土木工程材料教学大纲.doc

土木工程材料课程教学大纲一、课程的性质和学习目的 1、本课程的性质和任务土木工程材料是土木工程专业的一门重要专业技术基础课, 是直接为土木工程实际问题服务的一门重要的学科。土木工程材料是研究土木工程用材料结构、性能、标准及相互关系的一门科学，并且研究如何选用和组配复合材料。通过本课程的学习，使学生掌握各种材料内部组成、结构、技术性能、技术标准及其相互关系。培养学生合理选用和组配新型复合材料的能力。2、课程的基本要求：（1）掌握砂石材料、水泥、水泥混凝土、沥青混合料的组成结构、技术性质及其关系；掌握矿质混合料、水泥混凝土、沥青混合料配合比设计；（2）熟悉石灰、沥青及钢材的组成结构、技术性质及技术要求； （3）了解各种外加剂的性能；了解部分新建筑材料的技术性能及发展趋向；（4）了解石灰、水泥凝结硬化原理；沥青混凝土强度理论；集料的级配理论；沥青乳化机理。（5）了解土木工程中合成高分子材料的主要制品及应用、了解建筑功能材料的主要类型及特点。3、本课程与其他课程的关系 在学习本课程之前, 应学完数学、物理、化学、材料力学、工程地质等课程，以便同学在学习本课程的过程中充分运用过去学过的知识。它是后续专业课的基础。二、本课程学习和考核的内容绪论（2学时）教学内容：土木工程材料发展概况，土木工程材料在土木工程建筑结构物中的作用，以及在经济发展中的意义；课程研究的对象和内容、要求和学习方法。教学目标：了解土木工程材料在土木工程建筑结构物中的作用，以及在经济发展中的意义；明确本课程在本专业中的地位，了解本课程研究的对象和内容、要求和学习方法。重 点：土木工程材料在土木工程建筑结构物中的作用，土木工程材料的发展概况。难 点：土木工程材料在土木工程建筑结构物中的作用（一）土木工程材料的基本性质（2学时）教学内容：材料学的基本理论，材料的物理性质、力学性质、材料的耐久性。教学目标：了解材料学的基本理论，掌握材料的物理性质、力学性质，掌握材料的物理力学性质相互间的关系及在土木工程中的应用，掌握材料耐久性的基本概念。 重 点：材料的物理力学性质相互间的关系及在土木工程中的应用。难 点：材料的物理性质。（二）天然石料（2学时）教学内容：岩石的组成与分类、岩石的力学性能与测试方法、常用石料品种教学目标：了解岩石的形成和分类，天然石材的工艺性质，能正确合理地选用建筑石材；掌握天然石材的物理性质和力学性质；掌握土木工程常用石材的品种。重点：土木工程中常用石材的品种。难点：石材的物理性质和力学性质。 （三）墙体材料（2学时）教学内容：墙体材料的中各类；砌墙砖的种类及性能；砌块的类型及特点。教学目标：了解烧结普通砖的性质及特点；掌握蒸养蒸压砖、砌块的主要性质及应用特点。重点：墙体材料的应用特点。难点：蒸压砖、砌块的主要性质。（四）无机胶凝材料（8学时）教学内容：石膏、石灰、水玻璃的生产工艺；石膏、石灰消解与硬化过程；石膏、石灰技术性质与技术标准；硅酸盐水泥与普通硅酸盐水泥的生产工艺，主要矿物成分，凝结硬化原理以及主要技术性质和技术标准；掺混合料水泥和其它品种水泥。教学目标：了解石膏、石灰、水玻璃的生产工艺；熟悉石膏、石灰消解与硬化过程；掌握石膏、石灰技术性质与技术标准；熟悉石膏、石灰、水玻璃的主要用途。了解硅酸盐水泥与普通硅酸盐水泥的生产工艺；掌握硅酸盐水泥主要矿物成分及其特性；了解水泥凝结硬化原理；熟练掌握水泥的主要技术性质、检测方法及技术标准；了解水泥的腐蚀；了解掺混合料水泥和其它品种水泥特性及适用范围，了解绿色水泥及其发展趋势。重 点：硅酸盐水泥矿物成分的组成及其特性对水泥性能的影响；水泥的技术性质；石灰、水泥主要技术性能及在土木工程中的应用。难 点：水泥的技术性质。（五）水泥混凝土及建筑砂浆（10学时）教学内容：水泥混凝土的概念、主要技术性质及其影响因素；水泥混凝土对组成材料的技术要求；水泥混凝土配合比设计。建筑砂浆的技术性质，建筑砂浆配合比设计。