Будівельні матеріали: скло, кераміка, бетон, цемент

Тема. Будівельні матеріали: скло, кераміка, бетон, цемент.

Мета. Ознайомити учнів з найважливішими будівельними матеріалами, що виробляє силікатна промисловість: скло ( віконне, хімічне, кришталеве, кварцове), кераміку, цемент, бетон (шлакобетон, залізобетон).

             Охарактеризувати можливості застосування цих матеріалів у народному господарстві.

Закріпити вміння розв’язувати розрахункові задачі на розчини, домішки.

Розвивати навички проведення експериментальної роботи та додержання правил техніки безпеки.

Формувати навички розумової й творчої діяльності, загальнолюдські моральні цінності.

Виховувати почуття товариськості, навички спільної роботи, гуманістичні риси особистості, національну свідомість учнів.

 

Тип уроку. Прес-конференція.

 

Обладнання. Колекція «Будівельні матеріали», вироби зі скла, хімічний посуд зі скла, керамічні, фарфорові, фаянсові вироби.

 

Реактиви. Цемент, вода, пісок, гравій, сода, поташ.

 

Девіз: Посіяне на полі науковому зійде на користь народу.

 

                                                                                                 Д. І. Менделєєв

Хід уроку

 

І. Організаційна  частина

 

Психологічна розминка

Учитель. Для того щоб ефективніше організувати нашу роботу на сьогоднішньому уроці, давайте визначимо емоційний стан кожного з нас та всього класу в цілому. Для цього підніміть картку червоного кольору, якщо настрій у вас радісний; жовтого—приємний; синю—сум; білу—важко сказати.

(На столах у дітей лежить табличка)

Емоційний стан

Колір

Емоційний стан

Червоний

Радісний

Жовтий

Приємний

Синій

Сумний

Білий

Важко сказати

 

ІІ. Актуалізація чуттєвого досвіду

Кожна людина живе в затишному будинку, зведеному батьками. Мине час, і ви будете випускниками школи, університетів, академій, технікумів, училищ, висококваліфікованими спеціалістами.

Ви матимете власну родину й постане запитання:

ü Як побудувати власний будинок з родинним теплом?

ü Які будівельні матеріали необхідні для будівництва і в якій кількості?

Будинок: довжина—10м, ширина—7м, висота—3м.

Необхідні будівельні матеріали: цегла, скло, деревина, пісок, глина, цемент, а також кошти, бажання, віра в те що збудуєш.

Давайте з’ясуємо, яка промисловість забезпечить нас будівельними матеріалами.

Продукція силікатної промисловості

Кераміка

Скло

В’яжучі матеріали

Будівельна: цегла, черепиця, труби.

Облицювальна: плитка, кахлі, цегла для зовнішнього оздоблення будинків.

Вогнетривка: цегла, тиглі, реторти, ливарні форми.

Тонка: посуд із порцеляни й фаянсу, художні вироби, раковини, умивальник.

Спеціальна: вироби для радіо- й авіапромисловості, прилад обування.

 

Господарчі й технічні вироби зі скла для електро-, радіо-, теле- й відео промисловості.

Вироби для виготовлення оптичних приладів.

Хімічний та господарський посуд.

Кварцове скло, кришталь, розчинне скло.

Скловолокно й піноволокно.

Цемент, бетон, залізобетон, шлакобетон, пінобетон.

 

ІІІ. Вивчення нового матеріалу

 

1. Силікатна промисловість

Виробляє кераміку, скло й в’яжучі матеріали.

 

Прес-конференція

Історик з дослідження виробництва кераміки в Україні. Керамічна промисловість в України почала розвиватися ще наприкінці ХІХ століття. Першим став до ладу в 1901 році завод у Слов’янську, що виготовляв будівельну плитку, пізніше—Харківський керамічний, а в 1909 році у Славуті—фаянсовий завод, який виготовляв господарський посуд. У 1935 році став до ладу Артемівський кераміко-трубний завод., у 1968 році—Донецький каменеливарний, у 1956 році—Львівський керамічний, у 1958 році—Ясинуватський завод металевих плиток та інші. Сьогодні Слов’янський комбінат—найбільше з керамічних підприємств, на якому виробляється 250 видів виробів із порцеляни, фаянсу та іншої кераміки, які експортуються в різні країни світу.

