土木工程材料教學大綱

課程編號：041401總學分：2.5《土木工程材料》教學大綱SyllabusofCivilEngineeringMaterials課程性質：學科大類課/專業(yè)基礎課適用專業(yè)：土木工程專業(yè)學時分配：課程總學時：40學時，其中:理論課學時:28學時；實驗學時:9學時，討論課學時:3學時。先行、后續(xù)課程情況：先行課：材料力學；后續(xù)課：新型建筑材料。教材：【教材】1.J.FrancisYoung,SidneyMindessLenaHaggstrom.TheScienceandTechnologyofCivilEngineeringMaterials.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2006..呂平,遲培云，萬小梅.土木工程材料CivilEngineeringMaterials（電子出版物）.北京：中國建筑工業(yè)出版社,2008.參考書目：1.湖南大學等四校合編.土木工程材料（第二版）.中國建筑工業(yè)出版社，2011.遲培云，呂平.建筑結構材料.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社,2007..H.Zhang.BuildingMaterialsinCivilEngineering.WoodheadPublishingLtd,2011.一、課堂教學大綱（一）課堂教學的目的與任務通過本課程的學習，使學生掌握土木工程材料的基本理論和基本知識，培養(yǎng)學生應用材料知識解決工程問題的能力，增強學生的工程能力和創(chuàng)新能力，并為后續(xù)專業(yè)課程學習以及成為創(chuàng)新能力強、適應經濟社會發(fā)展需要的高質量土木工程技術人才奠定必要的基礎。（二）課堂教學的基本要求.熟悉常用土木工程材料的概念、品種與規(guī)格，熟悉重要土木工程材料的原料及生產，具有合理選擇土木工程材料的初步能力。.掌握常用土木工程材料的技術標準與規(guī)范、技術性質與特性，具有理解材料與結構設計及施工技術的相互關系的初步能力。.掌握土木工程材料的應用技術與測試技術，具有正確運用土木工程材料知識與技術解決土木工程實踐問題的初步能力。.經過課堂教學、實驗及實訓等環(huán)節(jié)的綜合訓練，具有初步的技術研究、應用開發(fā)、科學研究等創(chuàng)新能力。.經過雙語教學，在專業(yè)術語、基本理論、技術前沿等內容和文字表述方面與國際接軌，初步建立國際視角。.了解決國內外土木工程領域新材料、新技術、新工藝及發(fā)展趨勢，建立新型土木工程材料的概念。（三）課堂教學的知識模塊第一章：緒論.基本要求與基本知識點熟悉土木工程材料的概念、分類，了解土木工程材料在社會發(fā)展中及土木工程中的作用地位，熟悉土木工程材料與建筑結構、施工的關系，掌握本課程的學習方法和土木工程材料的發(fā)展趨勢。.教學重點與難點本章重點為本課程的學習方法，土木工程材料的發(fā)展趨勢。第二章：土木工程材料的基本性質.基本要求與基本知識點了解材料的組成和結構，掌握材料基本物理性質，如密度、表觀密度、堆積密度、孔隙率、空隙率等結構特征參數(shù)的概念、計算公式、測試方法及相互關系等，重點掌握材料的密度、表觀密度、堆積密度、孔隙率、空隙率等的概念、計算公式、測試方法及其相互關系。掌握材料親水性、憎水性、吸水性、吸濕性、耐水性等與水有關的性質，了解材料的熱工性質、聲學性質及防火性質，掌握強度、硬度、彈性、塑性、脆性、韌性等力學性質，了解材料耐久性的概念。.教學重點與難點本章重點為材料的密度、表觀密度、堆積密度、孔隙率、空隙率等基本物理性質的概念、計算公式、測試方法及其相互關系；材料強度公式和計算以及實驗方法；材料親水性、憎水性、吸水性、吸濕性、耐水性的概念，以及吸水率的計算公式。本章難點為材料性質之間的相互關系。例如根據材料的孔隙率及其構造分析判斷材料的強度、隔熱保溫性、吸聲性等。第三章：氣硬性無機膠凝材料.基本要求與基本知識點了解膠凝材料的分類，了解建筑石膏的技術性質、凝結硬化及應用，了解石灰的熟化與硬化、技術性質與應用。.教學重點與難點無第四章：水泥.基本要求與基本知識點了解水泥的概念、特點及其應用，熟悉硅酸鹽水泥的原料及生產過程，熟練掌握水泥熟料的礦物組成與特性、水化、凝結與硬化機理、技術性質和測試技術。掌握水泥石的腐蝕與防止。熟悉混合材料的種類、作用、特性與選用，掌握摻混合材料的硅酸鹽水泥種類、組成、特性和應用。了解其它水泥的組成、技術性質、特性及其應用。.教學重點與難點本章重點為硅酸鹽水泥的礦物組成、凝結硬化機理、技術性質及測試方法、水泥石的腐蝕與防止、硅酸鹽水泥的特性及應用；混合材料的特點及二次水化機理；摻混合材料的硅酸鹽水泥的組成、技術性質、特性及應用。本章難點為硅酸鹽水泥的水化、凝結硬化機理；六大水泥在特性上及其在應用上的異同點。第五章：普通混凝土.基本要求與基本知識點了解混凝土的定義、分類、特性及發(fā)展趨勢。熟悉普通混凝土的組成、各組成材料的作用，掌握普通混凝土的組成材料的基本要求、品種選擇及其主要技術性質，熟悉混凝土外加劑和礦物摻合料的常用品種、作用機理和應用。掌握普通混凝土拌合物的和易性概念、測定方法及選擇與調整、影響因素、和易性測定。掌握混凝土強度與強度等級、強度公式、主要影響因素及提高強度的措施。掌握混凝土的配合比設計原理、步驟與方法。掌握混凝土的耐久性。了解新型混凝土。.教學重點與難點本章重點為混凝土組成材料技術性質；混凝土和易性、強度及耐久性的概念、指標及測試方法、影響因素及改善措施；混凝土配合比設計的原理、步驟及方法。本章難點為結合工程實際查找分析影響混凝土和易性和強度等技術性質的因素及相應的改善措施。第六章：建筑砂漿.基本要求與基本知識點了解建筑砂漿的概念，分類和發(fā)展趨勢，掌握砌筑砂漿組成、技術性能、配合比設計、應用及發(fā)展趨勢。.教學重點與難點本章重點為砌筑砂漿的和易性和強度的概念、指標；砌筑砂漿強度影響因素。第七章：砌筑材料.基本要求與基本知識點了解砌筑材料種類、特點及發(fā)展方向。掌握多孔磚、空心磚的技術性能、應用，掌握混凝土小型空心砌塊的種類及性質。.教學重點與難點本章重點為多孔磚、空心磚、混凝土小型砌塊的性質及應用。第八章：建筑鋼材.基本要求與基本知識點：了解建筑鋼材的組成、分類、冶煉過程對鋼質量的影響，掌握鋼材的拉伸性能、沖擊韌性、冷彎性能等性質。熟悉鋼材常用品種、標準及選用，熟悉冷加工與時效強化，了解鋼材的腐蝕與防護。.教學重點與難點本章重點為建筑鋼材的拉伸性能、沖擊韌性、冷彎性能。