教学目标：理解水泥混凝土材料的概念；熟练掌握混凝土拌合物的性质及其测定和调整方法；熟练掌握硬化混凝土的力学性质、变形性质和耐久性及其影响因素；掌握水泥混凝土对组成材料（包括水泥、砂、石、水、外加剂和掺合料）的技术要求，熟练掌握混凝土组成材料的各项性能的测定方法并能够正确选用；熟练掌握水泥混凝土材料的配合比设计过程，了解混凝土技术的新进展及其发展趋势。掌握砌筑砂浆的技术性质、检测方法及配合比设计方法；熟悉抹面砂浆的主要品种性能要求及其配制方法。重 点：水泥混凝土主要技术性质及其影响因素；水泥混凝土配合比设计；混凝土外加剂的应用。难 点：水泥混凝土工作性、强度及其影响因素；水泥混凝土配合比调整。（六）建筑钢材（4学时）教学内容：金属的微观结构及钢材的化学组成，建筑钢材的技术性质，化学成分对钢材技术性能的影响，建筑钢材品种、牌号表示方法及选用。教学目标：了解金属的微观结构及钢材的化学组成，了解化学成分对钢材技术性质的影响，熟练掌握建筑钢材的力学性能（包括强度抗拉性能、冷弯性能、冲击韧性、疲劳等）的意义，测定方法及影响因素；理解钢材的冷加工强化及时效强化和热处理，掌握建筑钢材的主要力学性能指标，了解建筑钢材品种、牌号表示方法及选用原则。重 点：建筑钢材的技术要求与技术标准。难 点：建筑钢材的技术性能。（七）沥青材料（4学时）教学内容：石油沥青的组成与结构，技术性质、技术标准；外界因素对沥青材料性能的影响；乳化沥青的形成，沥青的改性措施；沥青主要制品及应用。教学目标：掌握石油沥青的化学组成与结构，掌握石油沥青的技术性质、技术标准；掌握沥青材料在外界因素作用下产生性能变化的规律；掌握沥青常规指标的测试方法；理解乳化沥青形成原理、对组成材料要求、分裂原理，了解沥青的改性及主要制品在工程中的应用。重 点：沥青材料的技术性质、技术标准，沥青材料在外界因素作用下产生性能变化的规律。难 点：沥青材料在外界因素作用下产生性能变化的规律。（八）沥青混合料（8学时）教学内容：沥青混合料的定义及分类，组成结构与强度理论，对组成材料的技术要求；沥青混合料的技术性质和技术要求，沥青混合料的组成设计。教学目标：理解沥青混合料的定义及分类；理解热拌沥青混合料的组成结构与强度理论；掌握沥青混合料对组成材料的技术要求及测定方法，并能够正确选用；掌握沥青混合料的技术性质和技术要求；掌握沥青混合料性能测定方法，熟练掌握沥青混合料的组成设计及其在工程中的使用要点。重 点：沥青混合料的技术性质和技术标准；沥青混合料的配合比设计。难 点：沥青混合料配合比设计。（九）工程高分子聚合物材料（2学时）教学内容：高分子聚合物的概念、结构、分类及应用；土工布的种类、特点和应用； 聚合物胶结混凝土的概念和组成；高分子聚合物改性沥青和沥青混合料的性能。教学目标：了解高分子聚合物的概念、结构、分类及应用；了解土工布、聚合物胶结混凝土、高分子改性沥青混合料的特点及应用。重点：土木工程中常用的高分子聚合物种类及特点难点：高分子聚合物的结构；（十）建筑功能材料（2学时）教学内容：常用建筑装饰材料得类型及选用、保温隔热材料的性质及要求、吸声材料店性能及选用教学目标：了解建筑装饰材料的基本要求、主要类型及性能特点；掌握绝热材料和吸声材料的作用原理；了解绝热材料和吸声材料的主要类型及性能特点。重点：建筑功能材料的特点及基本要求难点：绝热材料和吸声材料的作用原理三、课内实训项目及要求1、实训目标通过实训训练，使学生熟悉各种试验仪器；了解土木工程材料各项试验之间的联系及其与生产实践的联系。熟练掌握各项试验的操作过程；能够对试验结果进行系统分析， 进而对材料性能进行综合评定。通过实训训练，完成水泥混凝土及沥青混合料的组成设计。培养学生主动获取和综合运用知识以及动手能力、表达能力、文字写作能力，团队协作能力，实现培养应用型人才的目标。2、实训基本要求在理论教学的基础上，对学生进行基本技能、基本能力、以及综合能力培养的重要环节。试验课通过集中训练的方式，使学生对所学的理论知识和基本技能进行系统的全面的复习和巩固，培养学生独立操作的能力。.通过对土木工程材料技术性能实验的操作以及对工程用复合材料的设计，使学生充分理解工程用材料的各项技术性质和功能，培养与提高学生的动手实验的能力，培养与提高学生的科学和实验素养。