Naziv kolegija Inženjerstvo mineralnih veziva
Nositelj kolegija Izv. prof. dr. sc. Vilko Mandić, doc. dr. sc. Ivana Panžić
Suradnici na kolegiju Arijeta Bafti Dunatov, mag.chem., Davor Gašparić, mag.ing. cheming.
Godina/semestar izvođenja kolegija 1. god. / 1. sem.
Broj studenata 30
Bodovna vrijednost prema ECTS-u i vrsti izvođenja nastave
Bodovi po ECTS sustavu: 5.0
Broj sati (P+S+V) : 2+0+2
Udio bodova po ECTS-u u pojedinom načinu izvođenja nastave (P+S+V) + samostalni rad studenta:
Predavanja ? 1.5 ECTS
Vježbe ? 2 ECTS
Samostalni rad studenta ? 1.5 ECTS
OPIS KOLEGIJA
Ciljevi kolegija
Upoznavanje studenata s nužnim znanjima o procesima proizvodnje mineralnih veziva, procesnim uređajima i postupcima laboratorijskog ispitivanja kvalitete mineralnih veziva. Povezivanje temeljnih tehničkih znanja i znanja o materijalima sa primjenskim svojstvima u ovisnosti o kemijskom i mineraloškom sastavu mineralnih veziva.
Uvjeti za upis kolegija
Položeni ispiti: Opća i anorganska kemija, Struktura i svojstva materijala, Anorganski nemetalni materijali, Termodinamika i kinetika materijala, Mehaničke i Toplinske operacije, Kemijsko reakcijsko inženjerstvo
Ishodi učenja kolegija
Upoznavanje s vrstama, procesima proizvodnje i svojstvima mineralnih veziva
Razumijevanje odnosa između kemijskog i mineraloškog sastava mineralnih veziva
Razumijevanje odnosa između mineraloškog sastava i primjenskih svojstava mineralnih veziva
Stjecanje svijesti o utjecaju procesa proizvodnje na okoliš, te o mogućnosti oporabe otpada drugih industrijskih procesa u proizvodnji mineralnih veziva
Upoznavanje s novim vrstama veziva kao alternativi cementu opće namjene
Ishodi učenja studijskog programa kojima doprinose ishodi učenja ovog kolegija
analizirati i rješavati znanstvene, stručne i društvene izazove u području svoje ekspertize korištenjem znanja iz matematike, kemije, kemijskog inženjerstva i srodnih znanosti
analizirati i kritički interpretirati prednosti, ograničenja i primjenjivost najnovijih dostignuća u kemijskom inženjerstvu
rješavati kompleksne i nedovoljno definirane probleme korištenjem znanstvenih metoda, razvijajući i uspoređujući više mogućih rješenja
formulirati rješenja za složene probleme koji se javljaju tijekom razvoja novih područja kemijskog inženjerstva
kreirati i primijeniti inovativne metode rješavanja problema temeljene na fundamentalnim inženjerskim načelima
razviti projektna rješenja za procese ili njihove dijelove, uključujući sustave iz novih ili interdisciplinarnih područja kemijskog inženjerstva, uz primjenu naprednih inženjerskih alata
integrirati i primijeniti znanstveni pristup pri rješavanju stvarnih kemijsko-inženjerskih problema
odabrati, analizirati i organizirati relevantne znanstvene informacije iz različitih izvora
samostalno planirati i dizajnirati teorijska i eksperimentalna istraživanja te odabrati prikladne metodologije
kritički vrednovati prikupljene podatke i izvoditi te osmisliti utemeljene zaključke
metodički organizirati i integrirati znanja iz različitih područja te sustavno donositi zaključke
primijeniti digitalne alate, napredne programske i simulacijske metode u optimizaciji procesa, donošenju odluka i rješavanju kompleksnih kemijsko-inženjerskih problema
Sadržaj kolegija
PREDAVANJA I SAMOSTALNI ZADACI
Nastavnik provodi izlaganja stručnih parametara u skladu s kurikulumom kolegija. Studenti sudjeluju u nastavi kroz samostalne zadatke koji potiču interaktivnu komunikaciju, u vidu pripreme sažetog predavanja ili seminara. Duljina i broj samostalnih zadataka ovise o broju upisanih studenata. Prisustvovanje predavanjima je obavezno.
