a) Predmetni nastavnik: izv. prof. dr. sc. Juraj Šipušić
b) Naziv kolegija: Inženjerstvo mineralnih veziva
c) Naziv studijskog programa: Kemija i inženjerstvo materijala
d) Razina sveučilišnog obrazovanja: Diplomski studij
e) Godina studija: 1. f) Semestar: 1.
g) Oblik nastave: h) Satnica
1. Predavanja 3
2. Vježbe 2
3. Seminar
4. Terenska nastava (dani) -
h) Cilj 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.
i) Ishodi učenja kolegija (4-8):
1. upoznavanje s vrstama, procesima proizvodnje i svojstvima mineralnih veziva
2. razumijevanje odnosa između kemijskog i mineraloškog sastava mineralnih veziva
3. razumijevanje odnosa između mineraloškog sastava i primjenskih svojstava mineralnih veziva
4. stjecanje svijesti o utjecaju procesa proizvodnje na okoliš, te o mogućnosti oporabe otpada drugih industrijskih procesa u proizvodnji mineralnih veziva
5. upoznavanje s novim vrstama veziva kao alternativi cementu opće namjene
j) ishodi učenja na razini programa:
1. povezati temeljne elemente kemije i inženjerstva materijala: strukturu, svojstva, proizvodnju i uporabu materijala
2. koristiti laboratorijsku opremu i uređaje pri karakterizaciji materijala
3. povezati rezultate dobivene raznovrsnim metodama s literaturnim spoznajama radi njihove što potpunije interpretacije
4. riješiti složene probleme u području kemije i inženjerstva materijala, samostalno ili kao dio multidisciplinarnog tima
5. razviti procese proizvodnje i ispitivanja kvalitete materijala
6. objasniti rezultate svoga rada nestručnjacima, stručnjacima drugih područja te međunarodnim partnerima
7.
razviti radnu etiku, osobnu odgovornost i težnju za daljnjim usavršavanjem
k) Nastavne jedinice s pripadajućim ishodima učenja i kriterijima vrednovanja
Nastavna jedinica Ishodi učenja Kriteriji vrednovanja
1. Povijesni razvoj tehnike proizvodnje i primjene mineralnih veziva - razumijevanje razvoja materijala kroz povijest
- upoznavanje s različitim vrstama građevnih materijala, posebice veziva
- razumijevanje i definiranje ključnih svojstava veziva za pripravu materijala uporabljivog u praksi - razlikovati različite materijale/veziva
- definirati prednosti i ograničenja primjene određenog materijala/veziva
- definirati nepovoljne utjecaje okoliša na trajnost materijala veziva
2. Gips - razumijevanje fazne ravnoteže u sustavu CaSO4-H2O
- razumijevanje odnosa između strukture/sastava i svojstva različitih faza i polimorfnih modifikacija
- razumijevanje utjecaja aditiva na razvoj mehaničkih svojstava veziva na osnovi gipsa
- definirati svojstva pojedinih produkata i tehnološkog postupka njihove priprave - bilancirati proces proizvodnje određene vrste veziva na temelju gipsa
- objasniti svojstva vezanja gipsa na temelju temperaturne ovisnosti topljivosti pojedinih mineralnih faza
- objasniti utjecaj aditiva na vezanje gipsa i mehanička svojstva produkta
3. Vapno, hidraulično vapno - razumijevanje fazne ravnoteže u sustavu CaO-CO2
- razumijevanje odnosa između uvjeta proizvodnje i svojstava živog vapna
- razumijevanje utjecaja primjesa u sirovini i gorivu na svojstva živog vapna
- definirati reaktivnost pucolanskih mineralnih dodataka vezivu, prirodnih i sintetskih
- razumijevanje brojnih primjena vapna i gašenog vapna u industriji - bilancirati proces proizvodnje vapna
- objasniti odabir određene procesne opreme za pripravu vapna određenih svojstava
- objasniti svojstva vezanja vapna, te reaktivnost sa određenim mineralnim dodacima
- objasniti primjene vapna kao najjeftinije baze u obradi vode, metalurgiji i građevnoj industriji
4. Portland cement - objasniti moderni proces proizvodnje cementnog klinkera
- objasniti faznu ravnotežu u trokomponentnom modelnom sustavu CaO-Al2O3-SiO2
- definirati količinu i vrstu mineralnih dodataka klinkeru za proizvodnju cementa opće namjene
- definirati ulogu i prednosti predkalcinatora
- definirati tijek materijala i plinova izgaranja u hladnjaku klinkera, rotacijskoj peći i predkalcinatoru
- objasniti kemijske reakcije pri dobivanju cementnog klinkera
- objasniti reakcije vezanja cementa i fizikalnokemijske transformacije cementne matrice - bilancirati proces proizvodnje cementnog klinkera i cementa opće namjene (bilnaca tvari sa pripadnom bilnacom energije)
- definirati vrste i sastav cementa opće namjene
- objasniti kemijske reakcije tijekom pečenja sirovine
- objasniti redoslijed kristalizacije mineralnih faza u ovisnosti o sastavu smjese sirovina
- razumjeti vrste produkata hidratacije cementa, njihove volumne odnose i utjecaj na strukturu čvrste cementne matrice