要求学生具有理论联系实际和实事求是的科学作风，严肃认真的工作态度，主动研究的探索精神，遵守纪律，团结协作和爱护公共财产的优良品德。3、实训项目及要求（1）无机结合料部分实验序号实验项目名称内容与要求实验学时实验类型实验要求主要仪器设备1石灰氧化钙含量测定试验1.掌握各种试剂配置以及盐酸溶液的配制与浓度的标定；2.学会有效氧化钙含量的测定方法。4综合必修滴定管、滴定台架、天平、烘箱2水泥标准稠度用水量试验1. 明确水泥标准稠度用水量的概念和作用；2.掌握水泥标准稠度用水量的试验测定方法。综合必修标准维卡仪、水泥净浆搅拌机、天平3水泥凝结时间试验1. 明确水泥初凝时间和终凝时间的概念意义；2.掌握水泥初凝时间和终凝时间的试验测定方法。验证必修标准维卡仪、水泥净浆搅拌机、湿气养护箱、天平4水泥体积安定性试验1.明确水泥体积安定性的概念及其与水泥质量的关系。2.掌握雷氏夹法测定水泥体积安定性的试验方法。验证必修沸煮箱、雷氏夹、天平、湿气养护箱5水泥胶砂强度试验1.明确水泥强度、强度等级的概念及其相互关系；2.掌握水泥抗折与抗压强度的试验方法；3.掌握水泥强度等级的确定方法。综合必修水泥胶砂搅拌机、试模、振实台、抗折与抗压强度试验机(2) 水泥混凝土部分实验序号实验项目名称内容与要求实验学时实验类型实验要求主要仪器设备6粗、细集料表观密度、松装密度试验1、理解粗、细集料表观密度和松装密度的概念。2、掌握粗、细集料表观密度和松装密度的测定方法。3、学会用粗、细集料的密度计算空隙率的计算原理与方法。4、让学生知道测定粗、细集料表观密度的目的2综合必修静水天平、烘箱、容量瓶、容量筒、漏斗等7粗集料针、片状颗粒含量试验1、通过现场演示使学生了解什么是粗集料的针状颗粒和片状颗粒。2、学会利用针状规准仪和片状规准仪测定针片状颗粒的含量的试验方法。3、了解针状颗粒和片状颗粒过多时对工程的危害。4、培养学生在颗粒挑选时的耐心性和细致性。验证必修标准筛、天平、针状规准仪、片状规准仪等8粗集料的压碎性试验1、使学生理解测定粗集料压碎指标试验的目的。2、学会万能压力机的使用方法，尤其是加载速度如何控制。3、掌握压碎指标的计算方法，并能根据规范判定集料的压碎性。验证必修万能压力机、压碎指标测定仪、标准筛、天平等9集料含泥量的试验1、理解集料中的“泥”和“泥块”是指什么。2、掌握集料含泥量的试验方法。3、了解针集料中含泥量超标时对工程的危害。综合必修标准筛、烘箱、毛刷、天平等10细集料的筛析试验1、理解砂的细度模数的概念2、熟练使用标准筛进行手工筛析试验。3、掌握筛析试验数据的处理方法和分计筛余的计算方法。4、掌握砂的析度模数的计算方法。5、学会利用细度模数判断砂的粗细。验证必修标准筛、天平等11水泥混凝土配合比设计1、以抗折强度为设计指标进行高等级公路水泥混凝土路面用水泥混凝土配合比设计，或以抗压强度为设计指标对某桥梁梁用混凝土进行配合比设计。2、熟练掌握水泥混凝土配合比设计的计算过程。6设计必修12水泥混凝土混合料拌制和工作性试验1、掌握手工进行水泥混凝土混合料的拌制方法。2、学会利用坍落度试验判断混合料的工作性。3、学会使用振动台成型试件。综合必修混凝土拌和机、坍落度筒、捣棒、振动台、试模等13水泥混凝土抗压、（抗折强度试验）1、熟练掌握压力实验机的操作方法。2、掌握抗折、抗压压力机加载速度与度盘读数的换算关系。3、学会对抗折、抗压试验数据的处理。综合必修（选修）压力试验机、混凝土抗折夹具14混凝土拌和物实测密度1、理解测定混凝土拌合物实测密度的目的。2、掌握实测密度的测定方法。验证必修台秤15水泥混凝土配合比设计（掺外加剂）1、由学生自己选择外加剂种类，制定实验方案，完成掺外加剂混凝土组成设计。2、理解掺外加剂混凝土与不掺外加剂混凝土的区别。设计选修(3) 钢材部分实验序号实验项目名称内容与要求实验学时实验类型实验要求主要仪器设备16钢筋的拉伸试验1.掌握钢筋拉伸试验的原理和方法；2.绘制钢筋的应力应变曲线；3.测出钢筋的屈服点、抗拉强度、伸长率三项重要指标。2综合必修万能试验机、游标卡尺、引申计(4) 沥青及沥青混合料试验 序号实验项目名称内容与要求实验学时实验类型实验要求主要仪器设备17沥青的针入度、延度和软化点试验1、掌握沥青针入度、延度、软化点测定方法。