08.06.01 РПУД Методы исследования строительных

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ (РПУД)
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
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 4
лекции 4 час. /0,11 з.е.
практические занятия. - час. / - з.е.
лабораторные работы - 32 час /.0,88- з.е.
всего часов аудиторной нагрузки 36 (час.) /1 з.е.
самостоятельная работа 108 (час.) / 3 з.е.
контрольные работы курсовая работа / курсовой проект - семестр
зачет - семестр
экзамен 4 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 «Методы исследования строительных материалов» 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 изучения данной дисциплины является овладение основными
методами исследования строительных материалов.
Задачи:
− осветить основные направления научно-технического прогресса в области разработки, теоретических основ методов испытаний строительных
материалов и изделий, с целью эффективного применения строительных материалов и изделий в строительстве;
− показать роль науки в создании эффективных методов испытания материалов на образцах до их разрушения, неразрушающие испытания изделий
и конструкций механическими и физическими методами;
− изучить и освоить современных методы лабораторных и производственных испытаний строительных материалов и изделий;
− рассмотреть измерительные приборы и испытательные машины, а
также методы статистической обработки экспериментальных данных;
− выявить тесную связь состава, структуры материалов с их свойствами,
изложить основы получения материалов оптимального состава и строения с
требуемыми техническими характеристиками, конкурентоспособностью и
долговечностью при максимальном комплексном ресурсосбережении;
− показать важную роль стандартизации в повышении качества материалов и изделий.
Интерактивные формы обучения составляют 16 часов и включают в
себя лекции с демонстрацией (10 часа) и анализ конкретных ситуаций (6 часов).
Компетенции выпускника, формируемые в результате изучения
дисциплины:
Общепрофессиональные компетенции:
 ОПК-2 Владение культурой научного исследования в области строительства, в том числе с использованием новейших информационнокоммуникационных технологий
 ОПК-4 Способность к профессиональной эксплуатации современного
исследовательского оборудования и приборов;
 ОПК-5 Способность профессионально излагать результаты своих исследований и представлять их в виде научных публикаций и презентаций;
ОПК-6 Способность к разработке новых методов исследования и их
применению в самостоятельной научно-исследовательской деятельности в
области строительства.
Профессиональные компетенции:
 ПК-1 Способность на практике осуществить выбор сырья и запроектировать состава строительного материала
Требования к уровню усвоения содержания дисциплины
знать:
 основы культуры научного исследования (ОПК-2);
 принципы работы современного исследовательского оборудования и
приборов (ОПК-4);
 основы профессионального изложения результатов научных исследований (ОПК-5);
 основы разработки новых методов экспериментальных исследований
(ОПК-6);
 научные основы комплексного использования сырья, местных сырьевых ресурсов и техногенных отходов для получения материалов строительных изделий и конструкций (ПК-1).
уметь:
 использовать информационно-коммуникационные технологии для проведения научных исследований (ОПК-2);
 осуществлять подбор современного исследовательского оборудования
и приборов в зависимости от задач исследования (ОПК-4);
 профессионально излагать результаты своих исследований в ходе
научных конференций (ОПК-5);
 профессионально представлять свои исследования в виде презентаций
и статей (ОПК-5);
 разрабатывать новые методы теоретических и экспериментальных исследований (ОПК-6);
 применять новые методы исследований в научной деятельности (ОПК6);
 осуществлять выбор сырья и проектирование состава новых строительных материалов, обладающих уникальными функциональными, физикомеханическими, эксплуатационными и технологическими свойствами, оптимальной себестоимостью и экологической чистотой (ПК-1).
владеть:
 технологией моделирования различных технологических процессов
(ОПК-2);
 навыком использования современного исследовательского оборудования и приборов (ОПК-4);
 навыками написания научных статей и создания презентаций для представления результатов исследований (ОПК-5);
 навыками разработки и внедрения новых методов теоретических и экспериментальных исследований (ОПК-6);
 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).
I. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ЧАСТИ КУРСА
МОДУЛЬ 1. Введение в методы исследования строительных
материалов (2 час.)
