Кафедра хімічної технології композиційних матеріалів |
Рівень вищої освіти | Перший (бакалаврський) |
Галузь знань | 16 - Хімічна та біоінженерія |
Спеціальність | 161 - Хімічні технології та інженерія |
Освітня програма | Всі ОП |
Статус дисципліни | Вибіркова (Ф-каталог) |
Форма здобуття вищої освіти | Очна |
Рік підготовки, семестр | Доступно для вибору починаючи з 4-го курсу, осінній семестр |
Обсяг дисципліни | 4 кред. (Лекц. 36 год, Практ. 0 год, Лаб. 36 год, СРС. год ) |
Семестровий контроль/контрольні заходи | Залік |
Розклад занять | https://rozklad.kpi.ua |
Мова викладання | Українська |
Інформація про керівника курсу / викладачів | Лекц.: Черняк Л. П., Лаб.: Дорогань Н. О., |
Розміщення курсу |
Визначення та дотримання технологічних параметрів силікатних виробництв є необхідною умовою забезпечення якості продукції. Це потребує проведення аналізу характеристик сировини, напівфабрикату та тестування виготовлених матеріалів із застосуванням апробованих методів та устаткування – вміння цієї роботи є невід’ємною частини підготовки технічних спеціалістів галузі. Безумовно, знання цих методів є важливим для бакалавра з хімічних технологій та інженерії.
Предмет дисципліни: Предметом є методи дослідження, визначення та контролю технологічних параметрів виробництва силікатів та композиційних матеріалів на їх основі.
Мета освітньої компоненти.
Метою освітньої компоненти є формування у студентів компетентностей:
1.2. Основні завдання освітньої компоненти.
Згідно з вимогами освітньо-професійної програми студенти після засвоєння освітньої компоненти мають продемонструвати такі результати навчання:
-ПР04. Здійснювати якісний та кількісний аналіз речовин неорганічного та органічного походження, використовуючи відповідні методи загальної та неорганічної, органічної,
-ПР06. Розуміти основні властивості конструкційних матеріалів, принципи та обмеження їх
застосовування в хімічній інженерії.
-ПР07. Обирати і використовувати відповідне обладнання, інструменти та методи для вирішення складних задач хімічної інженерії, контролю та керування технологічнихпроцесів хімічних виробництв.
Згідно з вимогами освітньо-професійної програми студенти мають отримати:
знання:
уміння:
- інтерпретація даних спеціальних методів аналізу;
- планування комплексного дослідження структурних особливостей композицій та компонентів.
досвід:
Зазначається перелік ОК, знань та умінь, володіння якими необхідні студенту для успішного засвоєння компоненти:
Загальна та неорганічна хімія |
Основні поняття і закони хімії. Будова атома. Періодичний закон. Хімічній зв’язок та будова молекул. Окисно-відновні реакції. Теорія комплексних сполук. Хімічні елементи та оксиди як складові мінералогічного складу силікатної сировини та матеріалів. |
Аналітична хімія |
Методи та методики визначення хімічного складу силікатної сировини та матеріалів. |
Фізика |
Фізичні засади перетворень силікатів під впливом механічної та теплової енергії. |
Основи технології силікатних матеріалів |
Основні засади хімічної технології силікатних виробництв |
Дисципліни, які базуються на результатах навчання: дисципліни циклу професійної підготовки, в рамках яких передбачена обробка та аналіз результатів досліджень, параметрів технології виробництва та якості композиційних силікатних матеріалів.
Розділ 1. Методи визначення складу та підготовки вихідних матеріалів
Тема 1.1. Поняття про дисперсні системи.
Тема 1.2. Критерії вибору сировинних матеріалів.
Тема 1.3. Методи визначення та аналіз хімічного складу.
Тема 1.4. Методи визначення та аналіз мінералогічного складу.
Тема 1.5. Фізичні властивості сировинних матеріалів.
Тема 1.6. Подрібнення та помел вихідних матеріалів.
