорусского национального технического университета, доктор технических наук, профессор.
– профессор кафедры технологии стекла и керамики учреждения образования «Белорусский государственный технологический университет», доктор технических наук, профессор.
Рекомендована к утверждению:
Кафедрой химической технологии вяжущих материалов учреждения образования «Белорусский государственный технологический университет» (протокол №1 от 01.01.2001 г.).
Учебно-методическим советом учреждения образования «Белорусский государственный технологический университет» (протокол №1 от 01.01.2001 г.).
Ответственный за выпуск
1. ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Изучение дисциплины «Физико-химические основы строительного материаловедения» является актуальным, поскольку это обеспечивает углубленное освоение теоретических основ создания строительных материалов, отвечающих современным требованиям, предъявляемым к ним, а именно обладать малой энергоемкостью, высокими эксплуатационными свойствами, долговечностью, безупречными санитарно-гигиеническими свойствами и др.
Данная дисциплина является связующим звеном между фундаментальными общеобразовательными дисциплинами – химией, физикой с одной стороны и промышленными технологиями производства современных строительных материалов со второй стороны.
Дисциплина «Физико-химические основы строительного материаловедения» относится к блоку специальных дисциплин специальности 1 – 48 80 02 «Технология силикатных и тугоплавких неметаллических материалов».
Цель дисциплины «Физико-химические основы строительного материаловедения»:
– освоить методологию создания высокоэффективных строительных материалов;
– дать углубленные представления о термодинамических свойствах исходных веществ, предназначенных для получения строительных материалов;
– изучить кинетику фазообразования при термообработке исходных сырьевых смесей;
– дать представление об эксергетическом подходе при выборе вида исходных веществ для получения строительных материалов;
– привить навыки использования фазовых диаграмм состояния для проектирования минералогического состава композиционного материалов;
– дать знания о свойствах специальных видов неорганических, органических и органоминеральных вяжущих и возможностях их применения в составе композитов;
– дать представление о наноматериалах, нанотехнологиях в строительном материаловедении;
– изучить основные наиболее перспективные направления энергосбережения при производстве строительных материалов.
Задача дисциплины «Физико-химические основы строительного материаловедения» состоит в том, чтобы дать современное представление о физико-химических процессах, лежащих в основе производства важнейших видов минеральных вяжущих и композиционных материалов строительного назначения.
Дисциплина «Физико-химические основы строительного материаловедения» обеспечивает умение:
– выбрать на основании физико-химических основ процесса оптимальные температурно-временные параметры производства, обеспечивающие сочетание достижения высоких эксплуатационных свойств и минимизацию энергозатрат;
– управлять структурой и свойствами композиционных материалов строительного назначения.
Дисциплина «Физико-химические основы строительного материаловедения» обеспечивает знание характера влияния основных технологических параметров (температуры, времени, концентрации) на физико-механические, термические и химические свойства композиционных материалов.
Освоение образовательной программы магистратуры обеспечивает формирование следующих групп компетенций:
академических компетенций – углубленных научно–теоретических, методологических знаний и исследовательских умений, обеспечивающих разработку научно–исследовательских проектов или решение задач научного исследования, инновационной деятельности, непрерывного самообразования;
социально–личностных компетенций – личностных качеств и умений следовать социально–культурным и нравственным ценностям; способностей к социальному, межкультурному взаимодействию, критическому мышлению; социальной ответственности, позволяющих решать социально–профессиональные, организационно–управленческие, воспитательные задачи;
профессиональных компетенций – углубленных знаний по специальным дисциплинам и способностей решать сложные профессиональные задачи, задачи научно–исследовательской и научно–педагогической деятельности, разрабатывать и внедрять инновационные проекты, осуществлять непрерывное профессиональное самосовершенствование.
Требования к академическим компетенциям магистра
Магистр должен:
АК–1. Самостоятельно осуществлять научно–исследовательскую деятельность (анализировать, сопоставлять, систематизировать, абстрагировать, моделировать, проверять достоверность данных, принимать решения и др.), генерировать и использовать новые идеи.