Раздел I. Основы проведения экспериментальных исследований
строительных материалов (2 час.)
Тема 1. Методы исследования строительных каменных материалов
и изделий. (0,5 час.)
Методы исследования природных каменных материалов и изделий.
Методы исследования керамических материалов и изделий. Методы
исследования минеральных вяжущих веществ.
Тема 2. Методы исследования бетона. (0,5 час.)
Стандартные
методы
исследования.
Нестандартные
методы
исследования. Контроль качества бетонной смеси.
Тема 3. Неразрушающие методы исследования строительных
материалов и изделий. (0,5 час.)
Методы исследования в конструкциях методом местных разрушений.
Неразрушающие методы исследования бетона приборами механического
действия. Электронно-акустические метода исследования материалов и
конструкций. Электромагнитные методы оценки качества материалов и
конструкций.
Тема 4. Методы исследования строительных материалов с учетом
условий эксплуатации. (0,5 час.)
Методы исследования строительных материалов и изделий в водной
среде. Методы исследования строительных материалов и изделий на
морозостойкость.
Методы
исследования
строительных
материалов
характеризующих их поведение в условиях пожара.
МОДУЛЬ 2. Обобщение и заключение по методам исследования
строительных материалов (2 час.)
Раздел
I.
Обобщение
полученных
знаний
проведения
экспериментальных исследований строительных материалов (2 час.)
Тема 1. Обобщение методов исследования (1 час.)
Систематизация методам исследования строительных материалов.
Взаимосвязь методов в количественном и качественном взаимоотношении,
уточнение результатов по уровням исследования строительных материалов.
Тема 2. Возможность проведения исследования (0,5 час.)
Возможность проведение отдельных экспериментальных исследований
на кафедре, в вузе, городе, крае, Дальневосточном регионе. Необходимость
междисциплинарного подхода в исследованиях.
Тема 3. Дальнейшее развитие экспериментальных исследований
строительных материалов (0,5 час.)
Проблемы и особенности сопоставление собственных результатов и
результатов исследования, проведенных другими авторами. Постановка
вопроса о достоверности и воспроизводимости результатов. Влияние
развития науки и техники на базу методов исследования строительных
материалов.
II. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКОЙ ЧАСТИ КУРСА
Практические занятия - не предусмотрены
Лабораторные работы (32 час.)
Занятие 1. Определение химического состава вяжущих веществ и сырьевых материалов для их производства (2 час.)
1. Химический анализ портландцемента, известняка, извести, гипса, глины;
2. Определение титра портландцементной сырьевой смеси;
3. Определение кремнеземистых добавок в цементе;
4. Определение добавок доменного гранулированного шлака в цементе;
5. Определение карбонатных добавок в цементе;
6. Определение гипса в цементе;
7. Определение свободной окиси кальция в цементе;
8. Определение свободной окиси магния в цементе;
9. Определение несвязанного гипса в затвердевшем цементе.
Занятие 2. Определение минералогического состава портландцемента
(2 час.)
1. Определение минералов в портландцементном клинкере методом рационального химического анализа;
2. Определение силикатов кальция;
3. Определение окиси кальция, связанной в силикатах;
4. Определение свободной окиси кальция;
5. Определение окиси кальция, связанной с серным ангидритом;
6. Определение кремнезема, связанного в силикатах;
7. Определение содержания двухкальцевого и трехкальцевого силикатов
в клинкере;
8. Определение трехкальцевого алюмината;
9. Расчет минералогического состава портландцементного клинкера.
Занятие 3. Определение степени дисперсности (2 час.)
1. Ситовой анализ. Доступность и ограниченность методики;
2. Определение удельной поверхности методом воздухопроницаемости;
3. Седиментационный анализ;
4. Сепарационный анализ;
5. Определение удельной поверхности по методу низкотемпературно адсорбции азота.
Занятие 4. Физико-механические методы испытаний вяжущих веществ (2 час.)