 

2. Будівельна глиняна цегла

  • Сировина для виробництва цегли.
  • Технологія виробництва цегли.

Сировина для виробництва цегли:

–         глина—каолініт Al2O3  2SiO2  2H2O

–         пісок—SiO2

–         сполуки Феруму(ІІІ)—червоне забарвлення

Технолог з виробництва глиняної цегли. У змішувачах глину перемішують із піском і зволожують. Утворюється однорідна маса—заміс. Його подають для формування цегли до завантажувального бункера стрічкою пресу. З бункера маса надходить у робочий циліндр преса. Відбувається додаткове перемішування до ущільнення маси, що у вигляді стрічки рухається до різальної машини й розрізається на цеглу. Сформовану цеглу-сирець просушують у природних умовах повітрям або в різних сушарках. Під час випалювання цегла проходить послідовно зони підігрівання, випаровування й охолодження.

 

Обчислимо, скільки необхідно цегли на наш будинок:

бічна поверхня будинку:

2 х 2 х 7 = 42

2 х 3 х 10 =60

Разом: 102м2

На 1м2 використовується 70—72 цеглини.

На наш будинок необхідно: 7350 цеглин.

Народознавець Опішнянського заводу керамічних виробів. Опішнянський завод художніх виробів і художньої кераміки випускає посуд, ляльки, забавки, які користуються попитом як в Україні, так і за її межами.

 

3. Виробництво скла

а)Історія скляної промисловості

Історик дослідження скляної промисловості в Україні. Винайдення скла губиться в далекому минулому й овіяне, як і винайдення вогню, легендами.

   За переказом Плінія Старшого, відкриття відбулося за таких обставин. Фінікійські купці, які везли на кораблі з Єгипту соду, пристали до пустельного берега річки Белу. Не знайшовши каменів, щоб підкласти під свої котли для приготування їжі, вони використали брили соди. Вогонь, який розпалили купці під котлами, виявився настільки сильним, що сода розплавилася і прореагувала з річковим піском. Так утворилося перше скло.

Скляні заводи України тих часів і до початку ХХ ст.. являли собою невеликі підприємства, переважно кустарного типу. Вони працювали за повної відсутності механізації. На Констянтинівському дзеркальному заводі була встановлена парова машина, яка приводила в дію апарати для шліфування й полірування скла. Для виробництва скла використовували місцеву сировину. І все ж таки, незважаючи на дуже низький рівень виробництва, продукція відзначалася високою якістю, чому сприяло мистецтво майстрів.

 

б)Сировина

  • SiО2—кварцовий пісок
  •  Na2СО3—сода
  • СаСО3—вапняк

 

в)Хімізм процесу

Na2CO3+SO2= Na2SiO3+CO2

CaCo3+SiO2= CaSiO3+ CO2

Na2SiO3+CaSiO3+4SiO2= Na2O  CaO  6SiO2

ü Скло звичайне віконне сплавляють у масу, яка охолоджується.

ü Тугоплавке скло: К2СО3 (замість Na2СО3)   K2O  CaO  6SiO2

ü Кришталеве скло: K2O  PbO  6SiO2

ü Кварцове скло: SiO2—лабораторний посуд, не змінюється в об’ємі під час нагрівання, не пропускає ультрафіолетові промені.

 

г)Технологія виробництва скла

Хімік-технолог з виробництва скла. Варіння скла—це процес розпалення шихти до утворення однорідної скломаси. При цьому відбуваються складні фізико-хімічні процеси.

   Схематично процес варіння скла можна уявити так: унаслідок нагрівання шихти в скловарній печі починається реакція між содою й силіцій(ІV) оксидом:

Na2CO3+ SiO2= Na2SiO3+CO2

Вапняк, сода розкладаються на оксиди:

CaCО3=CaO+CO2

Na2CO3 = Na2O+CO2

Утворені оксиди Кальцію й Натрію, сполучаючись із силіцій(ІV) оксидом, перетворюються на силікати:

Na2O+SiO2 =Na2SiO3

CaО +SiO2= CaSiO3

Одночасно відбуваються утворення з вапняку й соди подвійної солі Кальцію й Натрію:

