Методична розробка

Бінарного уроку

з матеріалознавства

на тему :

 «Бетони»

                                                                                    Підготувала :

                                                                          викладач – методист Турецька Н.В..

                                                                            

Заставна 2017

   









Методичний коментар

План уроку	Коментар
І.   Організаційно–вступна частина уроку: - взаємне вітання; - перевірка наявності учнів на уроці; - організація готовності уваги учнів до уроку; - повідомлення теми програми і уроку; - цільова установка.	Мета – мобілізувати учнів до праці, активізувати їх увагу, створити робочу атмосферу на уроці, максимально сконцентрувати на усвідомленні інформації.
IІ. Систематизація та узагальнення знань: 1. Історія виробництва бетону.      2. Історія виникнення залізобетону 3. Із чого роблять бетон 4. Як приготувати бетон. 5. Як зробити розрахунок потреби в бетоні 6. Дозрівання бетону і набирання ним належної міцності	Щоб систематизувати, розширити  та узагальнити знання  раніше вивченого матеріалу, учням – «представникам будівельних організацій» - пропонується взяти участь в конференції, яка проводиться на одному з бетонних заводів. У роботі конференції беруть участь «директор заводу», «інженер – технолог», «історик – дослідник», «науковий співробітник заводу». Використання випереджувального завдання заохочує учнів до пошуку та творчої роботи, дає можливість застосовувати раніше вивчений матеріал при узагальненні та систематизації знань  . Обмеженість у часі для повідомлень учнів при значному обсязі зібраних матеріалів сприяє формуванню у них уміння логічно мислити, стисло, послідовно викладати власні думки, узагальнювати, вибираючи найважливішу інформацію.          Використання відеороликів сприяє візуалізації навчального матеріалу, активізації пізнавальної  діяльності, формує розуміння  необхідності оволодіння професійними уміннями та навичками.
ІІІ. Оперативний контроль:          - розв’язування тестів.	Розв’язування  тестів  дає можливість швидко перевірити якість отриманих учнями знань на уроці.
ІV. Підсумки уроку:          - підведення підсумків уроку;          - пояснення домашнього завдання;          - оцінювання знань учнів.	Визначається якість знань та активність учнів на уроці.

«  ПОГОДЖЕНО »

заступник директора з НВР

_____________  Ю.П.Громко

Урок №

Тема :«Бетони»                          

                                                                                                             

Епіграф:           

                                                                      Відкриття  приходять  лише  до  тих, 

                                                                        хто   готовий  до  їхнього  розуміння.

                                                                                                                   Луї Пастер

Мета уроку:

 навчальна – закріпити знання учнів про бетони, історію їх виникнення, сировину для їх приготування, хімізацію процесу випалювання сировини, властивості бетонів, їх класифікацію, маркування .

розвививаюча – розвивати наполегливість, творчі і комунікативні здібності учнів;

виховна – виховувати свідоме ставлення до навчання, розуміння необхідності вивчення загальноосвітніх та спеціальних предметів.

Тип уроку:     урок – гра .

Форма проведення уроку: конференція.

Дидактичне та матеріально–технічне забезпечення:  компютер, , презентації, відео ролик, тести, щебень крупний, щебень дрібний, цемент.

Міжпредметні  зв’язки: історія, географія, екологія, хімія, фізика, спеціальна технологія.

Методична мета: продемонструвати доцільність використання ІКТ під час узагальнення та систематизації вивченого матеріалу як засобу активізації навчально–пізнавальної діяльності та творчого потенціалу учнів.

Література:

1.     Кошман В.І.Матеріалознавство для штукатурів, облицювальників, мозаїчників і   

                      малярів. Кам’янець – Подільський:  Абетка нова.  2007.  С.33 -35

 2. Кривенко П.В. Матеріалознавство для будівельників. Київ: Техніка, 1996.            

                              С.103-123                            

Структура уроку

  І. Організаційно–вступна частина уроку.

ІІ.Актуалізація опорних знань

1.     Мозковий штурм

2.     Тестове опитування

 IІ. Систематизація та узагальнення знань:

1.                Історія виробництва бетону (повідомлення «істориків – дослідників»).

