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一、建筑化學(xué)實(shí)驗(yàn)課必要性———以水硬性膠凝材料(水泥)為例
(一)硅酸鹽水泥的凝結(jié)與硬化過(guò)程中的化學(xué)反應(yīng)
下面我們對(duì)其具體形成過(guò)程進(jìn)行詳解:硅酸鹽水泥顆粒與蒸餾水進(jìn)行接觸,其表面礦物質(zhì)(3CaO·SiO2、2CaO·SiO2、3CaO·Al2O3、4CaO·Al2O3·Fe2O3等)會(huì)首先與水發(fā)生水化反應(yīng),并且放出一定的熱量。學(xué)生在做這類的化學(xué)實(shí)驗(yàn)的時(shí)候,就要注意鋁酸三鈣水化很快,使水泥漿產(chǎn)生急凝,不利于施工,這時(shí)應(yīng)選用石膏參與,阻止水化鋁酸鈣的急凝(3CaO·Al2O3·6H2O+3(CaSO4·2H2O)+19H2O圯3CaO·Al2O3·3CaSO4·31H2O),但如果摻入的過(guò)多,又會(huì)形成促凝物質(zhì),其引起的過(guò)量膨脹會(huì)使硬化初期的水泥石漲裂,這就要求學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)的時(shí)候嚴(yán)格把握反應(yīng)參與物的用量與實(shí)驗(yàn)速度的問(wèn)題。若在水泥中摻入活性混合材料,在水泥水化的過(guò)程中,活性混合材料所含的活性SiO2和活性Al2O3與硅酸三鈣、硅酸二鈣的水化產(chǎn)物Ca(OH)2發(fā)生二次反應(yīng),生成水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣。活性混合材料所參與的反應(yīng),使水泥石中的Ca(OH)2數(shù)量大為減少,這樣對(duì)增強(qiáng)水泥石的抗腐蝕性能是非常有利的,那么學(xué)生在化學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中就要注意選擇正確的活性材料參與反應(yīng),不同的活性材料選擇決定不同的反應(yīng)結(jié)果。
(二)水泥技術(shù)檢測(cè)中用到的化學(xué)儀器
水泥技術(shù)的檢測(cè)中,主要涉及的是水泥成分檢測(cè),實(shí)驗(yàn)室主要應(yīng)用TBL2006-8X水泥組分測(cè)定儀對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)。其采用了最新型的半導(dǎo)體質(zhì)量技術(shù),具有良好儀器使用性能,可在5—50℃溫度內(nèi),無(wú)論外界溫度高低,任何一個(gè)設(shè)定溫度,都可使系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為恒溫,溫度控制范圍小于±1℃,同時(shí)該設(shè)備具有定時(shí)、報(bào)時(shí)、旋轉(zhuǎn)攪拌等作用。該設(shè)備也可實(shí)際利用與各種需要恒溫條件的領(lǐng)域,是化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的常用儀器。水泥組分測(cè)定儀是國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T12960《水泥組分的定量測(cè)定》的配套設(shè)備,是檢測(cè)水泥成分的必須使用設(shè)備。
二、教學(xué)案例分析
在材料課中,有一章主要講述分析化學(xué),分析化學(xué)是進(jìn)行材料組織分析、質(zhì)量檢驗(yàn)及結(jié)構(gòu)和性能檢查的專業(yè)基礎(chǔ)理論課。下面我們就實(shí)例來(lái)說(shuō)明,材料課中分析化學(xué)怎么與實(shí)驗(yàn)課良好結(jié)合。
(一)實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備階段,在分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)中,把整體實(shí)驗(yàn)拆解,分成部分實(shí)驗(yàn)進(jìn)行。例如,在進(jìn)行絡(luò)合滴定法實(shí)驗(yàn)室,我們把整個(gè)實(shí)驗(yàn)分成五大部分,分別是配制原溶液、量取絡(luò)合溶液、絡(luò)合溶液劑量標(biāo)準(zhǔn)、試樣使用方式、稱量標(biāo)準(zhǔn)試樣,五大部分的操作全應(yīng)由學(xué)生獨(dú)立完成,分工明確,目的性強(qiáng),每個(gè)人都有動(dòng)手的機(jī)會(huì)。
(二)所做實(shí)驗(yàn)不能離開(kāi)本專業(yè)的范圍,避免學(xué)生產(chǎn)生抗拒心理。
學(xué)生能夠積極的完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,最好的方法是使學(xué)生產(chǎn)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣,能夠主動(dòng)的加入實(shí)驗(yàn)操作中。如何才能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣呢,在試樣選擇方面,盡量選擇實(shí)驗(yàn)要求的真實(shí)試樣,制造良好的實(shí)驗(yàn)氛圍,把專業(yè)、生產(chǎn)和興趣緊密的結(jié)合在一起。
(三)實(shí)際操作過(guò)程中,老師進(jìn)行分組,組內(nèi)成員有明確分工,環(huán)環(huán)相扣,每個(gè)人在試驗(yàn)中都是不可缺少的,學(xué)生考慮到了自身的重要性,態(tài)度自然積極,老師指導(dǎo)授課方式,實(shí)驗(yàn)之前進(jìn)行點(diǎn)名分組,指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行,實(shí)驗(yàn)結(jié)束進(jìn)行考察。分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)課有兩個(gè)考察方式:一種方式是通過(guò)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中數(shù)據(jù)記錄的準(zhǔn)確度,和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的真實(shí)性進(jìn)行考察。另一種方式是,指導(dǎo)教師一對(duì)多輪流指導(dǎo),可以直觀的看出學(xué)生是否積極實(shí)驗(yàn)。對(duì)于考核方式其他一些建議,實(shí)驗(yàn)儀器數(shù)量允許的條件下,學(xué)生按老師分配,對(duì)號(hào)入座,每組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)因誤差,或多或少出現(xiàn)不同,老師可以從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)清晰看出學(xué)生是否正常實(shí)驗(yàn),同樣,依據(jù)這種方法,老師也可明確學(xué)生實(shí)驗(yàn)的不足,給予指導(dǎo)。學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作臺(tái)的固定,讓學(xué)生更有自律性,能夠按規(guī)程積極的完成教學(xué)任務(wù),正確使用儀器,避免儀器損害。分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)在提高學(xué)生動(dòng)手能力之余,還提高實(shí)驗(yàn)素質(zhì),為學(xué)生以后的發(fā)展打下扎實(shí)的基礎(chǔ)。
(四)舉一反三,分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)是否可以運(yùn)用到其他材料實(shí)驗(yàn)課中,如材料金屬腐蝕實(shí)驗(yàn)、有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)、試樣制取實(shí)驗(yàn)、材料現(xiàn)代化分析,提高實(shí)驗(yàn)與實(shí)驗(yàn)之間的相關(guān)性,這樣,實(shí)驗(yàn)間可以相互補(bǔ)充,又不雷同。了解不同實(shí)驗(yàn)的概念,資源進(jìn)行合理分配,實(shí)施最優(yōu)組合,從材料課整體出發(fā),優(yōu)化這門課程,提高教育水平。
(五)在分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)課之前,我們根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,了解并熟知相關(guān)的理論知識(shí),避免在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中因理論知識(shí)的匱乏造成實(shí)驗(yàn)難以進(jìn)行。
(六)增加實(shí)驗(yàn)課程,培養(yǎng)學(xué)生可以利用多方法進(jìn)行分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,要求學(xué)生寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告和實(shí)驗(yàn)心得,鞏固理論知識(shí)。
作者:李杰單位:湖南建筑高級(jí)技工學(xué)校湖南城建職業(yè)技術(shù)學(xué)院