CаCО3 +Na2 СO3= Na2Са(СO3)2

Утворена подвійна сіль карбонатної кислоти також реагує із силіцій(ІV) оксидом за реакцією:

Na2Ca(CO3)2 +2SiO2= Na2SiO3 +CaSiO3+ CO2

Після завершення хімічних реакцій розплавлена скломаса ще не зовсім однорідна й містить бульбашки повітря й СО2 . Вона самопливом переміщується в зону освітлення з температурою 15000С. тут в’язкість скломаси зменшується, унаслідок дифузії вирівнюється її склад, видаляються бульбашки повітря й карбон (ІV) оксиду, скломаса освітлюється. Далі вона переміщується в басейн виробки, охолоджується до 12000С, унаслідок чого ця в’язкість зростає. Звідси її беруть для виготовлення виробів. Продуктивність ванної печі—до 300т на добу.

Основна властивість будь-якого скла полягає в тому, що воно переходить із рідкого стану у твердий не відразу, а поступово загусає в міру остигання аж до повного затвердіння. На цій властивості скла ґрунтується технологія виробництва листового скла і скловолокна. Обробку й формування скла здійснюють способами дуття, лиття, пресування, штампування, прокатування, витягування. Одержані скляні вироби піддають повільному перехолодженню для зняття внутрішніх напруг.

 

На будинок скла необхідно: 15м2.

2=10кг

Цегли: 7350 штук.

Для з’єднання цегли необхідний зв’язувальний матеріал—цемент.

 

4. Виробництво цементу

а) Історія виробництва цементу

Історик з дослідження розвитку виробництва цементу в Україні. Цементна промисловість України бере свій початок із трьох Амаросіївських цементних заводів, які стали до ладу 1890, 1896, 1913 рр. як сировина тут використовується мергель. У наступні періоди, аж до

1928 року, нові цементні заводи не будувалися. Лише відновлювалися старі—Краматорський, Дніпропетровський. Розвиток промислового будівництва вимагав збільшення випуску цементу. Були збудовані нові цементні заводи—Харківський і Дніпродзержинський (1934), Єнакіївський (1938). Під час фашистської окупації всі заводи були зруйновані. Після звільнення України першими почали видавати продукцію Амаросійські заводи, відбудовувалися й рекомендувалися всі інші, поступово стали до ладу нові цементні заводи—Миколаївський (1950), Криворізький (1952), Новоамаросійський (1952), Новоздолбунівський (1956), Балакліївський (1963). В останні десятиліття в цементній промисловості з’явилися агрегати великої одиничної потужності, 150-метрові обертові печі потужністю 70т цементного клінкеру на годину. Нині впроваджуються печі довжиною 230м і діаметром 7м, потужність яких становить 125т/год. Проводяться роботи із застосування там обчислювальної техніки, телебачення, засобів автоматизації. Здійснюється комплексна механізація трудомістких процесів розвантаження сировини й навантаження цементу, упроваджується транспортування сировини гідравлічним способом. Планується комплексне використання нефелінів Приазов’я для виробництва цементу, глинозему й соди. Досліджуються нові способи випалювання клінкеру в пилоподібному стані в циклонних та інших печах, виробництва спеціальних і кольорових цементів.

 

в)Сировина

  • CaCO3—вапняк
  •  Al2O3  2SiO2  2H2O—глина

 

 

в)Хімізм процесу

  • Зневоднення каолініту—глини: Al2O3  2SiO2  2H2O

Al2O3  2SiO2 + 2H2O

  • Розкладання вапняку CaCO3: CaCO3 = CaO3+ CO2
  • Утворення силікатів Кальцію, алюмосилікатів Кальцію:

CaO + SiO2 = Ca SiO3        Al2O3 + 3SiO2 = Al2 (SiO3)3

  • Речовини спікаються, після охолодження їх перемелюють.

 

г) Технологія виробництва цементу

   Хімік-технолог з виробництва цементу. Це сірий порошок алюмосилікату Кальцію, який під час зволоження хімічно зв’язує воду і твердне в кам’яну масу. Оскільки для тужавіння цементу не потрібний вуглекислий газ, його можна використовувати для будівельних робіт під водою. Найцінніших за міцністю—портландцемент (назва походить від англійського міста Портленда, де його вперше почали виробляти).