1. Общие указания по производству физических и механических испытаний цементов;
2. Определение вида цемента, удельного веса, объемного веса, текучести
шламов;
3. Определение нормальной густоты и сроков схватывания гидравлически
вяжущих веществ;
4. Испытание на равномерность изменения объема гидравлических вяжущих веществ;
5. Определение водоотделения, усадки и набухания, трещиностойкости,;
6. Определение склонности к образованию высолов, контракции, водопроницаемости, воздухостойкости.
Занятие 5.Испытание прочности вяжущих веществ (2 час.)
1. Методика определение прочности;
2. Инструменты и испытательные машины;
3. Приготовление образцов и проведение испытания;
4. Ускоренное определение марки цементов;
5. Испытание активных тонкодисперсных минеральных добавок;
Занятие 6. Методы определения стойкости и долговечности (2 час.)
1. Испытание стойкости против истирания;
2. Испытание на морозостойкость;
3. Испытание на удар;
4. Испытание прочности сцепления.
Занятие 7.Методы определения термических свойств (2 час.)
1. Коэффициент линейного расширения;
2. Метод горизонтального кварцевого дилатометра;
3. Температурные деформации цементного камня.
Занятие 8. Испытание стойкости цементов по отношению к различным видам коррозии (2 час.)
1. Метод измерения прочности при погружении образцов в агрессивны
растворы;
2. Метод измерения деформации плиток при хранении в агрессивных растворах;
3. Метод измерения длины образцов при хранении в агрессивных растворах;
4. Метод взбалтывания измельченного образца затвердевшего цемент с
агрессивными растворами;
5. Метод фильтрации агрессивных растворов через затвердевший образец;
6. Метод фильтрации агрессивных растворов через измельченный образе
затвердевшего цемента.
Занятие 9. Дифференциально-термический и термовесовой анализ (2
час.)
1. Дифференциально-термический анализ;
2. Качественный фазовый анализ;
3. Количественный фазовый анализ;
4. Термовесовой метод фазового анализа;
5. Газоволюметрический метод фазового анализа;
6. Специальные методы термического анализа.
Занятие 10. Микроскопический анализа (2 час.)
1. Устройство поляризационного микроскопа;
2. Устройство металлографического микроскопа;
3. Подготовка материалов для микроскопического исследования;
4. Измерения, производимые с помощью микроскопа;
5. Сырьевые материалы, минералы портландцементного клинкера и глиноземистого цемента, шлаки, футеровочные материалы;
6. Продукты гидратации вяжущих веществ;
7. Заполнители в растворах и бетонах;
8. Изучение твердых тел методом реплик;
9. Определение содержания свободных окиси кальция и гидрата окис
кальция;
10. Определение микротвердости;
11. Методы специального микроскопического анализа.
Занятие 11. Методы электронной микроскопии (2 час.)
1. Принцип действия электронного микроскопа;
2. Методы исследования под электронным микроскопом;
3. Техника приготовления препаратов для исследования;
4. Повышение контрастности изображения и выбор оптимального увеличения;
5. Электронно-микроскопические исследования материалов;
6. Специальные методы электронно-микроскопического анализа.
Занятие 12. Рентгеноструктурный анализ (2 час.)
1. Рентгеновские установки;
2. Методы рентгеновского структурного анализа, использующего регистрацию лучей на фотопленке;
3. Метод рентгеновского структурного анализа с ионизационной регистрацией излучения;
4. Применение рентгеновского анализа для исследования вяжущих материалов;
5. Локальный рентгеноспектральный анализ;
6. Электронографический анализ;
7. Другие методы рентгеновского анализа.
Занятие 13. Спектральный анализа (2 час.)
1. Эмиссионный спектральный анализ;
2. Метод пламенной фотометрии;
3. Молекулярный спектральный анализ;
4. Электронный парамагнитный резонанс.
Занятие 14. Калориметрические метод (2 час.)
1. Суть калориметрического метода;
2. Инструменты, приборы, пробоподготовка.;
3. Определение теплоты образования соединения;
4. Определение теплоты гидратации вяжущих веществ.
Занятие 15. Методы определения пористой структуры материалов (2
час.)