Тема 1.7. Ефективна питома поверхня та реакційна здатність частинок дисперсної фази.
Розділ 2. Методи аналізу водних силікатних систем
Тема 2.1. Водне дисперсійне середовище.
Тема 2.2. Ліофільність та гідрофільність компонентів силікатних систем.
Тема 2.3. Структурно-механічні характеристики водних систем.
Тема 2.4. Реологічні характеристики водних систем.
Тема 2.5. Аналіз технологічних властивостей водних систем.
Розділ 3. Методи аналізу та тестувань при термічні обробці силікатних систем
Тема 3.1. Структурні зміни та властивості илікатних систем при термічній обробці.
Тема 3.2. Фізико-хімічні перетворення при високотемпературній обробці силікатних систем.
Тема 3.3. Аналіз міцності матеріалів та виробів після випалу.
Тема 3.4. Різновиди експлуатаційних характеристик силікатних матеріалів і виробів.
Тема 3.5. Спеціальні експлуатаційні характеристики матеріалів та виробів.
Тема 3.6. Технічний прогрес і розвиток методів аналізу та тестування матеріалів і виробів.
Навчальні матеріали, зазначені нижче, доступні у бібліотеці університету та у бібліотеці кафедри хімічної технології композиційних матеріалів. Обов’язковою до вивчення є базова література, інші матеріали – факультативні. Розділи та теми, з якими студент має ознайомитись самостійно, викладач зазначає на лекційних та лабораторних заняттях.
Базова:
1. Рунова Р.Ф. В'яжучі речовини / Р.Ф. Рунова, Л.Й. Дворкін, О.Л. Дворкін, Ю.Л. Носовський. – Київ, «Основа», 2012. – 446 с.
2. Дорогань Н.О., Свідерський В.А., Черняк Л.П. Білий портландцемент – Київ: КПІ ім. Ігоря Сікорського, вид-во «Політехніка», 2018. – 204 с.
3.Сальник В.Г. Фізико-хімічна механіка дисперсних структур у технології будівельного фарфору / В.Г. Сальник, В.А. Свідерський, Л.П. Черняк. - К.: Знання, 2012. – 158 с. – (Сучасна наука).
4. Виготовлення та тестування композитів з різновидами мінеральних зв’язуючих і наповнювачів : лабораторний практикум / [В.М. Пахомова, Н.О. Дорогань, Л.П. Черняк] // Київ: КПІ ім. Ігоря Сікорського, вид-во «Політехніка», 2019. – 68 с.
5. Myronyuk, O., Baklan, D., Nudchenko, L. Evaluation of the Surface Energy of Dispersed Aluminium Oxide Using Owens-Wendt Theory. Technology Audit and Production Reserves, 2020, 2 (1 (52)), 25–27.
Додаткова:
6. Методи дослідження поверхневих явищ в дисперсних системах: Метод. вказівки до виконання лабораторних робіт. - К.: Політехніка, 2005. – 18 с.
7. Спеціальні методи дослідження властивостей дисперсних систем: Метод. вказівки до виконання лабораторних робіт. - К.: Політехніка, 2004. – 20 с.
8. Круглицький М.М. Основи фізико-хімічної механіки (практикум і задачі). Ч.3. – Київ: Вища школа, 1977. – 136 с.
10. Черняк Л.П., Soroka A. Комп’ютерні розрахунки мінералогічного складу силікатної сировини / Керамика: наука и жизнь, 2020. - № 2 (47). – С. 21 – 25.
11. Черняк Л.П. Критерії вибору сировини для сучасного виробництва будівельної кераміки // Будівельні матеріали та вироби.- 2003.- №1 – С. 2-4, №2 – С.6-8.
12. Свідерський В.А. Спеціальні методи дослідження силікатних систем. Визначення складу сировинної суміші для виготовлення портландцементу із використанням комп’ютерної програми «КЛІНКЕР» / [В.А. Свідерський, Л.П. Черняк, Н.О. Дорогань] // Методичні вказівки до вивчення дисципліни. – Київ. – 2015. – 24 с.