   Сучасна обертова піч для виробництва цементу являє собою стальний барабан до 185м завдовжки, діаметром близько 5м, футерований вогнетривкою цеглою. Шлам безперервно подається у верхню частину печі. З протилежного боку через форсунку в піч надходить паливо і вентилятором вдувається повітря. Розріджені топкові гази рухаються назустріч шламу й нагрівають його у верхній частині печі до 1000С. з нього починає випаровуватись вода. Перемішуючись, шлам потрапляє в зону підігрівання (400—5000С), де мінерали починають розкладатися з виділенням води: Al2O3  2SiO2  2H2O =  Al2O3  2SiO2 + 2H2O

У зоні випалювання (900—10000С) розкладаються вапняк і глина на оксиди: CaCO3 = CaO3+ CO2           Al2O3  2SiO2  = Al2O3 + 2SiO2

З підвищенням температури до 1200—13000С утворені оксиди (CaO, SiO2, Al2O3, Fe2O3 та інші) реагують між собою:

CaO + SiO2 = CaSiO3

CaO + Al2O3 = Ca (AlO3)3

   Утворюється суміш складних сполук(силікатів і алюмосилікатів Кальцію), з яких складається цемент. У нижній частині печі за температури 14500С утворюється цементний клінкер—спечена суміш сполук у вигляді гранул сірого кольору. Для з’єднання 450 цеглин на будівництві використовується 100кг цементу.

 Висновок. Для зведення будинку необхідно:

  •  цегли—7350 штук;
  • скла—15 м2 =150кг;
  • цементу—1700кг.

5. Робота з підручником.

ІV. Закріплення знань учнів

Робота в парах

Процес сучасного виробництва забезпечує чітку, погоджену роботу людей різних спеціальностей.

Група 1

Вас призначили директором заводу з виробництва скла. Організуйте роботу таких відділів:

 

ü відділ раціонального використання природних ресурсів;

ü відділ технології виробництва цементу;

ü відділ традиційного й перспективного використання цементу.

Доручіть відділу технології виробництва цементу обчислити, скільки необхідно сировини для виробництва 1700кг, якщо витрати виробництва становлять 10%.

Група 2

Ви директор навчально-виробничого комбінату сучасного скляного заводу. Підготуйте спеціалістів:

ü технолога варки скла;

ü вироблення скляних виробів—витягування, прокат, видування, пресування, відливка;

ü з хімічного аналізу скла на відсутність силікатів Натрію.

Доручіть відділу технології виробництва обчислити, скільки необхідно сировини для виробництва 15м2 скла, якщо 1м2 важить 10кг, а вихід від теоретичного можливого становить 80%.

Група 3.

Закінчіть речення.

  • Зі скла виготовляють деталі оптичних приладів…
  • Цемент являє собою сірий порошок, який складається…
  • Сировиною для виробництва звичайного скла є…
  • Для виготовлення цементу як сировину використовують…
  • Для виробництва кришталю використовують…

Знайдіть помилку.

 

  • Силікатна промисловість виробляє кераміку, скло, цемент і синтетичні високомолекулярні полімери
  • M(SiO2) = 62г/моль
  • На Більській горі є поклади каолініту й вапняку.
  • Кришталеве скло відрізняється від віконного лише зовнішнім виглядом, а не хімічним складом.
  • Із чистого піску виробляють тугоплавке скло, яке застосовується в оптиці для виготовлення лінз і призм.
  • Зі скла виготовляють товсті (тонкі) скляні нитки, із яких виробляють скловолокно і тканини.
  • Основним будівельним матеріалом є цемент, бетон, пісок.

 

Сьогодні на уроці ми ознайомилися й обчислили кількість будівельних матеріалів для спорудження нашого будинку. Бажаю, щоб мрії збулися!

V. Домашнє завдання.

Зробити рекламу будівельних матеріалів.

ЗАВАНТАЖИТИ

Для скачування файлів необхідно або Зареєструватись

Урок 16 (88.5 KiB, Завантажень: 33)

ЗАВАНТАЖИТИ

Для скачування файлів необхідно або Зареєструватись

16 (278.0 KiB, Завантажень: 14)

завантаження...
WordPress: 22.91MB | MySQL:26 | 0,324sec