1. Povijesni razvoj tehnike proizvodnje i primjene mineralnih veziva. Primjeri uporabe i razvoja materijala kroz povijest. Vrste građevnih materijala i veziva. Definiranje ključnih svojstava veziva za pripravu materijala uporabljivog u praksi.
2. Prednosti i ograničenja primjene određenog materijala/veziva, posebice s obzirom na topljivost u vodi i agresivno djelovanje okoliša. Utjecaj okoliša na trajnost materijala veziva, dugotrajnu postojanost i stabilnost dimenzija. Prijenos tvari kroz materijal (model nezasićenog poroznog materijala)
3. Gips, zračno vezivo. Fazna ravnoteža u sustavu CaSO4-H2O. Veza između strukture i sastava i svojstva različitih faza i polimorfnih modifikacija u sustavu CaSO4-H2O. Utjecaj aditiva na reološka svojstva i razvoj mehaničkih svojstava veziva na osnovi gipsa.
4. Svojstva pojedinih produkata nastalih preradom sadrenca i tehnološki procesi njihove priprave. Bilanca procesa proizvodnje određene vrste veziva na temelju gipsa. Svojstva vezanja gipsa na temelju temperaturne ovisnosti topljivosti pojedinih mineralnih faza
5. Vapno, zračno vezivo. Fazna ravnoteža u sustavu CaO-CO2. Odnos između uvjeta proizvodnje i svojstava živog vapna. Utjecaj primjesa u sirovini i gorivu na svojstva živog vapna. Hidraulično vapno.
6. Reaktivnost pucolanskih mineralnih dodataka vapnenom vezivu. Vrste prirodnih i sintetskih pucolanski aktivnih mineralnih tvari. Razumijevanje brojnih primjena vapna i gašenog vapna u industriji. Bilanca tvari i energije u procesu proizvodnje vapna. Odabir određene procesne opreme za pripravu vapna određenih svojstava, s obzirom na ciljanu primjenu. Svojstva vezanja vapna, te reaktivnost sa određenim mineralnim dodacima, primjeri primjene vapna u obradi vode, metalurgiji i građevnoj industriji.
7. Provjera znanja: 1. KOLOKVIJ-parcijalni ispit.
8. Portland cement, cement opće namjene. Moderni proces proizvodnje cementnog klinkera (kemijska analiza sirovina i goriva, zahtjevi hidrauličkog modula, silikatnog modula i aluminatnog modula). Fazna ravnoteža u trokomponentnom modelnom sustavu CaO-Al2O3-SiO2. Redoslijed kristalizacije mineralnih faza iz taline. Redoslijed taljenja pri zagrijavanju.
9. Količina i vrsta mineralnih dodataka klinkeru za proizvodnju cementa opće namjene prema propisima HR-EN 197. Prednosti procesa proizvodnje sa predkalcinatorom. Tijek materijala i plinova izgaranja u hladnjaku klinkera, rotacijskoj peći i predkalcinatoru. Bilanca procesa proizvodnje cementnog klinkera i cementa opće namjene (bilanca tvari sa pripadnom bilancom energije).
10. Kemijske reakcije pri dobivanju cementnog klinkera, utjecaj minor elemenata. Potencijalni fazni sastav cementnog klinkera. Reakcije vezanja cementa i fizikalno-kemijske transformacije cementne matrice tijekom reakcije s vodom. Vrste produkata hidratacije cementa, njihovi volumne odnose i utjecaj na strukturu čvrste cementne matrice. Noviji teoretski pristup Powersa i Brownjarda.
11. Aluminatni cement, proizvodnja i svojstva. Fazna ravnoteža pri proizvodnji aluminatnog cementa uporabom modelnog sustava CaO ? Al2O3 ? SiO2. Nove vrste mineralnih veziva na temelju belita, kalcij-sulfoaluminata, brownmillerita, alkalno aktivirana veziva.
