08.06.01 РПУД Технология производства вяжущих веществ

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ (РПУД)
ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ВЯЖУЩИХ ВЕЩЕСТВ
Направление подготовки – 08.06.01, Техника и технологии строительства
Профиль - Строительные материалы и изделия
Образовательная программа «Строительные материалы и изделия»
Форма подготовки – очная
Инженерная школа ДВФУ
Кафедра Инженерных систем зданий и сооружений
курс 2 семестр 3,4
лекции 24 час. /0,66 з.е.
практические занятия - 6 час. /.0,16 з.е.
лабораторные работы - час. / - з.е
всего часов аудиторной нагрузки 30 (час.) /0,83 з.е.
самостоятельная работа 114 (час.) / 3,16 з.е.
контрольные работы курсовая работа / курсовой проект - семестр
зачет 3,4 семестр
экзамен - семестр
Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями федерального государственного
образовательного стандарта высшего образования (уровень подготовки кадров высшей
квалификации), утвержденного приказом министерства образования и науки РФ от 30 июля 2014
г. № 873
Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры
недвижимостью, протокол № 8 от «12» января 2015 г
строительства и управления
Заведующий (ая) кафедрой
Н.С. Терещенко
Составитель (ли): канд. техн. наук, доцент, профессор кафедры строительства и
управления недвижимостью В.Т. Гуляев; старший преподаватель кафедры строительства
и управления недвижимостью М.И. Демидов.
I. Рабочая программа пересмотрена на заседании кафедры:
Протокол от «_____» _________________ 20__ г. № ______
Заведующий кафедрой _______________________ __________________
(подпись) (И.О. Фамилия)
II. Рабочая программа пересмотрена на заседании кафедры:
Протокол от «_____» _________________ 20__ г. № ______
Заведующий кафедрой _______________________ __________________
(подпись) (И.О. Фамилия)
АННОТАЦИЯ
Дисциплина «Технология производства вяжущих веществ» предназначена для аспирантов, обучающихся по образовательной программе «Строительные материалы и изделия» и входит в вариативную часть учебного плана.
При разработке рабочей программы учебной дисциплины использованы
Федеральный государственный образовательный стандарт высшего образования (уровень подготовки кадров высшей квалификации) по направлению
подготовки 08.06.01 Техника и технологии строительства, учебный план подготовки аспирантов по профилю Строительные материалы и изделия.
Целью является изучение общих закономерностей технологических
процессов производства вяжущих материалов, обеспечивающих снижение
материальных и энергетических затрат при производстве вяжущих веществ и
строительных материалов на их основе. Приобретение способности самостоятельно обрабатывать информацию, обновлять и усугублять свои знания,
принимать решения при создании новых материалов и изделий, принимать
участие в проектирование заводских технологий.
Задачи:
– дать представление о месте и роли подотрасли вяжущих материалов
и ее технико-экономическую оценку в структуре промышленности Дальнего
Востока;
– дать представление о сырьевой базе и основных тенденциях и перспективах развития вяжущих веществ и строительных материалов на их основе;
– изучить химическую технологию гипсовых вяжущих, строительной
извести, портландцемента и его разновидностей;
– изучить технологию производства изделий на основе вяжущих веществ (силикатного кирпича, ячеистого бетона, изделий из гипса и др.);
– изучить основное технологическое оборудование, применяемое в
производстве вяжущих веществ и изделий на их основе;
– изучить влияние технологии производства на строительнотехнические свойства вяжущих веществ и строительных материалов.
Интерактивные формы обучения составляют 14 часов и включают в
себя лекции с демонстрацией (4 часа) и анализ конкретных ситуаций (10 часов).
Компетенции выпускника, формируемые в результате изучения
дисциплины:
Профессиональные компетенции:
ПК-1 Способность на практике осуществить выбор сырья и запроектировать состава строительного материала
ПК-2 Способность управлять физико-химическими процессами структурообразования и технологией получения строительного материала
ПК-3 Готовность обеспечивать высокие эксплуатационные свойства
строительных изделий и конструкций при механическом нагружении и воздействии окружающей среды
Требования к уровню усвоения содержания дисциплины.
Аспиранты должны приобрести следующие знания и умения:
знать:
 научные основы комплексного использования сырья, местных сырьевых ресурсов и техногенных отходов для получения материалов строительных изделий и конструкций (ПК-1);
 влияние режимов технологических воздействий на структуру строительных материалов (ПК-2);
 методику оптимизации технологии производства материалов заданной
структуры и свойств (ПК-2);
 научные основы выбора материала с заданными свойствами в зависимости от конкретных условий изготовления и эксплуатации изделий и конструкций (ПК-3);
 теоретические и прикладные проблемы стандартизации новых материалов и технологических процессов их производства, обработки и переработки (ПК-3).