 (Відео фільм  Історія розвитку бетона)

         2. Процес виробництва бетону:

                   а) сировина (повідомлення «інженерів – технологів» з переглядом                        слайдової презентації);

                   б) хімізація процесу випалювання сировини ( повідомлення викладача                  хімії з демонстрацією слайдової презентації);

в) властивості бетону (повідомлення вчителя фізики з демонстрацією          слайдової презентації)

в) технологія приготування ( перегляд  відеоролика, бесіда викладача         матеріалознавства з  переглядом слайдової презентації та відеоматеріалу).

         3. Застосування бетону:

                   а) для традиційних будівельних робіт та матеріалів ( виступ                                     «директора концерну» з переглядом слайдової презентації);

                   б) для виробництва сучасних нових матеріалів ( повідомлення

                      «наукового співробітника» заводу з переглядом слайдової                                          презентації та відеоролика).

 ІІІ. Оперативний контроль:

         - розв’язування тестів.

ІV. Підсумки уроку:

         1. Підведення підсумків уроку.

         2. Пояснення домашнього завдання.

         3. Оцінювання знань учнів.

Хід уроку

  І. Організаційно – вступна частина уроку ( 5 хв.)

         Налаштування психологічного настрою учня на продуктивну роботу:

           -  взаємне вітання ;

           -  перевірка наявності учнів на уроці ;

           -  організація готовності уваги учнів до уроку ;

           -  повідомлення теми уроку ;

           -  мета уроку.

Викладач матеріалознавства:

                                                          « Хочеш знати – не соромся спитати »

Перське  прислів’я

Викладач хімії:

                                                              « Труднощі від незнання »

Перське  прислів’я

Викладач фізики               «Геніальні відкриття – це 99% праці та 1% таланту»                                                        

IІ. Систематизація та узагальнення знань                                                ( 32 хв.)

Викладач матеріалознавства.

      Шановні учні сьогоднішній урок ми з вами проведемо у вигляді конференції  котра могла би відбутися на виробництві .

Отож,люба нарада , конференція починається із аналізу роботи, підведення підсумку. От і ми проведемо мозковий штурм        (Додаток 1)          3 хв

І для кращої актуалізації знань  проведемо тестове опитування

(роздаю тестові завдання і дві хвилини на надання відповідей)   2 хв

 Тема нашого сьогоднішнього уроку  «Бетони»

Слово надається нашим історикам-дослідникам

Із історії виникнення бетону

Чи давно нам відомий бетон?

Учень До нашого часу збереглися величні древні споруди, міцні і довговічні. Розкопки показали, що крім природних каменів – вапняка, базальта і мармуру в древніх спорудах застосовували і бетон, при чому античні будівельники використовували два його види – «природний»і «штучний».

         «Природний» бетон – це камені, які утворилися із частин облом очних гірських порід різного походження, зв̕язаних між собою якою-небудь мінеральною скліючою речовиною, наприклад кремнеземом, кальцитом, гіпсом, вапном. Такі природні камені називають цементованими породами. До них можна віднести конгломерат, пісчаник, брекчію. Їх будова виявилася дуже схожою до будови сучасного цементного бетону.

         Але людина націлювалася одержати матеріал , який би не поступався по міцності природним матеріалам, і тому за зразок брали саме їх. І штучні древні камені – це вже справжній бетон з глиною, гіпсом і вапном в якості в̕яжучого. А штучні древні камені – це вже справжній бетон з глиною, гіпсом і вапном в якості в̕яжучого.

        

Учень Простійший вид бетону – це твердий каменеподібний матеріал із суміші глини з соломою і піском. Після просушування на сонці він стає досить міцним і придатним для побудови житла. Такий бетон був названий глинобетоном. Якщо замість глини застосовують гіпсові в̕яжучі матеріали – повітряні в̕яжучі матеріали –одержувані на основі напівводяного сульфата кальція або безводного сульфата кальція (ангідритові в̕яжучі), то бетон називається гіпсовим бетоном або скорочено – гіпсобетоном. Якщо замість гіпсових в̕яжучих матеріалів застосовують вапно, то бетон називається вапняним бетоном.