АК–2. Владеть методологическими знаниями и исследовательскими навыками, обеспечивающими решение задач научно–исследовательской, производственно-технологической, научно-педагогической и проектной деятельности.
АК–3. Быть способным к постоянному самообразованию.
АК–4. Самостоятельно приобретать новые знания и умения, в том числе в областях знаний, непосредственно не связанных со сферой деятельности.
АК–5. Использовать базы данных, пакеты прикладных программ и средства компьютерной графики.
Требования к социально–личностным компетенциям магистра
Магистр должен:
СЛК–1. Уметь учитывать социальные и нравственно–этические нормы в социально–профессиональной деятельности.
СЛК–2. Быть способным к сотрудничеству и работе в команде.
СЛК–3. Владеть коммуникативными способностями для работы в междисциплинарной и международной среде.
СЛК–4. Совершенствовать и развивать свой интеллектуальный и общекультурный уровень, добиваться нравственного и физического совершенствования своей личности.
СЛК–5. Формировать и аргументировать собственные суждения и профессиональную позицию.
СЛК–6. Анализировать социальные, этические, научные и технические проблемы, возникающие в профессиональной деятельности, и принимать соответствующие решения.
Требования к профессиональным компетенциям магистра
Магистр должен обладать следующими профессиональными компетенциями (ПК):
Научно–исследовательская деятельность
ПК–1. Участвовать в разработке планов и программ проведения научных исследований и технических разработок.
ПК–2. Обрабатывать, анализировать и систематизировать научно–техническую информацию по теме исследования, осуществлять выбор методик и средств решения задач.
ПК–3. Использовать современные приборы и методики, организовывать проведение экспериментов и испытаний, проводить их обработку и анализировать их результаты.
Производственно–технологическая деятельность
ПК–4. Решать профессиональные производственные задачи – контроль технологического процесса, выбор оборудования и технологической оснастки.
ПК–5. Совершенствовать технологический процесс – разрабатывать мероприятия по комплексному использованию сырья, по замене дефицитных материалов и изысканию способов утилизации отходов производства, исследовать причины брака в производстве и разрабатывать предложения по его предупреждению и устранению.
ПК–6. Оценивать экономическую эффективность технологических процессов и инновационно-технологические риски при внедрении новых технологий.
ПК–7. Оценивать эффективность новых технологий и внедрять их в производство.
Научно-педагогическая деятельность
ПК–8. Проводить учебные занятия в учреждениях среднего специального и высшего образования.
ПК–9. Разрабатывать учебно-методическую документацию для проведения учебного процесса.
ПК-10. Создавать новые экспериментальные установки для проведения лабораторных практикумов.
ПК-11. Осваивать и внедрять в учебный процесс инновационные образовательные технологии.
ПК-12. Руководить научно-исследовательской работой обучающихся.
ПК-13. Планировать и организовывать воспитательную работу с обучающимися.
ПК-14. Осуществлять мониторинг образовательного процесса, диагностику результатов учебной и воспитательной деятельности.
Проектная деятельность
ПК–15. Строить и использовать модели для описания и прогнозирования различных явлений, осуществлять их качественный и количественный анализ.
ПК–16. Проводить патентные исследования, обеспечивать патентную чистоту новых проектных решений и патентоспособность показателей технического уровня проекта.
ПК–17. Проводить технические и технологические расчеты по проектам, технико-экономический анализ эффективности проектов.
ПК–18. Использовать пакеты прикладных программ при выполнении проектных работ.
ПК–19. Разрабатывать методические и нормативные документы, техническую документацию, а также предложения и мероприятия по реализации разработанных проектов и программ.
Учебный план предусматривает для изучения дисциплины 140 часов, из них 52 аудиторных. Примерное распределение этих часов по видам занятий: лекций 30 часов, лабораторных 22, для самостоятельной подготовки 88.
Дисциплина «Физико-химические основы строительного материаловедения» базируется на общеобразовательных дисциплинах, включенных в учебный план специальности 1 – 48 01 01 01 «Химическая технология неорганических веществ, материалов и изделий», специализации 1 – 48 01 01 14 «Химическая технология вяжущих материалов», 1 – 48 01 01 07 «Технология строительных материалов на основе вяжущих веществ», 1 – 48 01 01 08 «Технология неорганических полимерных связующих и композиционных материалов».