уметь:
 осуществлять выбор сырья и проектирование состава новых строительных материалов, обладающих уникальными функциональными, физикомеханическими, эксплуатационными и технологическими свойствами, оптимальной себестоимостью и экологической чистотой (ПК-1);
 выполнит разработку физико-химических и физико-механических процессов формирования структуры материалов с заданным комплексом свойств
(ПК-2);
 устанавливать закономерность и критерий оценки разрушения строительного материала от действия механических нагрузок и внешней среды
(ПК-3);
 разрабатывать способы повышения коррозионной стойкости материалов в различных условиях эксплуатации (ПК-3).
владеть:
 методикой проведения теоретических и экспериментальных исследований (на разных масштабных уровнях) фундаментальных связей состава и
строения строительных материалов с комплексом физико-механических эксплуатационных свойств (ПК-1);
 разработкой и компьютерной реализацией математических моделей
физико-химических, гидродинамических, тепловых, хемореологических и
деформационных превращений при производстве, переработке и эксплуатации различных материалов (ПК-2);
 методами исследования и контроля структуры, испытание и определение физико-механических и эксплуатационных свойств материалов на образцах и изделиях (ПК-3).
I. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ЧАСТИ КУРСА
Модуль 1. Химические и физико-химические основы процесса получения вяжущих веществ (8 час.)
Раздел I. Введение. Основы термодинамики (2 час.)
Тема 1. Введение (0,5 час.)
Цели и задачи курса. Химические и физико-химические законы в рамках
курса.
Тема 2. Первое начало термодинамики. Закон Гесса. (0,5 час.)
Термодинамический процесс. Теплота и работа. Энтальпия.
Тема 3. Второе начало термодинамики. (1 час.)
Цикл Карно. Равновесные и неравновесные процессы. Энтропия. Энергии
Гиббса и энергии Гельмгольца. Флуктуации.
Раздел II. Характеристика дисперсных систем (2 час.)
Дисперсная фаза. Дисперсионная среда. Классификация дисперсных систем:
состоянию фаз, по структуре; о дисперсности; по межфазному взаимодействию.
Раздел III. Поверхностные явления (2 час.)
Адсорбция. Адсорбция на границе раздела двух несмешивающихся
жидкостей. Адсорбция на твердом теле. Адсорбция на границе твердое тело –
раствор. Смачивание. Адгезия. Когезия.
Раздел IV. Устойчивость дисперсных систем и микрогетерогенные
системы (2 час.)
Тема 1. Устойчивость дисперсных систем (1,5 час.)
Относительная устойчивость. Факторы устойчивости дисперсных систем. «Расклинивающее давление» Коагуляционные структуры. Тиксотропия.
Конденсационно-кристаллизационные структуры.
Тема 2. Микрогетерогенные системы (0,5 час.)
Определение микрогетерогенной системы. Суспензии. Эмульсии. Пены.
Модуль 2. Гипсовые вяжущие (6 час.)
Раздел I. Материалы и процессы получения гипсовых вяжущих (2 час.)
Тема 1. Классификация, сырье, свойства гипсовых вяжущих (0,5 час.)
Классификация гипсовых вяжущих веществ. Свойства гипсовых вяжущих
веществ. Сырье для производства гипсовых вяжущих.
Тема 2. Физико-химические основы процесса дегидратации CaSO4·2H2O
(1,5 час.)
Равновесие реакции дегидратации CaSO4·2H2O. Кинетика реакции дегидратации CaSO4·2H2O. Механизм процесса дегидратации CaSO4·2H2O.
Раздел II. Технология производства неводостойких гипсовых вяжущих
(2 час.)
Тема 1. Технология производства строительного гипса из природного
сырья (1,5 час.)
Технология производства строительного гипса с использованием котлов непрерывного действия. Технология производства строительного гипса с использованием барабанных дегидраторов. Технология производства строительного
гипса в аппаратах совмещенного помола и термообработки. Технология производства строительного гипса в котлах-дегидраторах кипящего слоя.
Тема 2. Технология производства строительного гипса из отходов промышленности (0,5 час.)
Технология производства строительного гипса из фосфогипса. Технология
производства строительного гипса из синтетического дигидрата сульфата кальция.
Раздел III. Технология производства водостойких гипсовых вяжущих (2
час.)
Тема 1. Производство высокопрочного гипса (1 час.)
Технология производства высокопрочного гипса с дегидратацией и сушкой
материала в раздельных аппаратах. Технология производства высокопрочного
гипса с применением горизонтального автоклава. Технология производства
высокопрочного гипса из фосфогипса. Технология производства высокопрочного гипса в жидких средах.
Тема 2. Производство высокообжиговых гипсовых вяжущих (1 час.)