        

Учень Хоча ці бетони і застосовувалися в дреніх спорудах, але все ж не одержали широкого поширення, так як глина, вапно і особливо гіпсові в̕яжучі матеріали бояться води. Глина швидко розбухає під дощем, і глинобитні камені руйнуються. А гіпсобетон і вапняні бетони тверднуть і зміцнюються тільки в повітрі. Під дощем вони також поступово руйнуються. Тому не випадково, що древні будівельники частіше застосовували не «штучні » камені – прототип нинішнього бетону, а блоки із «природного» бетона і природних каменів    , високоміцних і довговічних. Так, наприклад, римський храм Пантеон, побудований на початку нашої ери, був покритий бетонним куполом діаметром в 40 метрів. А при імператоріКалігулі поблизу Неаполя був побудований із бетону міст, який зберігся до нашого часу.

Учень Однак будівельники не припиняли спроб створення міцного будівельного матеріалу. Потрібно було нове в̕яжуче, яке б не боялося води. Уже в Древньому Римі при будівництві морських споруд було підмічено, що якщо вапно змішати з тонкомолотою випаленою глиною (бій цегли і черепиці) або пуцціоланою, то вона не буде руйнуватися від дії води і, більше того, тверднути в воді. Таке вапно називається «гідравлічним».

Переглядаємо відео

 (Відео фільм  Історія розвитку добавок в  бетон) (2,3 хв)

Чи замислювались ви які хімічні процеси відбуваються під час одержання бетону, вірніше складових з яких одержуємо бетон? Мабуть, що так. А яка наука може дати відповідь на це запитання? Звичайно, хімія. А які властивості бетонної суміші , відповість вам наука фізика. Отже, хочете ви того чи ні, знайте, що наука тільки умовно поділена на окремі дисципліни, а насправді – це єдина система знань і бачення світу.

Вчитель матеріалознавства

Так є бетон , але є і озброєний залізобетон

 (історія виникнення залізобетону)

Говорячи про бетон, ми не повинні забувати і про залізобетон. Завдяки його виключним якостям, він широко  використовується  в сучасному будівництві. Залізобетон – це бетон, в який вводяться стальні стержні – арматура. Слово «арматура» – італійське слово і в перекладі на українську мову  означає «озброєння». Навіщо знадобилося «озброювати» або, як говорять спеціалісти , «армувати» бетон.

         Залізобетон — композитний будівельний матеріал, що являє собою залиту бетоном сталеву арматуру.

 І знову слово історикам-дослідникам

Учень  Запатентований у 1867 році Жозефом Монье як матеріал для виготовлення діжок для рослин. 
Французький садівник Монье вирощував у теплицях пальми, потім пересаджував саджанці в глиняні горщики і відправляв для продажу в Англію. Горщики в дорозі билися, пальми гинули. Садівник зазнавав великих збитків. Одного разу Монье розсердився і вирішив зліпити діжку для пальми з цементу. Він узяв дві дерев'яні бочки і, помістивши їх одна в одну, залив проміжок між стінками цементом. В результаті отримав бетонну тонкостінну бочку. Для більшої міцності він вклав у неї каркас із залізних стрижнів, а потім для краси покрив каркас тонким шаром рідкого цементу. Після затвердіння нова бочка виявилася на рідкість міцною, і Монье отримав патент за цей винахід. Це відбулося 1867 року, що прийнято вважати роком винаходу залізобетону як універсального вогнетривкого будівельного матеріалу. Окрилений успіхом, він прийнявся за пошуки інші галузі застосування винайденого матеріалу: у 1877 році Монье запатентував залізобетонні залізничні шпали, у 1880–83 роках — залізобетонні перекриття, будинки, балки, склепіння, мости.                   (відео залізобетон)(0,57-4-58 хв)
У XX столітті залізобетон є найпоширенішим будівельним матеріалом у будівництві. 
Термін «залізобетон» абстрактний і вживається звичайно у виразі «теорія залізобетону». Якщо мова йде про конкретний об'єкт, правильніше буде говорити «залізобетонна конструкція», «з/б конструкція», «залізобетонний елемент».

