«Минеральные вяжущие материалы".
план-конспект урока

Ход урока.

1. Организационный момент.

Здравствуйте ребята! Итак, мы начинаем урок по разделу «Вяжущие». Тема нашего урока: «Минеральные вяжущие материалы».

Вводное слово учителя.

В наше время невозможно представить жизнь людей без зданий и сооружений. Первый вопрос, который стоит перед проектировщиками, а затем перед строителями – из какого материала он будет строить здание. Обычно используют доступный материал, который отвечает всем требованиям: прочность, польза, красота. Как вы думаете, из какого материала можно изготовить здание? А с помощью чего происходит связывание таких материалов в единое целое?

Современное строительство трудно представить хотя бы без 1-го из 4-х основных вяжущих, потому что отделочные работы обязательны, а без вяжущих, на основе которых изготавливаются различные сухие смеси, без цементов вообще никакого строительства быть не может, а известь съиграла большую роль при строительстве многих старинных дворцов, где известь соединяясь с яйцом применяли в виде раствора для стен Московского кремля.

 Группа условно разделана на 3 бригады, в каждой бригаде есть бригадир, он и будет выставлять каждому члену бригады оценки, на стройке бригадир очень значительная фигура все качество и технический процесс находятся у него под контролем. Первый практический опыт покажут сегодня и наши бригадиры: 1 бригадир – Виктория, 2 бригадир - Эдуард, 3 бригадир – Вадим. И кто знает, может среди вас сидят будущие директора строительных фирм, или владельцы крупных строительных магазинов.

Кто первый придумал применять вяжущее, никто сегодня с точностью не скажет. Только известно, что таким секретом владели еще древние римляне. На склонах Везувия они брали вулканический песок, увлажняли его – и через несколько недель масса эта превращалась в скалообразную породу. Песок с Везувия шел обычно на сооружение гаваней - римляне знали, что морская вода не только не размывает их рукотворную скалу, но делает ее даже прочнее.

Песок с Везувия назвали битумом. Чтобы экономить это первое в истории вяжущее, в битум стали добавлять кусочки обычного камня, и назвали эти добавки цементумом. Шли годы. И практически был утрачен способ изготовления искусственного камня. Но римский опыт не исчез бесследно. В античной литературе остались записи о чудесном песке с Везувия, советы, как его использовать. Нашлись и читатели древних книг. Потихоньку «бетум» и «цементус» снова стали возвращаться к людям. До наших времен дошли и остались в привычном, нам смысловом значении: бетон - водная смесь вяжущего с заполнителем и цемент - вяжущее.

Строительным минеральным вяжущим называют порошкообразные материалы, которые при смешивании с водой создают пластичную массу, которая легко формуется и постепенно твердеет до скалообразного состояния.

 В зависимости от отношения затвердевшего вяжущего к воде различают:

а) воздушные вяжущие - имеют способность твердеть и сохранять свою прочность лишь в воздушной среде. При намокании они утрачивают свою прочность. К этой группе относят глину, гипс, воздушную известь.

б) гидравлические - могут твердеть и сохранять свою прочность, как на воздухе, так и на воде. Для эффективного протекания процесса твердения необходимо, чтобы в твердеющем материале постоянно была влага, иначе процесс твердения останавливается. К ним относят гидравлическую известь, портландцемент и его разновидности.

Задание: «Мозговая атака».

Глина.

Глина - видимо первое вяжущее, использованное человеком в быту. С глиной было просто обращаться: затворил водой, нанес раствор куда следует - при кладке печей, обмазке дома и т.п. - и жди, пока подсохнет. Из глины делают кирпичи, посуду, изготовливают керамические трубы, электрические изоляторы, цемент. Это вещество бывает различных видов и цветов. Глина обладает важными свойствами — пластичностью, водооупорностью, крепкостью в обожженном виде.