5. Aluminatni cement i nove vrste mineralnih veziva - objasniti razliku između aluminatnog cementa i cementa opće namjene
- reproducirati faznu ravnotežu pri proizvodnji aluminatnog cementa uporabom modelnog sustava CaO -Al2O3 - SiO2
- definirati svojstva drugih hidratno aktivnih mineralnih faza (osim kalcij silikata i aluminata)
- opisati i objasniti utjecaj proizvodnje mineralnih veziva na okoliš, posebice emisiju CO2, utrošak neobnovljivih resursa, emisiju buke, vibracija, prašine
- definirati kemijske reakcije vezanja alternativnih mineralnih veziva - izračunavanje potencijalnog mineraloškog faznog sastava na temelju zadanog sastava i udjela sirovina
- shematski prikazati proces proizvodnje mineralnog veziva uz definirane ulazne i izlazne procesne tokove
- procijeniti svojstva mineralnog veziva i utjecaj uvjeta proizvodnje na ostvareni mineraloški sastav
- objasniti prednosti i ograničenja oporabe industrijskih nusprodukata s obzirom na vrstu i udio primjesa
l) Način ocjenjivanja studenta
1. Načini provjere znanja
- kolokvij
- pismeni ispit
- usmeni ispit 2. Načini polaganja ispita
- kontinuirano praćenje i ocjenjivanje
- pismeni ispit
- usmeni ispit
m) Kriterij ocjenjivanja
1. Kontinuirano praćenje i ocjenjivanje
Aktivnost i pripadni broj bodova Ispitni kriterij
Aktivnost Bodovi Ocjena Bodovi
- kolokviji (3)
- aktivnost u nastavi
UKUPNO 90
10
100 Dovoljan (2)
Dobar (3)
Vrlo dobar (4)
Izvrstan (5) 60 - 70
70 - 80
80 - 90
90 - 100
2. Pismeni ispit
Aktivnost i pripadni broj bodova Ispitni kriterij
Aktivnost Bodovi Ocjena Bodovi
Pet zadataka prema nastavnim cjelinama
UKUPNO 5 x 20 =100
100 Dovoljan (2)
Dobar (3)
Vrlo dobar (4)
Izvrstan (5) 60 - 70
70 - 80
80 - 90
90 - 100
3. Usmeni ispit
NAZIV KOLEGIJA: Inženjerstvo mineralnih veziva
NAZIV STUDIJA/STUDIJSKOG PROGRAMA: Kemija i inženjerstvo materijala
GODINA STUDIJA: 1 SEMESTAR: 1
PREDMETNI NASTAVNIK/NASTAVNICI: izv. prof. dr. sc. Juraj Šipušić
DA LI KOLEGIJ MOŽETE PREDAVATI NA ENGLESKOM ILI NA JEDNOM OD SLUŽBENIH JEZIKA EU
da, engleski
OBLIK NASTAVE SATI TJEDNO IZVOĐAČ NASTAVE
(nastavnik ili asistent)
predavanja 3 nastavnik
vježbe 2 nastavnik i asistent
seminar
Terenska nastava (dana) - -
CILJ 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.
IZVEDBENI PROGRAM KOLEGIJA:
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 mineralanih tvari. Razumijevanje brojnih primjena vapna i gašenog vapna u industriji. Bilanca tvari i energije u procesu proizvodnje vapna.
7. 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
8. Portland cement, cement opće namjene. Moderni proces proizvodnje cementnog klinkera (kemijska analiza sirovina i goriva, zahtjevi hidrauličkog modula, silikatnog modula i aluminatnog modula).
9. Fazna ravnoteža u trokomponentnom modelnom sustavu CaO-Al2O3-SiO2. Redoslijed kristalizacije mineralnih faza iz taline. Redoslijed taljenja pri zagrijavanju.
10. 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).
11. Kemijske reakcije pri dobivanju cementnog klinkera, utjecaj minor elemenata. Potencijalni fazni sastav cementnog klinkera. Reakcije vezanja cementa i fizikalnokemijske transformacije cementne matrice tijekom reakcije s vodom.
12. Vrste produkata hidratacije cementa, njihovi volumne odnose i utjecaj na strukturu čvrste cementne matrice. Noviji teoretski pristup Powers-a i Brownjard-a.
13. 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.
14. 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.
15. 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.
RAZVIJANJE OPĆIH I SPECIFIČNIH KOMPETENCIJA STUDENATA:
Poticanje studenata na samostalno učenje te razvijanje kritičkog mišljenja. Razumijevanje veze između strukture i svojstva materijala. Specifične kompetencije uključuju primjenu stečenih znanja i sposobnost samostalnog planiranja istraživanja vezanih uz inženjerstvo materijala.
OBAVEZE STUDENATA U NASTAVI I NAČINI NJIHOVA IZVRŠAVANJA:
Obavezno pohađanje predavanja i vježbi.
UVJETI ZA DOBIVANJE POTPISA:
Prisustvovanje na najmanje 65 % predavanja. Završene i priznate vježbe.
NAČIN IZVOĐENJA NASTAVE:
Auditorni za predavanja i praktični rad u praktikumu.
NAČIN PROVJERE ZNANJA I POLAGANJA ISPITA:
Tri parcijalna kolokvija. Pismeni ispit. Usmeni ispit.
NAČIN PRAĆENJA KVALITETE I USPJEŠNOSTI KOLEGIJA:
Studentska anketa
METODIČKI PREDUVJETI:
Položeni ispiti: Opća i anorganska kemija, Struktura i svojstva materijala, Anorganski nemetalni materijali, Termodinamika i kinetika materijala, Mehaničke i Toplinske operacije, Kemijsko reakcijsko inženjerstvo
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.
|
- , 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