До позитивних якостей залізобетонних конструкцій відносяться:

• невисока ціна - залізобетонні конструкції значно дешевше сталевих;
• вогнестійкість(пожежна) стійкість - у порівнянні зі сталлю і деревом;
• технологічність - при бетонуванні легко отримати будь-яку форму конструкції;
• хімічна і біологічна стійкість - не піддається корозії, старінню, гниттю.

До недоліків залізобетонних конструкцій відносяться:

• невисока міцність при великій масі - міцність бетону в середньому в 10 разів менше міцності сталі.

У великих конструкціях залізобетон «несе» більше своєї маси, ніж корисного навантаження.

А що ж таке  бетон? Бетон - найкращий з матеріалів, винайдених людством», - сказав знаменитий італійський архітектор П. Л. Нерві

Озирніться навколо, і ви побачите, що більшість будинків у сучасному місті зроблено з бетону. Мости і тунелі, порти і греблі, дороги і підземні переходи, атомні електростанції і стартові майданчики для ракет - всі вони виготовлені з цього дивовижного матеріалу.

Якими ж властивостями володіє бетон?

Слово вчителю фізики

А із чого роблять бетон?

Проектуючи нову машину, конструктор вирішує, яку форму потрібно надати тим чи іншим її деталей. Він встановлює заздалегідь, якою має бути міцність цих деталей. Але ж міцність буде залежати від матеріалу! Значить потрібно підібрати відповідний матеріал!

Точно так само йде справа і в будівництві! Будівельникові необхідно попередньо знати, якими властивостями повинен володіти виготовлений їм бетон, яка буде його міцність, як на нього буде діяти спека і мороз.

Але склад бетону не може бути універсальним. Його не можна призначити по одному рецепту, який придатний для всіх випадків.

Склад бетону, як і склад сплаву в металургії, повинен бути запроектований заздалегідь. Він залежить від того, в якому спорудженні буде застосовуватися бетон.

Щоб отримувати бетон, заданого складу, потрібно розробити його «рецептуру». Російські вчені Н.М. Біляєв, С.А. Миронов, Н.А. Попов та інші розробили технологію бетону, завдяки якій стало можливим виготовляти бетон з наперед відомими властивостями. Для цього потрібно правильно підібрати найвигідніший пропорції (кількість) вихідних матеріалів, що входять до складу бетону. Але міцність бетону залежить не тільки від того, в яких кількостях взяті його складові частини, велике значення буде мати також якість вихідних матеріалів — великого кам’яного заповнювача, піску, цементу і води. Їх беруть у певних кількостях, а потім перемішують між собою. Якими якостями повинні володіти ці вихідні матеріали?

Почнемо з крупного заповнювача - гравію і щебеню.

Слово інженеру-технологу1

Гравій — це різною мірою обкатані уламки найміцніших гірських порід (граніту, діориту, базальту, темно — сірого вапняку) круглої або яйцевидної форми з гладкою поверхнею. Розмір цих зерен від 5 до 77 мм. За своїм походженням розрізняють гравій (яружний), річковий та морський.

У гірському гравії звичайно містяться шкідливі домішки глини, пилу, піску, органічних речовин, сірчистих і сірчанокислих сполук. У річковому і морському гравії домішки майже відсутні

Інженер- технолог 2

Щебінь — це матеріал, який отримують при дробленні гірських порід або штучних каменів на шматки розміром також від 5 до 77мм. Зерна щебеню мають неправильну форму, поверхня їх шорстка. Тому щебінь міцніше зчіплюється з цементним каменем, ніж гравій. Міцність крупного заповнювача особливо важливий, так як саме він утворює скелет бетону. Тому великий заповнювач повинен бути, як правило, у два-три рази міцніше самого бетону.

Щоб забезпечити високу якість бетону, великий заповнювач повинен бути чистим і не містити шкідливих домішок. У ньому має бути не більше 15% (за масою) зерен, що мають форму голок і платівок. Крупний заповнювач не повинен вступати в хімічні реакції з речовинами, що містяться в цементі. Щоб зменшити вплив шкідливих домішок, заповнювачі перед використанням промивають.

