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多媒體教學(xué) 土木工程材料 應(yīng)用
一、引言
近年來,隨著“大土木”概念的提出,在土木工程專業(yè)設(shè)置過程中,土木工程材料這門課程的重要性再一次被突出。土木工程材料作為一門專業(yè)性和實踐性很強的課程,在教學(xué)過程中所采用的方法和出現(xiàn)的問題一直被關(guān)注。本文結(jié)合土木工程材料在教學(xué)過程中遇到的問題,從教師授課和學(xué)生聽課兩個方面出發(fā),分析討論了多媒體教材在土木工程材料教學(xué)過程中的應(yīng)用效果。
二、多媒體教學(xué)特色
多媒體教學(xué)通常是指采用計算機和視屏技術(shù)相結(jié)合的一種教學(xué)方式,與傳統(tǒng)的教學(xué)方式不同,它有其自身鮮明的特色:
1.信息量輸入緊湊、量多、質(zhì)高
多媒體的運用免去了板書過程中所消耗的時間,加快了教學(xué)進(jìn)程,提高了單位時間和面積內(nèi)的信息量,加大了教學(xué)容量,提高了教學(xué)效率,保證了課堂質(zhì)量。
2.文字圖像清晰直觀,風(fēng)格多樣,內(nèi)容豐富
多媒體教學(xué)將傳統(tǒng)黑板或白板上的文字變成清晰的大字、色彩鮮艷的圖案或是動聽的音樂,大大激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)積極性。
3.活躍了課堂氣氛,增進(jìn)了教學(xué)過程中的互動
由于多媒體教學(xué)在講述理論知識點同時穿插了大量的工程圖片和實驗錄像,充分調(diào)動了課堂氣氛。學(xué)生在聽課的同時也能積極從中思考相應(yīng)問題,從而大大提高了教學(xué)過程中的互動作用。
三、土木工程材料在教學(xué)中遇到的問題
1.土木工程材料自身教學(xué)特點
土木工程材料作為一門專業(yè)基礎(chǔ)課程,其主要內(nèi)容包括土木工程材料的基本物理性質(zhì)、幾大類典型的工程建筑材料(如水泥、混凝土、鋼筋、瀝青等)。課程涵蓋的內(nèi)容廣、所跨的知識面多,如基本的物理概念、有機化學(xué)、無機化學(xué)、數(shù)學(xué)分析、材料科學(xué)基礎(chǔ)等多種學(xué)科。同時,土木工程材料又是理論與實踐教學(xué)相結(jié)合的一門課程。實驗?zāi)康脑谟诩由顚W(xué)生對相關(guān)理論知識點的認(rèn)識,同時讓學(xué)生初步掌握土木工程材料的基本實驗方法。正因為土木工程材料這一自身的教學(xué)特點,使得教師和學(xué)生在授課和聽課環(huán)節(jié)中均遇到一些問題。
2.教師在授課中遇到的問題
(1)內(nèi)容多、知識面廣,傳統(tǒng)教學(xué)方式很難在短時間內(nèi)將概念和知識點講透
由于土木工程材料課程自身的特點,在授課過程中很難在短時間內(nèi)將相關(guān)概念和知識點敘述清楚。這使得學(xué)生在聽課時即不能很好理解需掌握的知識點,而且對相關(guān)的基本概念也是出于模糊不解的狀態(tài),大大降低了授課效果。
(2)土木工程材料有大量工程實踐圖片無法對學(xué)生進(jìn)行展示
土木工程材料是一門實踐性很強的課程,在授課過程中經(jīng)常會涉及大量工程案例。傳統(tǒng)的教學(xué)方式只能跟學(xué)生描述一個大概,無法提供直觀有效的圖片和畫面。
(3)大量的實驗方法和儀器操作無法在課堂進(jìn)行演示
為了更好地讓學(xué)生熟悉和掌握土木工程材料的相關(guān)性能,課程安排學(xué)生有一周時間的實驗課時。以往,學(xué)生對實驗方法和儀器操作的認(rèn)識基本是在進(jìn)入實驗室后才能慢慢熟悉和了解。而傳統(tǒng)的課堂板書則無法清晰明了地將實驗方法和儀器展示給學(xué)生。
3.學(xué)生在聽課過程中遇到的問題
(1)學(xué)科跨度大、要求掌握的基本知識點多,短時間內(nèi)難以回憶起相關(guān)知識要點
土木工程專業(yè)的學(xué)生在大一、大二時學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)課程主要偏向土木工程方向,而土木工程材料則要求學(xué)生需具備基本的物理、化學(xué)等專業(yè)知識點。因此,學(xué)生在學(xué)習(xí)土木工程材料課程時,對該課程所涉及的相關(guān)知識點相對模糊,影響了教學(xué)效果。
(2) 聽課環(huán)節(jié)中涉及到許多工程實例因未見過而缺乏深刻的印象
土木工程材料在教學(xué)過程中往往會引入一些工程實例來說明某種材料的性能特點。例如,水泥混凝土道面的開裂方式、瀝青混凝土道面的車轍破壞等道面工程中常見的幾種破損現(xiàn)象。由于大多數(shù)學(xué)生尚未接觸實際工程,因此在講解工程案例時學(xué)生難免會有許多疑點存在。這使得本來不熟悉材料性能的學(xué)生產(chǎn)生了不必要的乏味感,在一定程度也會減少學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情。
