土木工程材料論文范文

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第1篇

1)涵蓋內容繁多、邏輯關系較差。本課程學習內容涵蓋了無機材料、有機材料和復合材料等研究領域，包括了各類材料組成、性能及其影響因素、技術要求以及質量檢測和控制等等;各類材料性能各異且用途不同，因此各章之間聯系較少，導致邏輯關系不強。2)內容敘述性較強。教材內容涉及到與各類材料、工程密切相關的試驗資料、實踐經驗和技術標準，偏重于敘述性，基本概念多、經驗性的內容多，因此學生極易感覺到雜、亂、枯燥乏味，甚至產生厭學心理，影響學習效果。本課程具有很強的理論性和實踐性，除了應抓住重點學好理論知識以外，還應重視實踐環節，為此，本課程開設有多個學時的實驗課，旨在通過動手實踐，加深和鞏固對理論知識的理解，培養學生對土木工程材料的檢測技能。

2土木工程材料實驗教學的傳統模式

大量調研表明，多數高校土木工程材料實驗的教學模式表現為“灌輸式”，實驗性質基本為驗證類，綜合類、設計類和研究類實驗較少，具體表現如下:1)開展形式:多以分組。高校本科學生基數較大，實驗教學多為分組進行。2)指導模式:授課教師的講解和演示。每個實驗小組的人數較多，學生通過演示實驗觀察實驗過程，了解實驗的基本操作流程。3)實驗項目:根據實驗教學大綱確定。一般只限于教材中規定的特定實驗，其中驗證類實驗所占比例過大，而設計類和啟發類實驗相對較少;且考慮到實驗學時的設置，實驗過程較復雜、耗時較長且耗資較大的實驗，實驗教學盡量不涉及。4)實驗教材:實驗教師根據實驗教學大綱編寫實驗指導書。實驗過程中，學生根據指導書的實驗目的、實驗方法、實驗要求、所用儀器設備進行相關實驗即可。5)實驗報告:近似或者雷同。不同層次的學生所做的實驗項目相同，做相同的實驗，得到近似的實驗結果，一組或一個班寫出基本相同的實驗報告，不能充分調動學生的學習興趣和積極性。

3“塔式”實驗教學模式

基于兄弟院校土木工程專業實驗教學改革的成功經驗，結合現有實驗室的條件，遵循層次化、模塊化的指導思想，對土木工程材料實驗教學模式進行改革探索，分三階段逐步提升的“塔式”方式:基礎設計階段、對比分析階段與后期處理階段。1)基礎設計階段:將一個行政班的學生分組后，要求其根據與本次實驗項目相關的多種工程材料進行實驗設計，且將設計方案在實驗之前上交給實驗教師審批，待審批合格后方可安排實驗。這一階段可以讓學生根據實驗目的，自行設計實驗，使學生由被動變為主動，培養學生自主探究的能力;2)對比分析階段:同一批次實驗結束后，實驗教師組織學生分別匯報實驗設計方案與實驗現象、結果，要求學生分析不同小組的結果并找到原因，可以增強學生分析問題和解決問題的能力;3)后期處理階段:待同一個實驗項目全部結束后，實驗教師將本年度所有批次的實驗方案與結果公布后，要求每個同學對本項目進行總結，并以此作為實驗部分的考核。下面以“膠凝材料(水泥)的基本性質”為例，詳細說明一下“塔式”教學模式。1)根據理論課進程，實驗室要及時備好不同標號的水泥。實驗教師通知學生進行實驗方案設計，學生根據實驗目的，每個小組選用不同膠凝材料設計方案。根據已經審核的實驗方案與實驗指導書，嚴格按照實驗操作逐步完成水泥細度、水泥標準稠度用水量、水泥凝結時間、水泥安定性與水泥膠砂強度等實驗內容，并做好相關數據的記錄工作。2)同一批次實驗全部結束后，各小組通報實驗材料的選擇與實驗結果，要求每小組成員做好記錄，并引導學生回顧理論課程中的相關知識，分析不同膠凝材料的性質，加強學生對理論課程敘述性知識的理解與記憶。3)所有班級本實驗項目結束后，實驗老師將所有小組的實驗情況匯總并向學生公布，要求每人采用正交實驗分析法對統計的實驗結果進行分析，并結合理論知識對本次實驗進行總結，與此同時，教師也可以對學生實驗結果的統計數據進行分析總結，做好自己科研的支撐。