До великих заповнювачів відносяться і пористі заповнювачі — пемза, туф, вулканічні шлаки.

Вчитель  До дрібних заповнювачів відносяться різні піски. 

 Всі піски містять шкідливі для бетону домішки: вугілля, пил, глину, гіпс, слюду, сірчаний колчедан і різні органічні домішки, які впливають на цементний клей, знижуючи його міцність і, в кінцевому рахунку, викликаючи руйнування бетону. Шкідливою домішкою є сульфати, а також частинки гіпсу. Вони утворюють з частинками цементу особливі з’єднання у вигляді тонких голок. Їх часто образно називали «цементної бацилою».

Під дією води «цементна бацила» перетворюється в подальшому в рідку білу слиз, що витікає із бетону. Такий «хворий» бетон не придатний для експлуатації.

Морський пісок іноді містить черепашки, що складаються, в основному, з вапняку. Це послаблює зчеплення піску з іншими складовими бетону. Крім того, у морському піску містяться солі, що виділяються на поверхні бетону.

Найбільш чистий пісок — це річковий. Але він не завжди задовольняє будівельників, так як часто буває дуже дрібним. А це, при виготовленні бетону вимагає великої кількості цементу

Так само як і великий заповнювач, пісок перед вживанням повинен бути обов’язково промитий водою в машинах — пескомойках.

Щоб отримати високу міцність бетону, треба правильно підібрати зерновий склад заповнювача. А це означає, що треба так скласти з них суміш, щоб між зернами було, як можна менше пустот, які доводиться заповнювати цементним тестом. Пісок однієї крупності має у своєму обсязі близько 40% порожнеч. Пісок ж, складений із зерен різної крупності набагато щільніше.

Чи можна добитися найменшою порожнистості?

Інженер-технологТак, можна. Для цього спочатку розсіюють великий і дрібний заповнювач за розмірами або, як кажуть будівельники, на кілька фракцій. Потім з них за певним правилом становлять так звану зернову оптимальну суміш (в цій суміші всі частинки так тісно примикають один до одного, що для цементного тесту залишаються тільки незначні проміжки). Бетон, приготований на такий оптимальної суміші заповнювачів вже має високу щільність і міцність. Витрата в’яжучого в цьому випадку дуже невеликий.

Вчитель Якщо ж бетон виготовляти на випадковому складі заповнювачів, взятих із природних кар’єрів або отриманих шляхом дроблення каменю, то велику щільність отримати не можна. У цьому випадку потрібно величезний перевитрата цементу. Крім того, на такий випадкової суміші неможливо отримати бетон високої міцності.

Інженер-технолог   Вода необхідна для створення високоміцного бетону повинна бути чистою і не кислою. Але навіть умовно чиста вода містить у собі різні домішки, шкідливо впливають на процес твердіння бетону: органічні кислоти, сульфати, жири і т.п.

Зазвичай на заводах залізобетонних виробів і на будівельних майданчиках для виготовлення бетону використовують питну воду. У ряді випадків доводиться користуватися грунтової, болотної, торф’яної і річковою водою. Але ці води бувають насичені органічними домішками. Іноді доводиться застосовувати стічні та промислові води, які можуть містити значні домішки сірчаної кислоти або її солей гумусової кислоти або гіпсу. Ці домішки викликають руйнування бетону. Тому перед тим, як використовувати ці води їх досліджують в хімічній лабораторії.

Поверхня бетону, приготовленого на морській воді або схильного її дії покривається плямами у вигляді сольових нальотів — «вицвітів», які значно псують вигляд бетону. Крім того, міцність такого бетону невисока. Тому при зведенні з бетону житлових будівель морську воду застосовувати забороняється.

Вчитель    Цемент - це головна складова частина бетону. Бетон буде тим міцніше, чим вище клеюча здатність цементу і чим сильніше він зчіплюється з поверхнею наповнювача.

Цемент виготовляють з цементного клінкеру, а його отримують випаленням до спікання природної сировини або штучної сировинної суміші.