12. Geopolimeri. Klasifikacija, priprava, svojstva, životni ciklus, značaj, istraživanja.
13. Utjecaj proizvodnje mineralnih veziva na okoliš, posebice emisiju CO2, utrošak neobnovljivih resursa, emisiju buke, vibracija, prašine. Kemijske reakcije vezanja alternativnih mineralnih veziva. Izračunavanje potencijalnog mineraloškog faznog sastava na temelju zadanog sastava i udjela sirovina. Prednosti i ograničenja oporabe industrijskih nusprodukata s obzirom na vrstu i udio primjesa u sirovini, njihovu ugradnju u hidratno aktivne minerale i utjecaj na proces hidratacije. Proces proizvodnje mineralnog veziva uz procjenu svojstva mineralnog veziva i utjecaj uvjeta proizvodnje na ostvareni mineraloški sastav.
14. Provjera znanja: 2. KOLOKVIJ-parcijalni ispit.
VJEŽBE i TERENSKA NASTAVA
Nastavnik i asistenti provode demonstracije i vježbe simulirane sinteze i karakterizacije opasnih i osjetljivih materijala. Omjer demonstracija i aktivnog rada studenata ovisi o broju upisanih studenata. Predviđena je i terenska nastava kroz posjet relevantnoj instituciji. Prisustvovanje vježbama i terenskoj nastavi je obavezno.
1. Određivanje svojstava svježeg stanja Vicatovim aparatom
2a. Određivanje konzistencije morta potresnim stolićem
2b. Određivanje udjela pora u mortu
2c. Određivanje mehaničkih svojstava
3. Ispitivanje strukture mineralnih veziva
4. Parrot-Killoh model hidratacije cementa
5. Posjeta industriji (Knauf d.o.o. ili slično) Cilj posjete je upoznavanje studenata s industrijskom proizvodnjom mineralnih veziva i pripadajućih građevinskih materijala. Studenti stječu uvid u tehnološke procese proizvodnje gipsa i gipsanih proizvoda, korištene sirovine, procesne uređaje te sustave kontrole kvalitete u industrijskim uvjetima. Također se upoznaju s organizacijom proizvodnje, energetskom učinkovitošću procesa i mjerama zaštite okoliša u suvremenoj industriji mineralnih veziva. Posjet omogućuje povezivanje teorijskih znanja iz kolegija s njihovom praktičnom primjenom u industriji, osobito u području procesnog inženjerstva, svojstava materijala i kontrole kvalitete proizvoda. Poseban naglasak stavljen je na sigurnost rada, održivost proizvodnje i odgovorno upravljanje resursima.
Općenito, terenska nastava provodi se sukladno programu koji se studentima komunicira najmanje tjedan dana unaprijed te se može odvijati izvan standardnog rasporeda nastave. Studenti se raspoređuju u skupine od približno 10 studenata. Na terensku nastavu studenti dolaze samostalno koristeći javni prijevoz (željeznički prijevoz besplatan je za studente), a u slučaju najavljenih organizacijskih poteškoća Fakultet će razmotriti mogućnost suorganizacije prijevoza. Vođene posjete odvijaju se u industrijskom ili laboratorijskom okruženju te su studenti obvezni prisustvovati primjereno odjeveni i obuveni, u trijeznom stanju, te se pridržavati uputa voditelja, osobito u pogledu sigurnosti na radu. Pušenje tijekom terenske nastave nije dopušteno. Nastavni sadržaji obrađeni tijekom terenske nastave sastavni su dio provjere znanja.
Način izvođenja nastave klasična
Vrste izvođenja nastave
predavanja
vježbe
terenska nastava
samostalni zadaci
Obveze studenata
Redovito pohađanje nastave i seminara. Izrada seminarskih zadataka i polaganje kolokvija.