Лекційні заняття
Вичитування лекцій з дисципліни проводиться паралельно з виконанням студентами лабораторних робіт та розглядом ними питань, що виносяться на самостійну роботу. При читані лекцій застосовуються засоби для відеоконференцій (Google Meet, Zoom тощо) та ілюстративний матеріал у вигляді презентацій, графіків та рисунків, які розміщені на платформі Sikorsky-distance [15]. Після кожної лекції рекомендується ознайомитись з матеріалами, рекомендованими для самостійного вивчення, а перед наступною лекцією – повторити матеріал попередньої.
№ |
Дата |
Опис заняття |
1 |
1 тиждень |
Розділ 1. Методи визначення складу та підготовки вихідних матеріалів.Тема 1.1. Поняття про дисперсні системи. Класифікація дисперсних систем. Структуроутворення силікатних систем в технологічних процесах. |
2 |
2 тиждень |
Тема 1.2. Критерії вибору сировинних матеріалів. Генезис і характеристики вихідних матеріалів. Значення та особливості хімічного та мінералогічного складу. Аналіз хіміко-мінералогічного складу та дисперсності силікатних систем. |
3 |
3 тиждень |
Тема 1.3. Методи визначення та аналіз хімічного складу. Рентгенофлуоресцентний аналіз як фактор сучасного виробництва. Особливості та оптимізація хімічного складу вихідних силікатних систем. |
4 |
4 тиждень |
Тема 1.4. Методи визначення та аналіз мінералогічного складу. Якісний та кількісний мінералогічний склад. Експериментальні та розрахункові методи визначення та аналізу. |
5 |
5 тиждень |
Тема 1.5. Фізичні властивості сировинних матеріалів. Структурні ознаки та твердість. Меетоди визначення твердості. Принцип дії, конструктивні особливості та застосування твердомерів. |
6 |
6 тиждень |
Тема 1.6. Подрібнення та помел вихідних матеріалів. Мета, сутність та реалізація процесів. Принцип дії, конструктивні особливості та застосування лабораторного обладнання для подрібнення та помелу. Визначення гранулометрії та дисперсності. |
7 |
7 тиждень |
Тема 1.7. Ефективна питома поверхня та реакційна здатність частинок дисперсної фази. Дефектніть структури та енергетичний стан поверхні. Методи визначення та аналіз. |
8 |
8 тиждень |
Розділ 2. Методи аналізу водних силікатних систем. Тема 2.1. Водне дисперсійне середовище. Природна та технічна вода. Хімічний склад та фізичні властивості води. Методи аналізу та впливу на склад і властивості водного дисперсійного середовища. |
9 |
9 тиждень |
Тема 2.2. Ліофільність та гідрофільність компонентів силікатних систем. Кут змочування, його вимірювання та аналіз. Коефіцієнти ліофільності та фільтрації. Гідрофільність як технології. |
10 |
10 тиждень |
Тема 2.3. Структурно-механічні характеристики водних систем. Принцип дії, конструктивні особливості та застосування прибора Вейлера-Ребіндера. Графічний аналіз процесів деформації та розрахунки структурно-механічних показників. Період релаксації та умовний модуль деформації. |
11 |
11 тиждень |
Тема 2.4. Реологічні характеристики водних систем. Принцип дії, конструктивні особливості та застосування ротаційних віскозиметрів. Аналіз процесів деформації та розрахунки реологічних показників. Динамічна в’язкість та рухомість водних систем як фактори технології. |
12 |
12 тиждень |
Тема 2.5. Аналіз технологічних властивостей водних систем. Вплив хіміко-мінералогічного складу та дисперсності на характеристики водних систем. Методи визначення та аналізу вологості, густини, розрідження та плинності силікатних систем. |
13 |
13 тиждень |
Розділ 3. Методи аналізу та тестувань при термічні обробці силікатних систем Тема 3.1. Структурні зміни та властивості илікатних систем при термічній обробці. Мікро та макро фактори зневоднення. Деформаційні процеси, усадка та міцність напівфабрикату виробів. Методи визначення та аналізу показників. |
14 |
14 тиждень |