С давних времен человечеству известны целебные свойства глины. В IV веке до н.э. врач Гиппократ писал о пользе белой глины. Уже тогда при лечении кожных заболеваний её использовали как наружно так и внутрь. Как оказалось на этом ценном продукте не живут бактерии, она поглощает и выводит вредные токсины, загрязнение. Уникальные лечебные свойства глины объясняются еще и богатыми минеральными свойствами. В одних видах содержится много кремния в других алюминия или марганец. Кроме того, часто в число входит золото, серебро, медь, цинк, магний, железо и другие элементы таблицы Менделеева. Все эти вещества и обуславливают противовоспалительный, антисептический стимулирующий, отбеливающий и очищающий эффекты. В древней Месопотамии на глиняных табличках писали тексты. Если глину перемешать с соломой и песком, получается строительный материал — саман. Из саманных кирпичей было построено много зданий в древнем Вавилоне, в том числе и вавилонская башня. Глина входит в состав фарфора, а в древние времена эта посуда ценилась на вес золота. Многие бабушки и дедушки до сих пор помнят, как при помощи накаленного в печи красного кирпича лечили радикулит. В истории известны случаи, когда люди питались глиной. А на Руси глину применяли для стерилизации молока. В посуду с молоком помещали одну ложку глины, и молоко не прокисало в течение нескольких дней даже в жару. А вот египтяне применяли глину для бальзамирования. Они уже тогда знали, какими сильными антибактериальными свойствами она обладает. Ведь глина содержит радий, а он выводит из нашего организма все вредные вещества.

Как здесь не припомнить Библию или Коран, в которых упоминается, как Бог взял глину, слепил из неё человека, вдохнул в неё частичку свою - искорку душу человеческую, и стал человек живым. Но знаете ли вы, что имя первого человека – Адам, не случайно переводится с древнееврейского языка, как „красная земля” или  же просто „глина”?

Мы поговорили с Вами о глине и применении ее в жизнедеятельности человека. Глина это  самое распространённое и доступное полезное ископаемое. Легкое в обработке, не требующее больших финансовых затрат и широко применяется в жизнедеятельности человека.

 Известь

Известью люди начали пользоваться еще в древние времена. Например, при раскопках в Турции были обнаружены фундаменты из известняка, которым 14 000 лет! Прежние жители современной Иордании покрывали стены и полы в своих домах известковой штукатуркой около 10 000 лет назад. Пирамида Хеопса, построенная из известняка, появилась около 3000 лет  до н.э. Примерно в это же время начали удобрять известью орошаемые поля.  500 лет до н.э. известь и известняковый раствор применялись при строительстве Великой Китайской стены.

Как вы думаете, почему в старину почти все помещения белили известью, а не мелом? Одни говорят - это было модно, другие – потому что ничего другого не было. И те и другие частично правы. В 17-18 веках известь была чуть ли не единственным вяжущим, с помощью которого строили дома и храмы, поэтому её было в предостаточном количестве. Простой человек не мог себе позволить построить дом из камня и извести, но побелить – вполне было можно.

В те далёкие времена люди очень дорожили своим здоровьем, поскольку обратиться к врачу мог себе позволить далеко не каждый, да и не всегда это помогало. Антибиотиков раньше не было, и различные эпидемии были довольно частым явлением. Известны случаи, когда эпидемии уничтожали целые города. Гашенная известь работает как естественный очиститель воздуха, поглощает углекислый газ и благодаря щелочной среде уничтожает патогенные микроорганизмы.

Исходным сырьем для получения извести как вяжущего, служит природный камень - известняк. Его обжигают и получают так называемую, известь-кипелку. Строители хорошо с ней знакомы. Её в виде белых комков привозят на площадки, чтобы потом затворить водой и получить известковое тесто или молоко - исходное сырье для известковых растворов.

В процессе обжига известняка из него удаляется углекислый газ, который восстанавливается в процессе эксплуатации, то есть гашенная известь всегда стремится к возвращению в своё первоначальное состояние камня известняка. Благодаря этому свойству известь до XIX века была единственным вяжущим материалом для строительства зданий. В строительную известь для плавности процесса схватывания добавляли различные  добавки органического происхождения, в древнем Риме это были свиное сало и свернувшаяся кровь различных животных, отсюда и пошло выражение «строить на крови», ничего общего с человеческими жертвами оно не имеет.   А вот при строительстве православных храмов вместо крови и жира добавляли птичьи яйца. Так как применение крови и жира в строительстве, церковь осуждала.