Такі суміші повинні містити приблизно три частини вапняку і одну частину глини. Іноді ці суміші зустрічаються в природному вигляді — це гірська порода, звана вапняковим мергелем. Але, так як родовища цих мергелів зустрічаються рідко, то на більшості цементних заводів користуються штучними сумішами вапняку і глини. Замість глини можна використовувати діатоміт, трепел та інші силікатні породи, близькі до глини по своєму хімічному складу. Після випалення таких сумішей утворюється тверда Спечена маса — клінкер, що складається із зерен темно-сірого кольору розміром з горіх. Потім клінкер в кульовий млині подрібнюють у дрібний порошок. Щоб поліпшити якість цементу, при помелі клінкеру в нього вводять гідравлічні добавки — до 3% гіпсу і до 15% діятимуть, трепелу. Ось тепер цемент готовий!

Інженер-технолог   Що ж таке цемент? Це сірий дуже дрібний порошок, що нагадує пудру. Чим довше він здрібнений, тим вище його якість, тим більше склеюючої здатністю він володіє. При надтонким помелі хімічні реакції прискорюються в багато разів. Пояснюється це тим, що цементний порошок завжди з’єднується з водою по всій поверхні. Поверхня ж зерен буде тим більше, чим вище тонкість помелу

Для приготування бетонних, залізобетонних виробів і конструкцій застосовують різні цементи. Вибір виду цементу залежить від типу споруди, для якого виготовляється бетон. Випускається понад 30 видів цементу. Основні з них — портландцементи, шлакопортландцемент, пуцоланові портландцементи, глиноземисті цементи та інші. Виробництву і вивченню цементів в нашій країні приділяється велика увага.,

Слово вчителю хімії

Вчитель 

Що таке бетон ми вже зрозуміли.. А  як класифікуються бетони?

Як приготувати бетон бетон

Директор Заводу  Бетон виготовляють на виробництві або власноруч змішують головні складові компоненти. Змішування проводять у дерев’яних або металевих коробах, ваннах, мобільних бетономішалках. Останні забезпечують найбільшу продуктивність роботи і якісне перемішування компонентів суміші (щебеню, піску, цементу, води). При виготовленні бетону своїми руками вкрай важливо виключити попадання у суміш сторонніх домішок, а також дотримати технологію і врахувати пропорції (дозування).

(перегляд відео «Рецепт бетона»)2,32 хв.

 

Юнг, П. П. Будников.

ВчительЯк зробити розрахунок і дізнатися обсяг бетону

Безпосередньо кількість використовуваного бетону вимірюється в кубічних метрах. Розрахувати кількість бетону для фундаменту не важко.

Щоб розрахувати об’єм бетону і опалубки, множимо її на глибину ширину і довжину. Цей результат і є кількістю потрібного для заливки бетону.

Оптимальна кількість води — половина від обсягу використаного для приготування бетону цементу (в даному випадку ½ частини). Більша кількість води призведе до погіршення консистенції суміші.

Директор заводуДозрівання бетону і набір ним належної міцності

Традиційно всі роботи з бетоном проводять у теплий період року при плюсових температурах повітря. В цьому випадку вода вступає в реакцію з цементом і склад якісно твердне. При заливці бетону в холодну погоду, вода може перетворитися у лід, що послужить причиною втрати бутоном міцності і його руйнування зсередини.

«Схоплюється» бетон протягом 12 годин, твердне протягом першого тижня, через два тижні бетон набирає майже 80% своєї міцності, а повністю готовим до експлуатації стає тільки через місяць (за умови температури навколишнього середовища близько 20°С). Якщо ж ви використовували для заливки особливі види швидкотверднучих бетонів, термін «дозрівання» може бути менш тривалим.

 ( фронтальне опитування учнів):

ІІІ. Оперативний контроль                                                                               ( 4 хв.)

         - розв’язування тестів                                                                          

ІV. Підсумки уроку                                                                                             ( 3 хв. )

         -  підведення підсумків розглянутих на уроці знань;

         -  пояснення домашнього завдання

   (домашнє завдання написано на слайді і спроектовано на дошку:

                  - оцінювання знань учнів, які відповідали на уроці, та короткий коментар;

         - оголошення оцінок за розв’язування тестів.