Тема 3.2. Фізико-хімічні перетворення при високотемпературній обробці силікатних систем. Вогнева усадка та ступінь спікання. Методи визначення, конструктивні особливості та застосування лабораторного обладнання. |
15 |
15 тиждень |
Тема 3.3. Аналіз міцності матеріалів та виробів після випалу. Експлуатаційне призначення та різновиди навантаження. Особливості формування та підготовки зразків для тестування. Лабораторне обладнання, розрахунки та аналіз показників міцності силікатних матеріалів і виробів. |
16 |
16 тиждень |
Тема 3.4. Різновиди експлуатаційних характеристик силікатних матеріалів і виробів. Морозостійкість, термічна стійкість, хімічна стійкість. Особливості методів визначення вказаних показників для виробів різного призначення. |
17 |
17 тиждень |
Тема 3.5. Спеціальні експлуатаційні характеристики матеріалів та виробів. Тепло- та звукоізоляція, радіаційна та біологічна стійкість, електромагнітний захист. Методи та обладнання для визначення і аналізу показників. |
18 |
18 тиждень |
Тема 3.6. Технічний прогрес і розвиток методів аналізу та тестування матеріалів і виробів. Сучасне обладнання для променевої обробки та дистанційного оперативного аналізу складу і властивостей. |
Лабораторні заняття
Метою лабораторних робіт є закріплення теоретичних знань, отриманих на лекціях та в процесі самостійної роботи з літературними джерелами в ході вивчення навчальної дисципліни «Спеціальні методи дослідження неорганічних композитів». Тематика лабораторних робіт спрямована на одержання навичок розв’язання практичних задач хімічної технології силікатів шляхом використання апробованих методів та методик досліджень та тестувань.
Тиждень |
Тема |
Опис запланованої роботи |
1 |
Аналіз гранулометричного складу силікатних матеріалів |
Відповідно до отриманого індивідуального завдання виконати дії по підготовці проби та відповідної наважки, підготовки набору контрольних сит. Провести розсів проби із визначенням достовірних даних по вмісту окремих фракцій за масою та у відсотках. Звести отримані дані у відповідну таблицю. Провести порівняльний аналіз окремих проб силікатних матеріалів. |
2 |
Захист роботи |
|
3 |
Аналіз помелу та питомої поверхні матеріалів |
Відповідно до отриманого індивідуального завдання виконати дії по підготовці проби та відповідної наважки, підготовки лабораторний млин, провести завантаження та помел силікатного матеріалу Визначити питому поверхню матеріалу після помелу та провести порівняльний аналіз окремих проб силікатних матеріалів з різним ступенем помелу. |
4 |
Захист роботи |
|
5 |
Аналіз структурно-механічних характеристик водних систем |
Відповідно до отриманого індивідуального завдання підготувати пробу водної силікатної системи, зняти параметри деформаційних процесів за методом Вейлера-Ребіндера. Розрахувати показники структурно-механічних характеристик та провести порівняльний аналіз окремих проб. |
6 |
Захист роботи |
|
7 |
Аналіз реологічних характеристик водних систем |
Відповідно до отриманого індивідуального завдання підготувати пробу водної силікатної системи, зняти параметри деформаційних процесів на приладі Реотест. Розрахувати показники реологічних характеристик та провести порівняльний аналіз окремих проб. |
8 |
||
9 |
Захист роботи |
|
10 |
Визначення вологості та густини матеріалів з різною концентрацією дисперсної фази |
Відповідно до отриманого індивідуального завдання підготувати проби та засоби вимірювання, визначити показники абсолютної та відносної вологості, пікнометричної та аерометричної густини. Провести порівняльний аналіз окремих проб матеріалів. |
11 |
Захист роботи |
|
12 |
Аналіз плинності систем відмінного складу та концентрації |