Известняки и известь — это строительный материал, за которым большое будущее. Люди всегда тянулись к здоровой среде и безопасном жилье, поэтому со временем они откажутся от синтетических материалов и вернуться к сооружениям из естественных материалов. Широкое применение известняков и извести в металлургии, производстве стекла, дорожном строительстве, сельском хозяйстве, пищевой промышленности и водоочистных технологиях делает эти материалы одним из главных ресурсов здорового и продуктивного развития человечества.

Гипс

Ещё одно широко распространенное вяжущее - гипс. Получают гипс тоже из природного камня. Его измельчают, нагревают, просеивают. Разная температура нагрева, степень помола дают возможность получить разное вяжущее. Если нагревают гипс до 150-200° С и просеивают через сито с 400 отверстиями на 1 см2, получают алебастр. Раствор -  алебастра самый быстросхватывающийся, для начала его твердения достаточно 5 минут. Но полученное изделие непрочное.

Чтобы получить формовочный гипс (из которого делают  листы сухой штукатурки) нужен более тонкий помол. Здесь используют сито, в котором на 1см2. приходится 900 отверстий. Но кроме того, существуют и другие виды гипса – все дело в температуре обжига природного камня. Обжиг при 200-300°С дает гипс с меньшим сроком твердения, чем у алебастра, но при затвердении масса обладает более высокой прочностью.

При 800-1000°С начинает образовываться медицинский или архитектурный гипс. Он очень медленно схватывается, но дает плотную и крепкую массу.

Гипс - один из самых древних строительных материалов. Его белый цвет, способность твердеть при соединении с водой, возможность придания твердеющему составу любой формы давно используют строители во всем мире. Для них он главный рабочий материал. Благодаря способности быстро приобретать прочность и нужную форму, благодаря высокой степени экологичности самого материала велика роль гипса и в медицине. Известный в прошлом как "алебастр", он широко использовался во всем мире при производстве ремонтно-строительных работ - для внутренней отделки.

 К тому же невозможно найти материал столь же экологически безвредный, дешевый в ремонте и реставрации и позволяющий комбинировать разные виды отделки. Приверженцы старого доброго гипса добавят в список его достоинств и высокую пожаробезопасность. Так как материал содержит в себе воду, при воздействии высокой температуры он загорается не сразу, а только тогда, когда вода выкипает. Потому гипс может выдерживать температуру в 150° в течение нескольких минут, которых зачастую хватает, чтобы потушить пожар либо покинуть помещение.

Цемент

Теперь о самом прочном вяжущем веществе - цементе. История его, как уже говорилось, уходит в глубь веков. Много он претерпевал превращений. Пока не стал таким, каким мы его знаем сегодня. На протяжении многих тысячелетий только воздушные смеси извести и гипса были вяжущими материалами. Их большим недостатком была низкая водостойкость.

Из Древнего Рима перенесемся в XVIII век. В 1756 году английскому инженеру Смитону поручили построить маяк в таком месте, где море почти никогда не было спокойным. Смитон был для своего времени человеком высокообразованным. Он читал и древних авторов, откуда он знал об особых свойствах вулканических песков. Чем они обусловлены? Инженер принялся за исследования. И обнаружил, что здесь важную роль играют глина и известь.

Как говорится, лед тронулся. Всего через 40 лет после Смитона другой соотечественник, Паркер, тоже занявшийся исследованием древнеримских вяжущих, воскликнул: «Зачем прибегать к использованию последствий вулканических извержений? Достаточно смешать глину с известью и обжечь эту смесь. Дело даже проще: ведь в природе такая смесь существует». Действительно, любой геолог назовет вам ее - это мергель.

Паркер говорил, что ему удалось, наконец, раскрыть до конца тайну римлян. Он назвал полученное им вяжущее романским цементом.

В 1824 году появился портлэндский цемент. Это название дошло до наших дней, изменив лишь одну букву, и сегодня на стройках хорошо знают и широко применяют портландцемент. Изобрел его каменщик Джозеф Эспидин, который жил недалеко от города Портдэнда. Здесь издавна для строительных нужд использовали местный камень, Вот из него Эспидин и получил сероватый порошок. Раствор из него оказался отличный.