2、掌握针入度、延度、软化点试验数据处理。3、根据技术标准确定沥青标号，评定沥青技术性能。2验证必修针入度仪、延度仪、软化点测定仪、烘箱、恒温水浴18沥青粘附性试验1、掌握水煮法测定沥青与矿料的粘附性方法。2、熟悉水浸法测定沥青与矿料的粘附性方法。3、学会评定沥青与矿料的粘附性的等级。验证必修烘箱、电炉、烧杯19粗集料针、片状颗粒含量试验1、通过现场演示使学生了解什么是粗集料的针状颗粒和片状颗粒。2、学会利用游标卡尺测定针片状颗粒的含量的试验方法。3、了解针状颗粒和片状颗粒过多时对工程的危害。4、培养学生在颗粒挑选时的耐心性和细致性。2验证必修游标卡尺20粗、细集料及矿粉筛分及级配试验1、掌握粗、细集料及矿粉筛分测定方法2、掌握试验误差及数据处理。3、能够根据试验结果进行矿质混合料组成设计。综合必修标准筛、天平、烘箱22沥青混合料组成设计1、掌握沥青混合料组成设计步骤。2、根据工程性质、道路等级能够确定沥青混合料类型。3、根据试验数据能够确定沥青最佳用量。4设计必修23沥青混合料的马歇尔稳定度试验1、掌握沥青混合料试件制作方法。2、掌握沥青混合料物理指标的测定及计算。3、掌握马歇尔稳定度、流值得测定方法。4、能够进行数据处理。综合必修马歇尔稳定度测定仪、沥青混合料拌和机、烘箱、击实仪、脱模器四、学时分配建议学时分配建议表课程内容讲课学时课内实训总学时绪论221.土木工程材料的性质222.天然石材223.墙体材料224.无机胶凝材料84125.水泥混凝土及建筑砂浆108186.建筑钢材4267.沥青胶结料4268.沥青混合料108189.工程高分子聚合物材料2210.建筑功能材料22合 计481672五、其他说明（一）本教学大纲是土木工程专业土木工程材料课程的基本内容。这些内容是通过讲课的形式以及试验进行教学的；（二）本课程着重使学生掌握本课程的基本概念和基本原理以及方法，注重培养学生分析问题和解决问题的能力。课堂讲授中既要保持理论的联系性，又要注意联系工程实际；（三）主要参考书陈宝璠主编的土木工程材料，中国建材工业出版社。彭晓芹主编的土木工程材料，重庆大学出版社；吕伟民沥青混合料设计原理及方法，同济大学出版社；杨林江、李井轩编著，SBS改性沥青的生产及应用人民交通出版社；JTJ E41-2005公路工程岩石试验规程；JTJ E42-2005公路工程集料试验规程；JTJ E20-2011公路工程沥青及沥青混合料试验规程。JTJ E30-2005公路工程水泥及水泥混凝土试验规程。土木工程材料编写目录绪论第1章 材料的基本性质 1.1 材料的物理性质1.2 材料的力学性质1.3 材料的装饰性1.4 材料的耐久性第2章 天然石料2.1 岩石的组成与分类2.2 岩石的力学性能与测试方法2.3 常用石料品种第3章 墙体体材料 3.1 砌墙砖 3.2 砌块第4章 无机胶凝材料4.1 石膏4.2 石灰4.3 水玻璃4.4 菱苦土4.5 水泥第5章 水泥混凝土和砂浆5.1 概述5.2 混凝土的组成材料5.3 新拌混凝土性能5.4 混凝土的力学性能5.5 混凝土的变形性能5.6 混凝土的耐久性能5.7 混凝土的质量控制与强度评定5.8 水泥混凝土配合比设计5.9 泵送混凝土5.10 高性能混凝土简述5.11 建筑砂浆第6章 钢材6.1 土木工程用钢材的冶炼和分类6.2土木工程用钢材的技术性能6.3 钢材的化学成分对钢材性能的影响6.4 钢材的冷加工及热加工6.5 钢材的标准和选用6.6 钢材的腐蚀与防护第7章 沥青胶结料7.1 沥青7.2 沥青基及改性沥青基防水材料第8章 沥青混合料8.1 概述8.2 沥青混合料的组成材料8.3 沥青混合料的结构与强度理论8.4 沥青混合料的技术性质和技术要求8.5 沥青混合料的配合比设计第9章 合成高分子材料9.1 高分子材料的基本知识9.2 常用建筑高分子材料9.3 高分子材料在土木工程中应用第10章 功能材料 10.1 建筑装饰材料 10.2 保温隔热材料 10.3 吸声材料 编写人：王颖2013年4月