常用建筑鋼材的標準及選用。第九章：瀝青混合料基本要求與基本知識點了解瀝青混合料的概念、常用類型、組成結構、強度理論及其應用，掌握瀝青混合料的組成材料與技術性質，掌握瀝青混合料的設計基本要求及方法。教學重點與難點本章重點為瀝青混合料的組成材料與技術性質，難點是瀝青混合料設計方法。第十章：建筑功能材料.基本要求與基本知識點了解防水材料的概念、常用品種、性能要求與特點、發(fā)展趨勢。熟悉石油瀝青的基本成分、結構特點、技術性質及其測試技術、標準與應用。熟悉高聚物改性瀝青防水卷材及合成高分子防水卷材等防水材料的特點、主要技術性質及應用。了解保溫隔熱材料概念、常用類型、性能要求與發(fā)展趨勢，熟悉其技術性質及其測試技術、標準與選用。了解新型功能材料的性質及發(fā)展趨勢。.教學重點與難點本章重點為高聚物改性瀝青防水卷材及合成高分子防水卷材的特性及選用。（四）、課堂教學的教學活動與方法主要采用課堂授課、課堂討論等形式進行課堂教學。課堂授課根據教學內容的難易程度采用中文或英文課件，中文或部分英文講述；課堂討論針對教學內容的重點和難點問題，學生分組討論。二、實驗大綱（一）實驗的目的與任務本課程實驗任務是使學生系統(tǒng)地接受土木工程材料基本技能的訓練，培養(yǎng)學生分析問題、解決問題的能力和創(chuàng)新能力。其目的是讓學生實際參與設計實驗、獨立動手完成實驗，鞏固和加深對土木工程材料基礎知識與基本理論的理解和掌握。（二）實驗的基本要求針對課程的重點、難點和發(fā)展趨勢設計相應實驗教學環(huán)節(jié)，其中4項驗證型與2項設計型基本實驗學生必須做；3項研究型、2項綜合型、1項自選型開放實驗學生可選做。（三）實驗的知識模塊.四項驗證型基本實驗（1）基本性質（材料的密度、表觀密度、吸水率等）；（2）水泥性質（細度、標準稠度用水量、細度、標準稠度用水量、凝結時間、安定性和水泥膠砂強度）；（3）建筑鋼材（抗拉、冷彎性能）；（4）瀝青混合料（馬歇爾試驗）。.兩項設計型基本實驗（1）混凝土配制技術（混凝土原材料的選用和測試、配合比設計、混凝土成型等）；（2）防水材料（拉伸、撕裂強度、不透水性試驗和低溫彎折試驗）。.三項研究型開放實驗（1）泵送混凝土試驗研究；（2）無損檢測技術應用；（3）混凝土結構加固材料研究。.兩項綜合型開放實驗（1）混凝土耐久性試驗研究；（2）多功能聚脲海洋腐蝕防護性能研究。.一項自選型開放實驗由學生自行選擇實驗內容，提交實驗方案后實驗室主任審批執(zhí)行。（四）實驗的教學活動與方法以小組為單位，采用課內實驗、課外科技活動、競賽、課外自學等形式進行實驗教學活動。三、實訓大綱（一）實訓的目的與任務本課程實訓任務是結合基于“項目（組）的學習”雙導師制創(chuàng)新性實踐實訓教學體系，培養(yǎng)學生在實際工程設計中合理選材、在實際工程施工中正確用材的基本專業(yè)技能。其目的是讓學生親身參與校內外實訓教學基地的實訓實踐，培養(yǎng)學生解決實際問題的能力。（二）實訓的基本要求熟悉參與的實訓工程項目的工程概況、項目進展、所用材料的品種規(guī)格、技術性能、檢驗項目及儲運堆放與安全管理制度。（三）實訓的知識模塊實訓的知識模塊主要由校內外教學實習基地具體工程項目以及由項目經理和工程師組成的企業(yè)工程導師組的實踐內容來決定。（四）實訓的教學活動與方法以自由個體為單位，采用不定期交流與督查、自由學習式、綜合實訓活動式等形式進行實訓教學活動。四、課程課堂、實驗、實訓學時數(shù)總體安排：課程學時數(shù)安排內容課堂教授討論課實驗小計課外學時實訓學時緒論10011由教師導師組與項目部企業(yè)工程導師根據學生學校學習時間與現(xiàn)場實際工程情況綜合商榷。第二章土木工程材料的基本性質20131第三章氣硬性無機膠凝材料10010第四章水泥6129>8第五章普通混凝土82313>14第六章建筑砂漿10010.5第七章砌筑材料10010.5第八章建筑鋼材200.52.52第九章瀝青混合料300.53.53第十章建筑功能材料3025>5合計283940>35制訂人：呂平萬小梅 教研室主任：萬小梅 教學院長：金祖權Code：041401 Credit：2.5SyllabusofCivilEngineeringMaterialsCourseType：CourseofSpecialtyFoundationSpecialty：CivilEngineeringClassTime：Lecture28hr;Experiment9hr;Discussion3hr;Total40hr.CourseBeforehand:MaterialMechanicsCourseFollow-up:AdvancedCivilEngineeringMaterialsTeachingBook：1.J.FrancisYoung,SidneyMindessLenaHaggstrom.TheScienceandTechnologyofCivilEngineeringMaterials,20062.LvPing,ChiPeiyun,WanXiaomei.CivilEngineeringMaterials(ElectronicPublication).Beijing:ChinaArchitecture&BuildingPress,2008IOutlineofCourseContentsCourseobjectivesThiscoursewillteachstudentstomasterthebasictheoryandknowledgeofcivilengineeringmaterials,applymaterialsknowledgetosolveengineeringproblems,andenhanceengineeringskillsandinnovationcapability,andlaythenecessaryfoundationforthefollowingprofessionalcoursesstudyandbeingthehigh-qualitycivilengineeringandtechnicalpersonnelwithhighcreationadaptingtotherequirementofeconomicalandsocialdevelopment.TaskBefamiliarwiththeconcept,varietiesandspecificationsofcommoncivilengineeringmaterials,andtherawmaterialsandproductionofimportantcivilengineeringmaterials.Haveaninitialcapacityofreasonablechoiceoncivilengineeringmaterials.Masterthetechnicalstandardsandspecifications,technicalpropertiesandcharacteristicsofcivilengineeringmaterials.Haveaninitialcapacityofunderstandingtherelationshipbetweenmaterials,structuredesignandconstructiontechnology.Mastertheapplicationandthetestingtechnologiesofcivilengineeringmaterials.Haveaninitialcapacityofsolvingproblemsofcivilengineeringpracticeswiththecorrectknowledgeandtechnologies.Throughclassroomteaching,experimentsandpracticaltrainingandothercomprehensivetraining,Haveaninitialcapacityoftechnicalresearch,applicationdevelopment,scientificresearchandcreation.Bybilingualteaching,keepupwiththeworldincontentandwordsexpressionontechnicalterms,thebasictheoryandnewesttechnology.Initiallysetupaninternationalperspective.Knownewmaterials,newtechnologies,newskillsanddevelopmenttrendsinthefieldofcivilengineeringathomeandabroad.Establishtheconceptofnewcivilengineeringmaterials.3ContentofclassroomteachingIntroductionContentsandRequirementsBefamiliarwithconceptsandclassificationofcivilengineeringmaterials;getknownofroleanddevelopmentofcivilengineeringmaterials,befamiliarwithrelationshipamongcivilengineeringmaterials,buildingstructuresandconstruction;graspstudymethodandfuturedeveloptrendofcivilengineeringmaterials.FocusStudymethodandfuturedeveloptrendofcivilengineeringmaterials.BasicPropertiesofCivilEngineeringMaterialsContentsandRequirementsGetknownofcompositionandstructureofmaterials;graspdefinitions,formulasandtestmethodsofbasicphysicalpropertiesofmaterialssuchasdensity,apparentdensity,bulkdensity,solidity,porosity,voidage;graspdefinitionsofhydrophilicity,hydrophobicity,water-absorbingquality,hygroscopicity,waterresistance;getknownofthermotechnicalProperties,acousticpropertiesandfireproofofmaterials;graspconceptsofstrength,elasticity,plasticity,brittlenessandtoughness;getknownofdurabilityofmaterials.FocusDefinitions,formulasandtestmethodsofdensity,apparentdensity,bulkdensity,solidity,porosity,voidage;Equationsofstrengthandtestmethods.Definitionsofhydrophilicity,hydrophobicity,water-absorbingquality,hygroscopicity,Waterresistance.DifficultiesRelationshipbetweenporestructureandpropertiesofmaterials.Air-hardeningBindingMaterialsContentsandRequirementsGetknownofclassificationofbindingmaterials;getknownoftechnicalpropertiesofgypsum;getknownofthesettingandhardeningprocessandapplicationofgypsum;getknownofcuring,hardening,technicalpropertiesandapplicationoflime.FocusandDifficultiesNoFocusandDifficulties.CementContentsandRequirementsGetknownofconcept,classification,advantagesandapplicationofcement,befamiliarwithrawmaterialsandproductionofPortlandcement,graspmineraladmixture,including:definition,composition,hydration,settingandhardening,technicalpropertiesandtestofPortlandcement