Відповідно до отриманого індивідуального завдання підготувати проби та засоби вимірювання, визначити показники плинності (текучості) на віскозиметрі Енглера, розрахувати коефіцієнти загусності. Провести порівняльний аналіз окремих проб матеріалів. |
13 |
Захист роботи |
|
14 |
Захист домашньої контрольної роботи |
|
15 |
Тестування фізико-механічних характеристик матеріалів після термічної обробки |
Відповідно до отриманого індивідуального завдання підготувати та виміряти зразки матеріалів, підготувати лабораторне обладнання. Виконати комплексне тестування зразків на визначення межі міцності при згині та стиску. Провести порівняльний аналіз міцності окремих проб матеріалів. |
16 |
Захист роботи |
|
17 |
Написання модульної контрольної роботи |
|
18 |
Підсумкове заняття |
До відома студентів доводиться кількість балів, яку вони набрали протягом семестру. Студенти, які були не допущеними до семестрової атестації з кредитного модуля, мають усунути причини, що призвели до цього. |
Самостійна робота студента (СРС) протягом семестру включає повторення лекційного матеріалу, підготовку до лабораторних занять, оформлення звітів, підготовка до захисту лабораторних робіт, підготовка до МКР, ДКР та до заліку. Рекомендована кількість годин, яка відводиться на підготовку до зазначених видів робіт:
Вид СРС |
Кількість годин на підготовку |
Підготовка до аудиторних занять: повторення лекційного матеріалу, оформлення протоколів з лабораторних робіт та підготовка до їх захисту |
1 - 2 години на тиждень |
Виконання домашньої контрольної роботи |
10 годин |
Підготовка до МКР (повторення матеріалу) |
2 години |
Підготовка до залку |
10 годин |
У звичайному режимі роботи університету лекції та лабораторні роботи проводяться в навчальних аудиторіях. У змішаному режимі лекційні заняття проводяться через платформу дистанційного навчання Сікорський, лабораторні роботи – у лабораторіях навчального корпусу. У дистанційному режимі всі заняття проводяться через платформу дистанційного навчання Сікорський. Відвідування лекцій та лабораторних робіт є обов’язковим.
На початку кожної лекції проводиться опитування за матеріалами попередньої лекції із застосуванням інтерактивних засобів (Google Forms тощо). Перед початком чергової теми лектор може надсилати питання із застосуванням інтерактивних засобів з метою визначення рівня обізнаності здобувачів за даною темою та підвищення зацікавленості.
Правила захисту лабораторних робіт:
Правила призначення заохочувальних та штрафних балів:
Політика дедлайнів та перескладань: визначається п. 8 Положення про поточний, календарний та семестровий контроль результатів навчання в КПІ ім. Ігоря Сікорського
Політика щодо академічної доброчесності: визначається політикою академічної чесності та іншими положеннями Кодексу честі університету.
Види контролю встановлюються відповідно до Положення про поточний та семестровий контроль результатів навчання в КПІ ім. Ігоря Сікорського:
Рейтингова система оцінювання результатів навчання
Рейтинг студента з кредитного модуля складається з балів, що він отримує за:
– виконання домашньої контрольної роботи
2. Критерії нарахування балів.
2.1. Модульна контрольна робота (МКР)
Ваговий бал – 3. Модульна контрольна робота складається з 3-х частин (відповідно до кожного з розділів). Максимальна кількість балів за контрольні роботи дорівнює: 3 бали х 3 питання × 3 роботи = 27 балів.
Критерії оцінювання
2.2. Експрес-контрольні роботи.
Кожен експрес-контроль складається з трьох питань, кожна правильна відповідь оцінюється в 1 бал.
Ваговий бал – 1. Максимальна кількість балів за експрес-контрольні роботи дорівнює: 2 балів (1 бал × 2 питання) × 9 робіт = 18 балів
2.3. Лабораторні заняття.
Ваговий бал – 5. Максимальна кількість балів за всі лабораторні заняття дорівнює: 5 балів х 8 лаб. занять = 40 балів.
