土木工程材料教学大纲

课程编号：041401总学分：2.5《土木工程材料》教学大纲SyllabusofCivilEngineeringMaterials课程性质：学科大类课/专业基础课适用专业：土木工程专业学时分配：课程总学时：40学时，其中:理论课学时:28学时；实验学时:9学时，讨论课学时:3学时。先行、后续课程情况：先行课：材料力学；后续课：新型建筑材料。教材：【教材】1.J.FrancisYoung,SidneyMindessLenaHaggstrom.TheScienceandTechnologyofCivilEngineeringMaterials.北京：中国建筑工业出版社，2006..吕平,迟培云，万小梅.土木工程材料CivilEngineeringMaterials（电子出版物）.北京：中国建筑工业出版社,2008.参考书目：1.湖南大学等四校合编.土木工程材料（第二版）.中国建筑工业出版社，2011.迟培云，吕平.建筑结构材料.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社,2007..H.Zhang.BuildingMaterialsinCivilEngineering.WoodheadPublishingLtd,2011.一、课堂教学大纲（一）课堂教学的目的与任务通过本课程的学习，使学生掌握土木工程材料的基本理论和基本知识，培养学生应用材料知识解决工程问题的能力，增强学生的工程能力和创新能力，并为后续专业课程学习以及成为创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量土木工程技术人才奠定必要的基础。（二）课堂教学的基本要求.熟悉常用土木工程材料的概念、品种与规格，熟悉重要土木工程材料的原料及生产，具有合理选择土木工程材料的初步能力。.掌握常用土木工程材料的技术标准与规范、技术性质与特性，具有理解材料与结构设计及施工技术的相互关系的初步能力。.掌握土木工程材料的应用技术与测试技术，具有正确运用土木工程材料知识与技术解决土木工程实践问题的初步能力。.经过课堂教学、实验及实训等环节的综合训练，具有初步的技术研究、应用开发、科学研究等创新能力。.经过双语教学，在专业术语、基本理论、技术前沿等内容和文字表述方面与国际接轨，初步建立国际视角。.了解决国内外土木工程领域新材料、新技术、新工艺及发展趋势，建立新型土木工程材料的概念。（三）课堂教学的知识模块第一章：绪论.基本要求与基本知识点熟悉土木工程材料的概念、分类，了解土木工程材料在社会发展中及土木工程中的作用地位，熟悉土木工程材料与建筑结构、施工的关系，掌握本课程的学习方法和土木工程材料的发展趋势。.教学重点与难点本章重点为本课程的学习方法，土木工程材料的发展趋势。第二章：土木工程材料的基本性质.基本要求与基本知识点了解材料的组成和结构，掌握材料基本物理性质，如密度、表观密度、堆积密度、孔隙率、空隙率等结构特征参数的概念、计算公式、测试方法及相互关系等，重点掌握材料的密度、表观密度、堆积密度、孔隙率、空隙率等的概念、计算公式、测试方法及其相互关系。掌握材料亲水性、憎水性、吸水性、吸湿性、耐水性等与水有关的性质，了解材料的热工性质、声学性质及防火性质，掌握强度、硬度、弹性、塑性、脆性、韧性等力学性质，了解材料耐久性的概念。.教学重点与难点本章重点为材料的密度、表观密度、堆积密度、孔隙率、空隙率等基本物理性质的概念、计算公式、测试方法及其相互关系；材料强度公式和计算以及实验方法；材料亲水性、憎水性、吸水性、吸湿性、耐水性的概念，以及吸水率的计算公式。本章难点为材料性质之间的相互关系。例如根据材料的孔隙率及其构造分析判断材料的强度、隔热保温性、吸声性等。第三章：气硬性无机胶凝材料.基本要求与基本知识点了解胶凝材料的分类，了解建筑石膏的技术性质、凝结硬化及应用，了解石灰的熟化与硬化、技术性质与应用。.教学重点与难点无第四章：水泥.基本要求与基本知识点了解水泥的概念、特点及其应用，熟悉硅酸盐水泥的原料及生产过程，熟练掌握水泥熟料的矿物组成与特性、水化、凝结与硬化机理、技术性质和测试技术。掌握水泥石的腐蚀与防止。熟悉混合材料的种类、作用、特性与选用，掌握掺混合材料的硅酸盐水泥种类、组成、特性和应用。了解其它水泥的组成、技术性质、特性及其应用。.教学重点与难点本章重点为硅酸盐水泥的矿物组成、凝结硬化机理、技术性质及测试方法、水泥石的腐蚀与防止、硅酸盐水泥的特性及应用；混合材料的特点及二次水化机理；掺混合材料的硅酸盐水泥的组成、技术性质、特性及应用。本章难点为硅酸盐水泥的水化、凝结硬化机理；六大水泥在特性上及其在应用上的异同点。第五章：普通混凝土.基本要求与基本知识点了解混凝土的定义、分类、特性及发展趋势。熟悉普通混凝土的组成、各组成材料的作用，掌握普通混凝土的组成材料的基本要求、品种选择及其主要技术性质，熟悉混凝土外加剂和矿物掺合料的常用品种、作用机理和应用。掌握普通混凝土拌合物的和易性概念、测定方法及选择与调整、影响因素、和易性测定。掌握混凝土强度与强度等级、强度公式、主要影响因素及提高强度的措施。掌握混凝土的配合比设计原理、步骤与方法。