Praćenje rada studenata
Pohađanje nastave
Seminarski rad
Pismeni ispit
Kontinuirana provjera znanja
Referat
Praktični rad
Ocjenjivanje i vrednovanje rada studenata tijekom nastave i na završnom ispitu
KONTINUIRANA PROVJERA ZNANJA: Provest će se 2 kontinuirane provjere znanja (kolokvija) u obliku eseja i/ili pisanih pitanja. Za pozitivnu ocjenu potrebno je na svakom kolokviju ostvariti najmanje 60 % bodova. Ukupan broj bodova računa se kao aritmetička sredina rezultata ostvarenih na oba kolokvija, pri čemu se konačna ocjena može diskretno povisiti ili sniziti na temelju: i) rezultata ostvarenih na vježbama, ii) samostalnih zadataka i iii) zalaganja i aktivnosti na nastavi. Kriteriji ocjenjivanja su: dovoljan (2) 61?70 bodova, dobar (3) 71?80 bodova, vrlo dobar (4) 81?90 bodova, izvrstan (5) 91?100 bodova. Usmeni dio ispita provodi se po potrebi. VJEŽBE: Pozitivno ocijenjene i završene vježbe uvjet su za pristup ispitu. Po potrebi se provodi ulazni, a po potrebi i završni kolokvij za vježbe. Sudjelovanje na vježbama vrednuje se kroz: i) zalaganje, ii) referate te iii) rezultate ulaznih i/ili izlaznih kolokvija. Ostvareni rezultati mogu utjecati na završnu ocjenu ostvarenu kontinuiranom provjerom znanja. Studenti koji ponovno upisuju kolegij obvezni su ponovno pohađati vježbe. TERENSKA NASTAVA: Terenska nastava sastavni je dio predavanja i/ili vježbi te je sudjelovanje na istoj obavezno. Zalaganjem i aktivnim sudjelovanjem na terenskoj nastavi studenti ostvaruju bodove na jednak način kao i na predavanjima i vježbama. SAMOSTALNI ZADACI I AKTIVNOST: Dodatno se vrednuje zalaganje na nastavi koje uključuje aktivno sudjelovanje u nastavnom procesu te kvalitetu samostalne izrade predavanja ili seminara, prema potrebi. ISPIT: Redoviti ispit provodi se u pismenom obliku, uz mogućnost usmenog dijela po potrebi. Kriteriji ocjenjivanja: dovoljan (2) 61?70 bodova, dobar (3) 71?80 bodova, vrlo dobar (4) 81?90 bodova, izvrstan (5) 91?100 bodova. Rezultati ostvareni tijekom kontinuirane provjere znanja, vježbi, terenske nastave, samostalnih aktivnosti i zalaganja ne utječu na ocjene ostvarene na redovitim ispitnim rokovima.
Obvezna literatura
1.H.F.W. Taylor, Cement chemistry, 2nd Ed., Thomas Telford, London, 1998. ? Bibliotečno Informacijski centar FKITa
2. J. Skalny and S. Mindess, Material Science of Concrete IV, The American Ceramic Society, Westerville, OH, 1995.1 ? Bibliotečno Informacijski centar FKITa
3. F. M. Lea, The chemistry of cement and concrete, 3rd Ed., Chemical Publishing Company, 1971. 1 ? Bibliotečno Informacijski centar FKITa
Dopunska literatura
1.Robert S. Boynton, Chemistry and Technology of Lime and Limestone, 2nd Ed., John Wiley and Sons, New York, 1981.
Načini praćenja kvalitete koji osiguravaju stjecanje izlaznih znanja, vještina i kompetencija
Za praćenje ishoda i kvalitete kolegija koristit će se sljedeće metode:
Analiza prolaznosti (praćenje broja studenata koji uspješno završe kolegij u odnosu na upisanu grupu)
Studentska anketa (prikupljanje povratnih informacija o organizaciji, sadržaju, metodama nastave i opterećenju kolegija).
|
-
LITERATURA POTREBNA ZA POLAGANJE ISPITA (izdavač i godina izdanja, voditi računa da obavezna literatura mora biti dostupna studentima i što je moguće novijeg datuma):
1. H.F.W. Taylor, Cement chemistry, 2nd Ed., Thomas Telford, London, 1998.
2. J. Skalny and S. Mindess, Material Science of Concrete IV, The American Ceramic Society, Westerville, OH, 1995.
3. F. M. Lea, The chemistry of cement and concrete, 3rd Ed., Chemical Publishing Company, 1971.
DOPUNSKA LITERATURA:
1. Robert S. Boynton, Chemistry and Technology of Lime and Limestone, 2nd Ed., John Wiley and Sons, New York, 1981.,
|
Pristupačnost