Критерії оцінювання
– «добре» – безпомилкове виконання та оформлення аудиторного та домашнього завдання, захист роботи під час наступного заняття – 4-3 балів;
– «задовільно» – вірне виконання роботи після навідної допомоги викладача або проведення роботи зі значущими помилками, які підлягають виправленню; захист роботи під час наступного заняття – 3-2 бали;
– «достатньо» – неповне виконання завдання викладача або проведення роботи з грубими помилками, що підлягають доопрацюванню, захист роботи з затримкою у 2 заняття – 2-1 бали;
– «незадовільно» - робота не виконана або не захищена –0 балів.
два найкращих студента можуть додатково отримати + 1 бал.
2.4. Домашня контрольна робота (ДКР) оцінюється із 15 балів за такими критеріями:
– «відмінно» – творчий підхід до розкриття проблеми – 15-13 балів;
– «добре» – глибоке розкриття проблеми, відображена власна позиція – 12-9 балів;
– «задовільно» – обґрунтоване розкриття проблеми з певними недоліками – 8-4 балів;
– «незадовільно» – завдання не виконане, ДКР не зараховано – 0 балів.
За кожний тиждень затримки із поданням домашньої контрольної роботи нараховуються штрафні –2 бали (усього не більше – 4 балів). Наявність позитивної оцінки з ДКР є умовою допуску до залікової контрольної роботи.
Розрахунок шкали (R) рейтингу:
Рейтингова оцінка () з кредитного модуля, семестрова атестація з якого передбачена у вигляді заліку, формується як сума всіх рейтингових балів , а також заохочувальних та штрафних балів :
.
Сума як штрафних так і заохочувальних балів не має перевищувати 0,1R та складає 5 балів.
RD = 27 + 18+40+15+(5-5)=100 балів
3. Умовою позитивної першої атестації є отримання не менше 20 балів та виконання всіх лабораторних робіт (на час атестації). Умовою позитивної другої атестації – отримання не менше 40 балів, виконання всіх лабораторних робіт (на час атестації) за умови написання першої частини модульної контрольної роботи.
4. Сума рейтингових балів, отриманих студентом протягом семестру, за умови захисту всіх лабораторних робіт, переводиться до підсумкової оцінки згідно з таблицею (п.6). Якщо сума балів менша за 60, але захищені всі лабораторні роботи, студент виконує залікову контрольну роботу. У цьому разі підсумкова оцінка є сумою балів за залікову контрольну роботу та балів набраних протягом семестру за МКР та ДКР, ця сума переводиться до підсумкової оцінки згідно з таблицею п. 6.
Залікова контрольна робота оцінюється із 60 балів. Контрольне завдання цієї роботи складається з трьох запитань.
Кожне запитання оцінюється в 20 балів за такими критеріями:
– «відмінно» – повна відповідь (не менше 90% потрібної інформації), надані відповідні обґрунтування та особистий погляд – 20 - 18 балів;
– «незадовільно» – незадовільна відповідь – 0 балів.
5. Студент, який у семестрі отримав більше 60 балів, але бажає підвищити свій результат, може взяти участь у заліковій контрольній роботі. У цьому разі всі бали набрані протягом семестру анулюються, остаточний результат складається із балів, що отримані на заліковій контрольній роботі та за МКР та ДКР протягом семестру.
6. Сума стартових балів та балів за залікову контрольну роботу переводиться до загальної оцінки згідно таблиці:
Кількість балів | Оцінка |
---|---|
100-95 | Відмінно |
94-85 | Дуже добре |
84-75 | Добре |
74-65 | Задовільно |
64-60 | Достатньо |
Менше 60 | Незадовільно |
Не виконані умови допуску | Не допущено |
Силабус, курс на платформі Сікорський
Робочу програму навчальної дисципліни (силабус):
Складено
Черняк Л. П.; Дорогань Н. О.;
Ухвалено кафедрою ХТКМ (протокол № 20 від 24.06.2024 )
Погоджено методичною комісією факультету/ННІ (протокол № 10 від 21.06.2024 )