掌握混凝土的耐久性。了解新型混凝土。.教学重点与难点本章重点为混凝土组成材料技术性质；混凝土和易性、强度及耐久性的概念、指标及测试方法、影响因素及改善措施；混凝土配合比设计的原理、步骤及方法。本章难点为结合工程实际查找分析影响混凝土和易性和强度等技术性质的因素及相应的改善措施。第六章：建筑砂浆.基本要求与基本知识点了解建筑砂浆的概念，分类和发展趋势，掌握砌筑砂浆组成、技术性能、配合比设计、应用及发展趋势。.教学重点与难点本章重点为砌筑砂浆的和易性和强度的概念、指标；砌筑砂浆强度影响因素。第七章：砌筑材料.基本要求与基本知识点了解砌筑材料种类、特点及发展方向。掌握多孔砖、空心砖的技术性能、应用，掌握混凝土小型空心砌块的种类及性质。.教学重点与难点本章重点为多孔砖、空心砖、混凝土小型砌块的性质及应用。第八章：建筑钢材.基本要求与基本知识点：了解建筑钢材的组成、分类、冶炼过程对钢质量的影响，掌握钢材的拉伸性能、冲击韧性、冷弯性能等性质。熟悉钢材常用品种、标准及选用，熟悉冷加工与时效强化，了解钢材的腐蚀与防护。.教学重点与难点本章重点为建筑钢材的拉伸性能、冲击韧性、冷弯性能。常用建筑钢材的标准及选用。第九章：沥青混合料基本要求与基本知识点了解沥青混合料的概念、常用类型、组成结构、强度理论及其应用，掌握沥青混合料的组成材料与技术性质，掌握沥青混合料的设计基本要求及方法。教学重点与难点本章重点为沥青混合料的组成材料与技术性质，难点是沥青混合料设计方法。第十章：建筑功能材料.基本要求与基本知识点了解防水材料的概念、常用品种、性能要求与特点、发展趋势。熟悉石油沥青的基本成分、结构特点、技术性质及其测试技术、标准与应用。熟悉高聚物改性沥青防水卷材及合成高分子防水卷材等防水材料的特点、主要技术性质及应用。了解保温隔热材料概念、常用类型、性能要求与发展趋势，熟悉其技术性质及其测试技术、标准与选用。了解新型功能材料的性质及发展趋势。.教学重点与难点本章重点为高聚物改性沥青防水卷材及合成高分子防水卷材的特性及选用。（四）、课堂教学的教学活动与方法主要采用课堂授课、课堂讨论等形式进行课堂教学。课堂授课根据教学内容的难易程度采用中文或英文课件，中文或部分英文讲述；课堂讨论针对教学内容的重点和难点问题，学生分组讨论。二、实验大纲（一）实验的目的与任务本课程实验任务是使学生系统地接受土木工程材料基本技能的训练，培养学生分析问题、解决问题的能力和创新能力。其目的是让学生实际参与设计实验、独立动手完成实验，巩固和加深对土木工程材料基础知识与基本理论的理解和掌握。（二）实验的基本要求针对课程的重点、难点和发展趋势设计相应实验教学环节，其中4项验证型与2项设计型基本实验学生必须做；3项研究型、2项综合型、1项自选型开放实验学生可选做。（三）实验的知识模块.四项验证型基本实验（1）基本性质（材料的密度、表观密度、吸水率等）；（2）水泥性质（细度、标准稠度用水量、细度、标准稠度用水量、凝结时间、安定性和水泥胶砂强度）；（3）建筑钢材（抗拉、冷弯性能）；（4）沥青混合料（马歇尔试验）。.两项设计型基本实验（1）混凝土配制技术（混凝土原材料的选用和测试、配合比设计、混凝土成型等）；（2）防水材料（拉伸、撕裂强度、不透水性试验和低温弯折试验）。.三项研究型开放实验（1）泵送混凝土试验研究；（2）无损检测技术应用；（3）混凝土结构加固材料研究。.两项综合型开放实验（1）混凝土耐久性试验研究；（2）多功能聚脲海洋腐蚀防护性能研究。.一项自选型开放实验由学生自行选择实验内容，提交实验方案后实验室主任审批执行。（四）实验的教学活动与方法以小组为单位，采用课内实验、课外科技活动、竞赛、课外自学等形式进行实验教学活动。三、实训大纲（一）实训的目的与任务本课程实训任务是结合基于“项目（组）的学习”双导师制创新性实践实训教学体系，培养学生在实际工程设计中合理选材、在实际工程施工中正确用材的基本专业技能。其目的是让学生亲身参与校内外实训教学基地的实训实践，培养学生解决实际问题的能力。（二）实训的基本要求熟悉参与的实训工程项目的工程概况、项目进展、所用材料的品种规格、技术性能、检验项目及储运堆放与安全管理制度。（三）实训的知识模块实训的知识模块主要由校内外教学实习基地具体工程项目以及由项目经理和工程师组成的企业工程导师组的实践内容来决定。（四）实训的教学活动与方法以自由个体为单位，采用不定期交流与督查、自由学习式、综合实训活动式等形式进行实训教学活动。四、课程课堂、实验、实训学时数总体安排：课程学时数安排内容课堂教授讨论课实验小计课外学时实训学时绪论10011由教师导师组与项目部企业工程导师根据学生学校学习时间与现场实际工程情况综合商榷。第二章土木工程材料的基本性质20131第三章气硬性无机胶凝材料10010第四章水泥6129>8第五章普通混凝土82313>14第六章建筑砂浆10010.5第七章砌筑材料10010.5第八章建筑钢材200.52.52第九章沥青混合料300.53.53第十章建筑功能材料3025>5合计283940>35制订人：吕平万小梅 教研室主任：万小梅 教学院长：金祖权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