Попалась мне и еще одна легенда об «изобретении» цемента. Рассказывают, что при гашении извести-кипелки, попадались такие «непослушные глыбы», которые никак не хотели растворяться. Их просто выбрасывали, пока кому-то не пришло в голову раздробить их в порошок и замешать на нем раствор. И - о чудо! - раствор оказался во много раз лучше известкового, полученного обычным способом. Затвердев, он давал значительно более прочный искусственный камень. Задумались в чем же тут дело? Может быть, эти комки как-то не так обжигали? Стали экспериментировать. Оказалось, если известняк нагреть до спекания в твердое тело (его назвали клинкером), а потом измельчить, то получается отличное вяжущее - цемент. Вскоре научились производить цементы различных свойств. Для этого известняк обжигали в печах, и добавляли к нему различные минералы. Набор этих минералов определяет свойства цемента.

Но подбором нужного состава клинкера еще не заканчивается определение свойств будущего цемента. Последнее слово скажет помол. Чем тоньше он, тем лучшего качества будет вяжущее. Для цементов марок 200, 250, 300 нужно сито, где на 1см2 приходится 4900 отверстий и через него проходит не менее 85% взятой пробы.  Марки 500, 600 пропускают через сито с 9000 отверстий. Трудно даже представить себе такую тонкую пыль. Мне как-то попалось сообщение о том, что знаменитую французскую пудру «Коти», считающуюся самой тонкой, просеивают через сито с 4000 отверстий. Куда ей за нашим батюшкой – цементом угнаться! Если цемент затвердел, то в первоначальное состояние он не вернется никогда.

5. Закрепление нового материала:

Строительный диктант:

Нужно закончить предложение.

1. Портландцемент - один из основных строительных материалов без которого невозможно получить что? (бетон,  ж/бетон, прочную) штукатурку

2.Портландцемент гидравлическое вяжущее, твердеющее где? ( на воздухе, в воде).

3 . Тонкость помола характеризуется, чем? (количеством  проходящего цемента через сито).

4. Прочность портландцемента характеризуется, чем? (маркой.)

5.Твердение портландцемента сопровождается, чем? (выделением тепла).

6. Чтобы повысить стойкость цементного камня против коррозии, что необходимо? (к цементу добавить активные минеральные добавки).

7. Портландцементный клинкер получают, каким способом?
(обжигом до спекания сырьевой массы).

6. Подвести итог урока, выставить оценки с комментариями.

Притча о мудром строителе:

«Однажды два брата Иван и Андрей, которые жили на соседних фермах поссорились. Это была первая серьезная ссора за 40 лет между братьями, что хозяйства были очень взаимосвязаны. Но их сотрудничеству пришел конец. Все началось с небольшого недоразумения, которое переросло в обидную для обоих словесную перепалку и затяжное молчание. Как то утром Ивану постучали в дверь. На пороге стоял плотник, искавший подработки. Иван сказал ему: «Есть у меня для тебя работа. Посмотри на этот ручей. Он разделяет наши фермы. Еще неделю назад здесь был луг, но мой брат прошелся бульдозером по речной дамбе и теперь нас разделяет ручей. Он это сделал назло мне. Так вот – ты построишь высокий забор между нами и избавишь меня от необходимости видеть его лицо и его ферму» Плотник согласился и взялся за работу. Он тщательно все обмерял, пилил деревянные бруски - не терял ни минуты. К заходу солнца, когда Иван вернулся с поля, плотник уже закончил работу. Глаза Ивана округлились и челюсть отвисла. Вместо забора через ручей был возведен мост!

Каково же было удивление Ивана, когда он увидел своего брата спешащему к нему через мост. «Ну, ты даешь! Ты построил нам мост после всего, что я наделал!», - вскрикнул Андрей. Братья встретились на середине моста, пожали друг другу руки и обнялись.

Они попросили плотника остаться поработать у них еще, но он им ответил: «Я бы с радостью, но мне еще нужно много построить мостов».