1. Методика определение пористости;
2. Инструменты, приборы, пробоподготовка.;
3. Определение объемного веса;
4. Определение пористости методом ртутной пирометрии.
5. Определение пористости методом BET на приборе «Сорби».
Занятие
16.
Методы
определения
структурно-чувствительных
свойств жидкостей и пластично-вязких систем (2 час.)
1. Определение вязкости предельного напряжения сдвига;
2. Определение поверхностного натяжения;
3. Определение пластической прочности;
4. Определение электропроводности;
5. Определение водородного показателя.
Пятое и шестое занятие проходит с использованием метода активного
обучения – анализ конкретных ситуаций (case-study). Метод анализа
конкретных ситуаций развивает способность к анализу реальных научных
задач. Сталкиваясь с конкретной задачей, аспирант должен определить: в чем
заключается проблема, предложить методы решения данной задачи. Этот
опыт незаменим в последующей самостоятельной научной деятельности.
III.
КОНТРОЛЬ ДОСТИЖЕНИЯ ЦЕЛЕЙ КУРСА
Типовые вопросы на экзамен:
1. Определение химического состава вяжущих веществ и сырьевых материалов для их производства
2. Определение минералогического состава портландцемента
3. Определение степени дисперсности
4. Физико-механические методы испытаний вяжущих веществ
5.Испытание прочности вяжущих веществ
6. Методы определения стойкости и долговечности
7. Методы определения термических свойств
8. Испытание стойкости цементов по отношению к различным видам
коррозии
9. Дифференциально-термический и термовесовой анализ
10. Микроскопический анализа
11. Методы электронной микроскопии
12. Рентгеноструктурный анализ
13. Спектральный анализа
14. Калориметрические метод
15. Методы определения пористой структуры материалов
16. Методы определения структурно-чувствительных свойств жидкостей
и пластично-вязких систем
IV. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Основная литература
1. Микроструктура материалов. Методы исследования и контроля: учеб.
пособие; пер. с англ. / Д. Брандон, У. Каплан – М.: Техносфера, 2006. – 384 с.
https://lib.dvfu.ru:8443/lib/item?id=chamo:353198&theme=FEFU
2. Испытания материалов: учебное пособие / С. Ю. Быков, С. А. Схиртладзе. – Старый Оскол.: ТНТ, 2009. – 136 с.
http://lib.dvfu.ru:8080/lib/item?id=chamo:382505&theme=FEFU
3. Современные химические методы исследования строительных материалов: учебное пособие / В. Н. Вернигорова, Н. И. Макридин, Ю. А. Соколова.
– М.: АСВ, 2003. – 223 с.
http://lib.dvfu.ru:8080/lib/item?id=chamo:394643&theme=FEFU
4. Микроскопические методы исследования материалов / Э.Р. Кларк, К.Н.
Эберхардт; пер. с англ. С.Л. Баженова – М.: Техносфера, 2008. – 376 с.
http://lib.dvfu.ru:8080/lib/item?id=chamo:353288&theme=FEFU
Дополнительная литература
1. Лабораторные испытания строительных материалов и изделий: учебное
пособие / Л. Н. Попов. – М.: Высшая школа, 1984. – 168 с.
http://lib.dvfu.ru:8080/lib/item?id=chamo:684834&theme=FEFU
2. Лабораторный практикум по общему курсу строительных материалов:
учебное пособие / В. А. Воробьев. – М.: Высшая школа, 1978. – 246 с.
http://lib.dvfu.ru:8080/lib/item?id=chamo:670480&theme=FEFU
3. Методы физико-химического анализа вяжущих веществ : учебное пособие для химико-технологических специальностей вузов / В. С. Горшков, В.
В. Тимашев, В. Г. Савельев. – М.: Высшая школа, 1981. – 335 с.
http://lib.dvfu.ru:8080/lib/item?id=chamo:663744&theme=FEFU
4. Физико-механические испытания строительных материалов: Учебник.
– М.: Высшая школа, 1989. – 239 с.
http://lib.dvfu.ru:8080/lib/item?id=chamo:316223&theme=FEFU