4教學模式改革效果

第2篇

土木工程材料種類繁多，各類自成體系，教學內容大多數是敘述性和分析性內容;同時，土工工程材料發展迅速，新材料層出不窮，以致學生在土木工程材料課程學習中難以抓住重點，出現什么都學、什么都學不好的情況。為了進提高土木工程材料課程的教學質量，增強學生課程學習效果，筆者從教材編寫、授課內容編排、課時分配等三個方面對土木工程材料課程的教學內容進行改革。

(一)教材編寫

2013年，南昌大學與其他兄弟院校編寫出版了教材《土木工程材料》。新編教材充分考慮到現有教材的不足，強化混凝土章節內容，增加了輕質混凝土、高性能混凝土、纖維混凝土、再生混凝土、大體積混凝土、噴射混凝土、活性粉末混凝土等新型混凝土的相關知識;根據實際教學情況，弱化部分章節，將石材、木材、合成高分子材料等章節內容進行相應刪減;緊跟土木工程材料發展趨勢，增加建筑節能材料章節;設置案例，在各章節中多設案例，引導學生用理論知識分析問題，與實踐相結合。

(二)授課內容編排

根據土木工程材料課程特點，對授課內容進行重新編排，力求做到以下幾點:突出重點內容，授課時以水泥、混凝土、瀝青、瀝青混合料為主要重點，以土木工程材料基本性質、氣硬性膠凝材料、建筑鋼材、新型墻體材料、建筑節能材料為次要重點，同時兼顧建筑功能材料、合成高分子材料、砂漿、石材、木材等;體現專業特點，注意授課內容與不同專業方向的有機融合，土木工程工民建方向專業重點突出水泥與混凝土的內容，土木工程道橋方向專業則要求掌握瀝青混合料的配合比設計;水利水電工程專業則要求詳細講解大體積混凝土及其施工;緊跟土木工程材料發展趨勢，更新教學內容，授課時將土木工程新材料(如新型混凝土、新型墻體材料)、新技術(如隧道盾構技術、大型混凝土構件預制技術)以及教師自身科研課題成果引入課堂教學中;結合工程應用，將國內外典型工程(如新型混凝土技術在三峽大壩、杭州灣跨海大橋應用)融入課堂教學中。

(三)課時分配

土木工程材料課程是一門理論性、實踐性、實驗性都非常強的課程，而土木工程材料課程的學時有限，在教學中合理分配課時是保證土木工程材料課程教學質量的關鍵。南昌大學的土木工程材料課程共48學時，其中課堂授課32學時，實踐2學時，實驗14學時。

二、教學模式的構建

目前，土木工程材料課程的教學模式一般包括理論教學和實驗教學兩部分。筆者在重視理論教學的基礎上，強調提高學生的實驗實踐能力。在土木工程材料課程中，除進行理論教學和實驗教學改革外，還適當增加了實踐教學環節。

(一)理論教學

土木工程材料課程需要讓學生了解并掌握土木工程材料的組成、結構、生產、工藝、性能與應用的基本理論知識，為此，有必要將木工程材料課程的基本理論知識重組為土木工程材料的組成與結構、生產與工藝、性能與應用三大塊進行統一講授。同時可采用多媒體結合板書的方法進行理論教學，以達到縮減課時、增強教學效果的目的。

(二)實驗教學

土木工程材料課程中現有的實驗項目基本上是驗證性實驗，難以激發學生的學習興趣和研究熱情，因此在實驗教學改革時，除了開展水泥實驗、砂石實驗、普通混凝土實驗、瀝青實驗等驗證性實驗外，還設計了綜合性實驗和創新性實驗。綜合性實驗是在設定原材料的基礎上，進行不同強度等級、不同坍落度要求的高性能混凝土實驗。創新性實驗是讓學生自選材料和自行設計實驗。創新性實驗前先將學生分為3～4個組并確定實驗題目，要求小組同學查閱資料、集中討論后完成創新性實驗，比如減水劑與水泥相容性實驗、緩凝劑對混凝土凝結時間影響實驗、不同等級礦物摻合料對混凝土強度影響實驗等。通過開展綜合性實驗和創新性實驗，激發學生的研究熱情，提高學生的自學能力。