Исследование процесса получения строительного гипса. Получение высокопрочного гипсового вяжущего. Изучение условий получения высокообжиговых
гипсовых вяжущих. Изучение свойств гипсовых вяжущих. Стандарты. Получение гипсовых вяжущих веществ в лабораторных условиях.
Модуль 3. Известковые вяжущие (4 час.)
Раздел I. Материалы и процессы получения известковых вяжущих (2
час.)
Тема 1. Классификация, сырье, свойства известковых вяжущих (0,5 час.)
Классификация известковых вяжущих. Свойства известковых вяжущих. Сырье для производства воздушной извести.
Тема 2. Физико-химические основы термического разложения карбонатного сырья (1,5 час.)
Термодинамика диссоциации СаСО3. Кинетика процесса диссоциации СаСО3. Механизм процесса диссоциации СаСО3. Влияние примесей на процесс
декарбонизации карбонатного сырья.
Раздел II. Технология производства известковых вяжущих (2 час.)
Тема 1. Технология производства в заводских условиях (1,5 час.)
Технология производства строительной извести в шахтных печах. Пути совершенствования производства строительной извести из известняка. Производство строительной извести по мокрому способу из влажного мела. Технология
производства строительной извести по сухому способу из влажного мела. Технология производства извести из влажного мела в скоростном обжиговом агрегате. Технология производства гидратной и молотой извести. Магнезиальная
известь и ее применение.
Тема 2. Методология получения известковых вяжущих в лабораторных
условиях. (0,5 час.)
Анализ карбонатного сырья. Изучение условий получения строительной извести по мокрому способу. Исследование процесса получения строительной
извести по сухому способу. Получение гидратной извести. Изучение условий
получения гидравлической извести. Получение магнезиальной извести. Cсвойств
известковых вяжущих. Стандарты.
Модуль 4. Портландцемент (6 час.)
Раздел I. Материалы и процессы получения портландцемента (2 час.)
Тема 1. Классификация, сырье, свойства портландцемента (0,5 час.)
Определения, классификация цементов. Стандарты. Свойства портландцемента. Состав портландцемента. Структура цементного клинкера и методы
идентификации фаз. Расчет минералогического состава клинкера и сырьевой
смеси для его получения. Сырьевые материалы. Топливо в цементной промышленности
Тема 2. Физико-химические процессы клинкерообразования (1,5 час)
Общая характеристика твердофазовых реакций. Кинетика твердофазовых
реакций. Минералообразование на стадии твердофазовых реакций. Минералообразование на стадии жидкофазового спекания. Процессы, происходящие в зоне
охлаждения клинкера. Кольцеобразование во вращающейся печи и способы его
предотвращения.
Раздел II. Общая характеристика технологических схем производства
портландцемента. (2 час.)
Тема 1. Технология производства портландцементного клинкера по
мокрому способу (1 час.)
Добыча и транспортировка сырья. Технология приготовления сырьевого
шлама. Обжиг цементного клинкера по мокрому способу.
Тема 2. Технология производства портландцементного клинкера по сухому способу (0,5 час.)
Технология приготовления сырьевой муки. Обжиг цементного клинкера по
сухому способу.
Тема 3. Технологический процесс обжига цементного клинкера из переувлажненного сырья (0,5 час.)
Раздел III. Помол цемента и получение в лабораторных условиях (2 час.)
Тема 1. Помол цемента. (1 час.)
Краткие теоретические основы измельчения. Технология помола цементного
клинкера с добавками по замкнутому циклу.
Тема 2. Методология получения портландцемента в лабораторных условиях. (1 час.)
Расчет, получение и изучение свойств сырьевой смеси для цементного клинкера. Получение цементного клинкера. Исследование процесса помола цемента.
Определение физико-механических свойств Портландцемента.
II. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКОЙ ЧАСТИ КУРСА
Практические занятия (6 час.)
Лабораторные работы - не предусмотрены
Занятие 1. Определение расхода материалов для приготовления цементных композиций определенного объема (2 час.)
1.Определение расхода цемента и воды для приготовления цементной пасты
2. Определение расхода цемента, песка и воды для приготовления цементно песчаного раствора
3. Определение расхода цемента, песка, щебня и воды для приготовления бетона
Занятие 2. Расчет сырьевой смеси для портландцемента (2 час.)
1. Расчет двух компонентной сырьевой смеси;
2. Расчет трех компонентной сырьевой смеси;
3. Расчет четырех компонентной сырьевой смеси;
4. Расчет сырьевой смеси для портландцемента заданного минералогического
состава.
Занятие 3. Расчет сырьевой смеси для клинкерных соединений (2
час.)