;graspcorrosionandpreventionofPortlandcement;befamiliarwithtypes,mechanism,characteristicsandapplicationofadmixturesofcement;grasptypes,composition,characteristicsandapplicationofPortlandcementwithadmixture,getknownofcomposition,characteristicsandapplicationofothercement.FocusMineralcomposition,mechanismofhydration,settingandhardening,technicalpropertiesandtestofPortlandcement;corrosionandprevention;characteristicsandapplicationsofPortlandcement;characteristicsandmechanismofadmixturesofcement;composition,characteristicsandapplicationofPortlandcementwithadmixture.DifficultiesMechanismofhydration,settingandhardeningofPortlandcement;sameanddifferences6ofPortlandcement.ConcreteContentsandRequirementsGetknownofdefinition,classificationanddevelopmentofconcrete;befamiliarwithcoiandroleofingredientsfconcrete,grasprequirementsofingredientst,ypeselectioandmaintechnicapropertiesfconcretegetfamiliaivithtype,mechanismandapplicationfchemicalagentsandmineraladmixture;graspconcept,testmethod,influencefactors,selectionandofworkabilitygraspconceptofstrengthstrengtlgrade,formula,influencfactorsmdstrengthimprovementmeasuresofconcrete;graspmixproportiondesignprinciple,processandmethoiconceptofdurability;getknownofadvancedconcrete.FocusTechnicalpropertiesofingredientsofconcrete;concepts,index,testmethod,influenceimprovementofworkabilitys,trengthanddurabilitym;ixproportiondesignprinciplep,rocessandmethod.DifficultiesAnalysisofinfluencefactorsofworkabilityandstrengthandrelatedimprovementmeasiConstructionMortarContentsandRequirementsConcepts,classificationanddevelopmentofconstructionmortar;composition,technical]mixproportiondesign,applicationanddevelopmentofmasonrymortar.FocusWorkabilityandstrengthofmasonrymortar;influencefactorsofstrengthofmasonrymorChapter7MasonryMaterialsContentsandRequirementsGetknownofclassification,characteristicanddevelopmentofmasonrymaterials;grasppropertiesandapplicationofperforatedbrickandhollowbrick;grasptypesandpropertieconcretehollowblock.FocusTechnicalpropertiesandapplicationofperforatedbrick;hollowbrickandsmallconcreteblock.ConstructionSteelContentsandRequirementsGetknowledgeofeffectsofcomposition,classificationandmetallurgicaloperationonqiconstructionsteels;grasptensileproperty,impacttoughnessandbendingpropertyofthe(steelsbefamiliarwithnormaltype,standardsapplicatioibefamiliazwithcoldworkandtimestrengthening;getknownofcorrosionandfireproofofsteel.FocusTensileproperty,impacttouglandsbendingpropertyoftheconstructionnormalstype,standards,applicationofconstructionsteels.AsphaltConcreteContentsandRequirementsGetknowledgeofconcept,normaltypes,composition,internastructure§trength;heoryandapplicationofasphaltconcrete;graspingredientsandtechnicalpropertiesofasphaltconmixproportiondesignrequirementsandmethodsofasphaltconcrete.FocusIngredientsandtechnicalpropertiesofasphaltconcrete.DifficultiesMixproportiondesignmethodsofasphaltconcrete.BuildingFunctionalMaterialContentsandRequirementsGetknowledgeofconcepts,normaltypes,propertiesanddevelopmentofwaterproofmateri;familiaiwithbasiccomponentsofwaterproofmateria-thecomposites,structuretechnicalproperties,standard^choicesofthepetroleuphaltgetfamiliawithCharacteristimajorpropertieandchoicesofthepolymermodifiedasphaltwaterproofsheetandsynthetipolymerwaterproofsheet;getknowledgeofconcepts,normaltypes,propertyrequirementsanddevelofthermalinsulationaterialsgetfamiliawithtechnicapropertiet,estmethods,standardsmdapplication;getknownofperformanceanddevelopmentofadvancedbuildingfunctionalmate:2.FocusCharacteristics,majorpropertiesandchoicesofthepolymermodifiedasphaltwaterproofsyntheticpolymerwaterproofsheet.4TeachingactivitiesandmethodsforclassroomteachingClassroomteachingproceedwiththeformofgivinglessonsororganizingclassdiscussions.Accordingtotheteachingcontent,teachersdecidetoteachingwithwhichcoursewareandlanguage.Classdiscussionsistobeheldaimedtotheemphasesanddifficultiesinteachingcontentwithaformofgroup.IIOutlineofexperimentteachingTaskandpurposeThetaskoftheexperimentteachinginthiscourseistoenablestudentstoacceptsystematicallycivilengineeringmaterialbasicskillstraining,andcultivatestudents'abilitytoanalyzeandsolveproblemsandinnovation.Thepurposeistoletstudentstakeparticipateindesigningandcompletingexperimentsindependently,consolidateanddeepentheunderstandandmastertothebasicknowledgeandtheoryofcivilengineeringmaterials.BasicrequirementAccordingtotheemphasesanddifficultiesofcourseanddevelopmenttrend,wehavedesignedcorrespondingexperimentalteachinglink,including4confirmationexperimentsand2designexperimentswhichstudentsshoulddo;3researchexperiments,2integratedexperimentsand1optionalexperimentwhichstudentscanselectivelydo.KnowledgemoduleconfirmationexperimentsBasicProperties(densitytest;apparentdensity(volumedensity)test;porositytest;absorptionTest,etc.)CementProperties(cementfineness;watersumfornormalconsistency;cementsettingtime;cementsoundness;strengthofcementmortar)BuildingSteel(tensile;coldbending)BituminousMixture(Marshalltest)designexperiments(1)Preparationtechnologyofconcrete(selectionandtestingofconcreterawmaterials,concretemixtureratiodesign,concretemolding,etc.)(2)Waterproofmaterials(tensilestrengthtest,tearstrengthtest,impermeabilitytest,low-temperaturebendingtest)researchopeningexperiments(1)PumpedConcreteStudyNon-damageInspectingTechnology(3)ConcreteReinforcingMaterialsStudy2integratedopeningexperimentsConcreteDurabilityStudyMultifunctionalSPUAAnti-corrosionPropertiesStudy1optionalopeningexperimentThestudentsshouldchoosetheexperimentcontentbythemselves,submittheexperimentplantothelabdirectorandperformitafterthelabdirectorexaminateandapprovalit.4ExperimentteachingactivitiesandmethodsS