(三)實踐教學

在理論教學和實驗教學的基礎上，積極進行土木工程材料課程實踐教學的探索與實踐。組織學生到預拌混凝土攪拌站了解混凝土的生產運輸過程，認知新拌混凝土的和易性，熟悉混凝土配合比設計，或組織學生到施工現場見識混凝土的澆注養護，了解建筑鋼材的性能和加工，實現理性認識到感性認識的提升，從而大大提高了教學效果。

三、教學方法的改革

在教學方法上，土木工程材料課程教師在課堂上一般采用多媒體和板書相結合的授課方式進行教學，學生基本上都是被動接受知識，很少對土木工程材料進行更深入的思考。鑒于這一缺陷，筆者在課堂教學中，增加視頻播放與課堂討論環節，提供了網絡輔助教學，完善考核方法。

(一)視頻播放與課堂討論

為讓學生對土木工程材料的研究和發展有更深入的了解，特別是引導學生對土木工程材料進行更深層次的思考，筆者充分利用多年從事教學和科研工作的優勢，特別制作了一段50分鐘左右關于材料在仿生、智能領域研究和發展的視頻資料，要求學生提前自行觀看，同時在課堂上也組織學生利用1個學時觀看視頻資料，之后用1個學時讓學生走上講臺發表觀后感想。

(二)網絡輔助教學

網絡輔助教學是高校數字化建設的重要體現，也是教師授課質量評價的重要組成部分。網絡輔助教學為學生與教師之間搭建了一個很好的交流平臺。教師可將很多相關的文檔、幻燈片、視頻資料上傳到網絡輔助教學平臺上，讓學生自行下載。學生也可在網絡輔助教學平臺向教師提問，教師可定期查看和回答學生問題。在教學方法上，網絡輔助教學是對課堂授課方式的一種補充。

(三)考核方法

土木工程材料課程考核方法采用課堂考勤與課堂討論、實驗實踐(報告)、期中考試(開卷)、期末考試(閉卷)四種形式相結合的全程考核方法，其中四種形式占總成績的比例分別為15%、15%、20%和50%。四種形式相結合的全程考核方法，注重培養學生的自主學習能力和獨立思考能力，全面評價學生的學習水平和課程的教學效果，對改變傳統的一考定成績、加強教學過程管理、分階段檢驗教學效果、改革考試方法具有積極的意義。

四、教學改革的效果評價

土木工程材料課程經過上述教學內容、教學模式、教學方法的改革，可以讓學生更好地掌握土木工程材料的理論知識，強化學生的自學能力，增強學生科研動手能力，提高學生創新能力，取得了良好的效果。

(1)授課內容

教師講課內容有主次之分，學生學習理論知識不僅簡單輕松，而且也更有針對性。對此教師可以適當減少理論課時，讓學生有更多的時間進行實驗實踐。

(2)上課形式

在課堂上播放相關視頻并進行課堂討論，引導學生自主學習并積極發言，既能提高學生的表達能力，也能幫助學生對土木工程材料發展進行更深層次的思考，激發學生的創新思維，有利于學生養成獨立思考問題的習慣。

(3)實驗實踐環節

除了部分驗證性實驗項目之外，還增設了綜合性實驗和創新性實驗。綜合性實驗可以讓學生在最短的時間內見識到各種不同要求的混凝土，創新性實驗可以激發學生的研究熱情。

(4)考核方法

采用上述四種形式相結合的全程考核方法，提高了學生上課的積極性，也有利于全面評價學生的學習水平和課程學習效果。

五、結語

第3篇

1958年，我國因鋼材短缺，曾探索過用GFRP筋代替鋼筋的研究。20世紀七八十年代，FRP在結構工程中的應用與研究逐漸增多。1972年在云南建造了一座直徑為44m的球形GFRP雷達天線罩。1982年在北京密云建成了跨徑20.7mGFRP簡支蜂窩箱梁公路橋，設計荷載等級為汽-15、掛-80，并進行了現場荷載試驗，這是國際上第一座GFRP公路橋。此后，FRP材料，尤其是價格比較便宜的GFRP，在工結構程中應用的范圍越來越廣。但是這些應用大多數都是附屬性、臨時性的構件，FRP材料的優越性能沒有得到充分發揮，即使用FRP作為結構材料也都是嘗試性的，沒有形成規模。同時，多數的土木結構工程師不了解FRP材料性能和設計方法，大大限制了它在土木工程結構中的應用和推廣。