1. Расчет сырьевой смеси для двухкальциевого силиката;
2. Расчет сырьевой смеси для трехкальциевого силиката;
3. Расчет сырьевой смеси для трехкальциевого алюмината;
4. Расчет сырьевой смеси для других алюминатов;
5. Расчет сырьевой смеси для четырехкальциевого алюмоферрита;
6. Расчет сырьевой смеси для других алюмоферритов;
7. Расчет сырьевой смеси для двух кальциевого феррита.
III.
КОНТРОЛЬ ДОСТИЖЕНИЯ ЦЕЛЕЙ КУРСА
Типовые задания на зачет (3 семестр)
1.
Первое и второе начало термодинамики Закон Гесса;
2.
Характеристика дисперсных систем и поверхностные явления;
3.
Устойчивость дисперсных систем и микрогетерогенные системы;
4.
Материалы и процессы получения гипсовых вяжущих;
5.
Классификация, сырье, свойства гипсовых вяжущих;
6.
Физико-химические основы процесса дегидратации CaSO4·2H2O;
7.
Технология производства неводостойких гипсовых вяжущих;
8.
Технология производства строительного гипса из природного сырья;
9.
Технология производства строительного гипса из отходов промышленности;
10.
Технология производства водостойких гипсовых вяжущих;
11.
Производство высокопрочного гипса;
12.
Производство высокообжиговых гипсовых вяжущих;
13.
Материалы и процессы получения известковых вяжущих;
14.
Классификация, сырье, свойства известковых вяжущих;
15.
Физико-химические основы термического разложения карбонатного
сырья;
16.
Технология производства известковых вяжущих в заводских условиях;
17.
Методология получения известковых вяжущих в лабораторных усло-
виях.
Типовые задания на зачет (4 семестр)
1. Классификация, сырье, свойства портландцемента;
2. Физико-химические процессы клинкерообразования;
3. Технология производства портландцементного клинкера по мокрому способу;
4. Технология производства портландцементного клинкера по сухому способу;
5. Технологический процесс обжига цементного клинкера из переувлажненного сырья;
6. Методология получения портландцемента в лабораторных условиях.
IV. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Основная литература
1. Минеральные вяжущие вещества: конспект лекций / В.И. Мартынов,
Н.М. Долганин, Л.П. Кочемасова; Тихоокеан. гос. ун-т – Хабаровск: Изд-во
ТОГУ, 2009. – 78 с.
http://lib.dvfu.ru:8080/lib/item?id=chamo:381068&theme=FEFU
2. Механическое оборудование для производства строительных материалов и изделий: учебник для вузов / А. А. Борщевский, А. С. Ильин. – М.:
Альянс, 2009. – 366 с.
http://lib.dvfu.ru:8080/lib/item?id=chamo:676215&theme=FEFU
3. Физическая химия. В 2-х кн: [учебник для вузов]/под ред. К.С. Краснова. Строение вещества. Термодинамика. – М.: Высшая школа, 2001. – 512 с.
http://lib.dvfu.ru:8080/lib/item?id=chamo:334669&theme=FEFU
Дополнительная литература
1. Технология производства строительных материалов: учебник / А. Г.
Комар, Ю. М. Баженов, Л. М. Сулименко – М.: Высшая школа, 1984. – 408 с.
http://lib.dvfu.ru:8080/lib/item?id=chamo:703819&theme=FEFU
2. Строительные машины: справочник. в 2 т. : т. 2 . Оборудование для
производства строительных материалов и изделий / [В. Н. Лямин, М.
Н. Горбовец, И. И. Быховский и др.] ; под общ. ред. М. Н. Горбовца. –
М.: Машиностроение, 1991. – 494 с.
http://lib.dvfu.ru:8080/lib/item?id=chamo:368825&theme=FEFU
3. Курс месторождений неметаллических полезных ископаемых: учебное пособие / В. Ф. Дыбков, А. Е. Карякин, В. Д. Никитин [и др.]; под
ред. П. М. Татаринова. – М.: Недра, 1969. – 472 с.
http://lib.dvfu.ru:8080/lib/item?id=chamo:744972&theme=FEFU
4. Общая технология силикатов: Учебник / Бутт Ю.М., Дудеров Г.Н.,
Матвеев М.А. – М.: Стройиздат, 1976. – 600 с.
http://lib.dvfu.ru:8080/lib/item?id=chamo:328334&theme=FEFU
5. Вращающиеся печи предприятий строительных материалов: учебное
пособие / С. Я. Давыдов, В. А. Пьячев, И. Д. Кащеев [и др.]; науч. ред.
С. П. Детков; Уральский государственный технический университет УПИ. – Екатеринбург: Изд-во Уральского технического университета
- УПИ, 2006. – 351 с.
http://lib.dvfu.ru:8080/lib/item?id=chamo:414472&theme=FEFU