Изучение дисциплины «Физико-химические основы строительного материаловедения» базируется на дисциплинах «Физическая химия силикатных и тугоплавких соединений», «Химическая технология вяжущих веществ», «Технология автоклавных материалах и изделий», «Технология специальных цементах и композиционных материалов технического назначения», «Гидролиз и твердение минеральных вяжущих веществ» на знаниях фундаментальных основ физической, коллоидной химии и физики и химии твердого тела.
Для самостоятельной работы студентов рекомендуется проработать литературные источники, касающиеся путей энергосбережения в производстве строительных материалов.
2. ПРИМЕРНЫЙ ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН
№ п/п | Название раздела, темы | Количество аудиторных часов | |
лекции | |||
1 | Структурно-управляемый синтез вяжущих веществ и композитов на их основе | 10 | 8 |
2 | Пути интенсификации технологических процессов производства строительных материалов | 10 | 8 |
3 | Пути энергосбережения, в т. ч. за счет альтернативных видов топлива | 10 | 6 |
ИТОГО: | 30 | 22 |
3. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
3.1. Структурно-управляемый синтез вяжущих
веществ и композитов на их основе
Методология постановки лабораторного исследования процесса получения минеральных вяжущих с заданными свойствами. Научно-обоснованный выбор вида минерального вяжущего для разработки состава композиционного материала строительного и технического назначения.
Способы формирования заданной структуры конечного материала. Регулирование важнейших структурных параметров – пористости, плотности, дисперсности структурных кластеров.
Наноматериалы и способы их получения. Способы их получения и применения в составе композиционных материалов технического и строительного назначения.
Национальные и международные стандарты на важнейшие строительные материалы.
3.2. Пути интенсификации технологических процессов
производства строительных материалов
Использование химических добавок для ускорения процесса декарбонизации в технологии строительной извести и портландцемента, а также магнезиальных вяжущих, получаемых из доломита. Применение минерализаторов, обеспечивающих ускорение процессов твердофазового взаимодействия в силикатных системах.
3.3. Пути энергосбережения,
в т. ч. за счет альтернативных видов топлива
Характеристика и способы применения новых видов топлива – нефтяного кокса, древесных отходов, торфа, горючих сланцев. Применение высокоэффективных теплоизоляционных материалов для снижения потерь тепловой энергии в высокотемпературных силикатных технологиях.
4. ИНФОРМАЦИОННО-МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
4.1 Лабораторные занятия
Цель выполнения лабораторных работ состоит в приобретении навыков обработки информации о процессах фазовых и других физико-химических превращений, полученных с помощью различных методов исследования.
Основная тематика лабораторных занятий
№ п/п | Название темы лабораторных занятий |
1 | 2 |
1 | Термогравиометрическое исследование процессов дегидратации дигидрата сульфата кальция. |
2 | Термогравиометрическое исследование процессов дегидратации гидратов природных алюмосиликатов. |
3 | Термогравиометрическое исследование процесса декарбонизации природных карбонатов. |
4 | Рентгенофазовый анализ цементного клинкера. |
5 | Рентгенофазовый анализ автоклавных материалов. |
6 | Рентгенофазовый анализ композиционных материалов технического назначения. |
7 | Оптическая микроскопия цементных клинкеров. |
8 | Электрономикроскопическое исследование структуры композиционных материалов. |
9 | Исследование кинетики силикатообразования в системе СаО – SiO2. |
ЛИТЕРАТУРА
Основная
1. Кузьменков, технология вяжущих веществ / , . – Минск: БГТУ, 2008. – 275 с.
2. Кузьменков, вещества и технология производства изделий на их основе / , . – Минск: БГТУ, 2003. – 212 с.
3. Рыбьев, строительного материаловедения / – М.: Высшая школа, 2006. – 700с.
4. Наназашвили, И. Х. и др. Строительные материалы и изделия / . – М.: Адекант, 2005. – 435 с.
5. Термодинамический и электронный аспекты свойств композиционных материалов для строительства и экозащиты. / Под ред. д. т. н. С-Пб:. изд-во Строиздат, 2004.
6. Кузнецова, химия вяжущих материалов / , , . – М.: Высшая школа, 1989. – 384 с.
7. Сулименко, минеральных вяжущих материалов и изделий на их основе: учебник для вузов / . – М.: Высшая школа, 2000. – 303 с.
Дополнительная
1. Теория цемента / Под ред. . – К.: Буддвельшк, 1991, – 168 с.
2. W. Kurdowski. Chemia cementu. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 1991–480 s.
3. Кузнецова, цементы / , , . С-Пб:. Строиздат СПб, 1997. – 315 с.
4. Штарк Иохан, Вихт Бернд. Долговечность бетона / Штарк Иохан, Вихт Бернд. – Киев: Оранта, 2004. – 301 с.
5. Козлова, алюминатно-алюмоферритных фаз и их продукты гидратации в различных цементах и смешанных вяжущих / , , . – Барна8, – 300 с.
РЕЦЕНЗИЯ
на учебную программу по дисциплине «Физико-химические основы
строительного материаловедения» для магистров по специальности
1 – 48 80 02 «Технология силикатных и тугоплавких неметаллических
материалов» (2 ступень высшего образования).
Принимая во внимание, что обучение в магистратуре должно преследовать цель не только подготовить диссертацию, но и углубить и пополнить знание важнейших разделов физической химии, теоретических основ химической технологии.
Рецензируемая базовая учебная программа для магистрантов как раз и посвящена этому. В ней запланировано детальное изучение термодинамических и кинетических аспектов реакций дегидратации кристаллогидратов солей, гидратов алюмосиликатов, реакций декарбонизации, т. е. исходных веществ, используемых для получения важнейших минеральных вяжущих веществ.
Уделено, достаточное внимание вопросам, связанным с изучением механизма твердофазового взаимодействия в процессе термообработки сырьевых смесей.
Заслуживает одобрения тот факт, что программой предусмотрено углубленное изучение возможностей, т. е. их информативности, физических и физико-химических методов исследования, включая представления о наноматериалах и их применения.
Для закрепления теоретического материала предусмотрено выполнение ряда лабораторных работ.
Замечаний принципиального характера по базовой программе нет и поэтому ее можно рекомендовать к утверждению.
Профессор кафедры
«Технология стекла и керамики»
БГТУ, д. т.н.
РЕЦЕНЗИЯ
на учебную программу по дисциплине «Физико-химические основы
строительного материаловедения» для магистров по специальности
1 – 48 80 02 «Технология силикатных и тугоплавких неметаллических
материалов» (2 ступень высшего образования).
Учебная программа составлена профессором кафедры химической технологии вяжущих материалов, д. т.н. Кузьменковым включает все необходимые разделы.
В пояснительной записке сформулирована актуальность изучения данной специальной дисциплины, указано ее место среди других дисциплин, изучаемых в магистратуре.
Подробна, изложена цель, которая преследуется при изучении дисциплины.
Конкретно отражено то, чем должен овладеть магистрант, изучив дисциплину «Физико-химические основы строительного материаловедения».
Основным разделом в учебной программе является примерный тематический план, в котором изложены три основные разделы дисциплины.
В первом планируется детально изучить физико-химические основы получения важнейших видов минеральных вяжущих (гипсовых, известковых, портландцемента). Во втором – суть структурноуправлямого синтеза вяжущих веществ и строительных материалов с заданной структурой и свойствами. В третьем разделе будут даны сведения о возможностях современных методов исследования для изучения структуры создаваемых материалов.
Изучение дисциплины «Физико-химические основы строительного материаловедения» будет закрепляться лабораторным практикумом, который предусматривает изучение важнейших стадий синтеза минеральных вяжущих веществ и композиционных материалов строительного назначения с помощью физических и физико-химических методов.
В программе дается список новейшей рекомендуемой литературы.
Считаю, что программа составлена весьма профессионально и может быть рекомендована к утверждению.
Профессор кафедры
«Технология бетона
и строительные материалы»
БНТУ, д. т.н.