2FRP復合材料在土木工程中的實踐效果

2.1用于結構加固

我國對FRP加固技術的研究始于1997年，中冶建筑研究總院有限公司(國家工業建筑診斷與改造工程技術研究中心)于1997年10月進行了國內首批外貼碳纖維布加固梁試驗。隨后在短短幾年中，外貼FRP片材加固技術已成為全國土木建筑行業研究和應用的熱點，很快為市場所接受，而市場的擴大使材料的成本大幅下降，這為FRP材料在建筑中的應用發展提供了更大的可能，在我國已迅速發展成為建筑結構補強加固的主要技術。至2012年，國內從事FRP試驗研究及技術開發的科研單位幾十所，用于土木建筑行業中的碳纖維制品生產銷售的廠家幾十個，從事于碳纖維加固補強的專業公司上百個，已經形成了相當大的研發、生產、設計、應用的社會群體。目前FRP材料在土木建筑中的應用以加固鋼筋混凝土結構為主，加固的形式又以外貼FRP片材為主，但FRP技術在砌體結構、鋼結構、木結構中的應用，以及采用FRP筋材、網格材、預應力FRP片材加固技術的應用已有很多，新的應用形式、新的產品、新的規范規程的研究正在世界各地廣泛開展。

2.2FRP筋在新建結構中代替鋼筋

傳統鋼筋混凝土結構中配置非預應力和預應力鋼筋，在處于惡劣環境條件時，如干濕交替、化學介質等作用下，極易引起鋼筋的腐蝕，嚴重影響結構的耐久性和適用性，甚至導致結構承載能力的降低。相比之下，防腐性能好、粘結性能與鋼筋相差不多且抗拉強度高的FRP筋成為代替鋼筋的一個較好選擇。20世紀80年代初開始，FRP筋逐漸大量應用于有特殊性能要求的結構物中代替鋼筋，如有磁共振醫療設備的建筑及海堤、工業廠房屋面板等受嚴重化學侵蝕的結構物中。1985年，美國SanAntonio醫院大樓的MRI設備的樁、柱和梁中均采用了GFRP筋。1986年，SanAntonio的大學建筑中的邊墻和鋼筋混凝土梁中配置了GFRP筋。FRP筋的另一個應用對象是巖土工程，目前已用于因潮汐變化等干濕交替的擋土墻、地基錨桿及地鐵沉井等工程中。

2.3FRP結構及組合結構

由于FRP材料具有高強、輕質、耐腐蝕等優點，FRP結構和FRP組合結構的應用也日益受到工程界的重視。

（1）早期試驗性的FRP結構

20世紀60年代，英國已開始生產GFRP復合材料的屋蓋結構，運往中東和北非建造使用，1968年一個采用GFRP夾心板與鋁質骨架的圓頂結構建于利比亞Bengazhi；1972年阿聯酋的Dubai國際機場，采用GFRP傘狀屋頂。20世紀70年代及80年代初期，英國的一些建筑采用了GFRP作為除梁柱以外的承重或半承重構件。1974年，第一個全復合材料建筑在英國Lancashire落成，外形為三棱錐體組成的空間結構。早期的FRP結構，大多帶有一定的試驗性質，尚未在土木工程中形成規模。

（2）橋梁工程中的FRP結構構件

隨著FRP生產技術和產品形式的迅速發展，FRP結構在橋梁工程中得到迅速發展。英國、瑞士、丹麥、日本、美國及中國等國家，均成功建造了一系列全FRP結構的人行天橋。同時，FRP結構也被應用于承受較大反復動載的公路橋梁中。1982年，我國在北京密云建成了一座跨徑為20.7m的GFRP蜂窩箱梁公路橋。1994年，英國建造的BondMill橋采用GFRP拉擠型材組合而成，是一座可通過40t卡車的活動橋。1996年，美國堪薩斯州Russell架起了第一座采用FRP橋面板的公路橋。此后不到十年的時間里，采用FRP橋面板的中小型橋梁在美國已有數十座。FRP橋面板還被用于替換老化的混凝土橋面板。此外，FRP索還可替代鋼索用于斜拉橋和懸索橋。

3FRP復合材料在土木工程中的實踐展望