(3)許多實驗方法和設(shè)備操作很難在傳統(tǒng)的教學(xué)模式中得以掌握
土木工程材料在教學(xué)環(huán)節(jié)中安排實驗的目的,一是加深學(xué)生對相關(guān)材料性能的認(rèn)識和理解;再者也讓學(xué)生在試驗環(huán)節(jié)中掌握相關(guān)實驗原理,通過親自實驗培養(yǎng)其動手能力和分析問題的能力。然而,有同學(xué)反映理論課上的教學(xué)和實驗課上的相關(guān)知識點未能很好的銜接,導(dǎo)致學(xué)生在理論聯(lián)系實踐的環(huán)節(jié)中出現(xiàn)了疑問。
4.多媒體教學(xué)在土木工程材料教學(xué)中的實踐
通過多媒體教學(xué)在土木工程材料教學(xué)過程中的應(yīng)用,學(xué)生和老師均取得了良好的效果,筆者經(jīng)過總結(jié)自身的教學(xué)經(jīng)驗,得出以下幾點:
(1)一定程度上拓寬了上課的內(nèi)容范圍,使課程內(nèi)容更豐富、飽滿
土木工程材料以第二章材料的基本性能為列,在講解材料的物理性質(zhì)和力學(xué)性質(zhì)時,必須讓學(xué)生了解相應(yīng)的物理和力學(xué)方面的基礎(chǔ)知識點。特別是講解材料組成、結(jié)構(gòu)和性能間的知識點時,必須涉及如化學(xué)、巖相學(xué)及材料學(xué)等相關(guān)的基本知識點。通過多媒體教學(xué),可以在短時間內(nèi)給學(xué)生提供大量的信息,如公式、圖片、動畫等,提高了學(xué)生的信息接收量,提升了課堂的教學(xué)效果。
(2)充實的工程實踐圖片信息,提高了學(xué)生的興趣,加深了對相關(guān)知識點的印象
土木工程材料在工程中應(yīng)用廣泛,同時也遇到了許多工程問題。如水泥混凝土在工程實踐中遇到的耐久性問題,主要包括鋼筋銹蝕、硫酸鹽侵蝕、堿集料反應(yīng)及凍融破壞等。傳統(tǒng)教學(xué)在講解到這部分內(nèi)容時,通常很難描述清楚這些問題的細(xì)節(jié)部分,學(xué)生在聽課過程中也會出現(xiàn)很多疑問和不解。而多媒體教學(xué)則只需提供幾張工程現(xiàn)場的照片,就能給學(xué)生視覺上的沖擊,短時間能產(chǎn)生深刻印象,提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。
(3)詳細(xì)的實驗錄像能讓學(xué)生充分了解真實的實驗過程
針對學(xué)生在實驗環(huán)節(jié)中出現(xiàn)的問題,筆者在備課過程中有意識地增加相應(yīng)的實驗錄像。例如,在講解到鋼筋性能的知識點時,通過播放鋼筋的拉伸試驗錄像,讓同學(xué)們直觀的了解鋼筋在拉伸過程中的破壞方式,進(jìn)而介紹了鋼筋的斷面收縮率和斷后伸長率的概念。這種教學(xué)方式即能讓學(xué)生充分認(rèn)識鋼筋在拉伸過程中的斷裂形式,同時也讓學(xué)生掌握了鋼筋塑性的相關(guān)概念、加深了學(xué)生的印象,提高了課堂的效率。
五、結(jié)論
本文通過分析土木工程材料這門課程在教學(xué)過程中出現(xiàn)的問題,分別從教師授課和學(xué)生上課的角度出發(fā),探討了多媒體教學(xué)方式在土木工程材料教學(xué)過程中的應(yīng)用。通過筆者在教學(xué)環(huán)節(jié)中的總結(jié)發(fā)現(xiàn),多媒體教學(xué)有以下幾個優(yōu)點:
(1)拓寬了上課的內(nèi)容范圍,使課程內(nèi)容更豐富、飽滿。
(2)充實了工程試驗圖片信息,提高了學(xué)生學(xué)習(xí)積極性,加深了對知識點的印象。
(3)圖片和錄像等動靜結(jié)合的方式,讓學(xué)生能真實了解材料的性能特點,提高授課效率。筆者同時也指出了在多媒體教學(xué)中因注意的問題:首先,在備課環(huán)節(jié)中要做好充分準(zhǔn)備,包括對設(shè)備的熟悉、上課時相關(guān)知識點的搭配和協(xié)調(diào);其次,在使用圖片和錄像等方式時,一定要做好相應(yīng)的解釋,保證學(xué)生能充分理解知識點;再次,多媒體教學(xué)方式是一種輔助教學(xué)的手段,教師在授課過程中不能過分依賴這一方式。只有在保持和發(fā)展傳統(tǒng)教學(xué)優(yōu)勢的基礎(chǔ)上,充分利用多媒體教學(xué)的優(yōu)點,才能在今后的教學(xué)革新中找到新的突破點。
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土木工程規(guī)劃不必其他建筑工程,它在規(guī)劃過程中不但要注重周圍環(huán)境,更要注重當(dāng)前社會發(fā)展?fàn)顩r和文化水平的影響。以往的總體規(guī)劃常是憑借工程經(jīng)驗提出若干方案,從中選優(yōu)。由于土木工程設(shè)施的規(guī)模日益擴大,現(xiàn)在已有必要也有可能運用系統(tǒng)工程的理論和方法以提高規(guī)劃水平。人們努力使設(shè)計盡可能符合實際情況,要達(dá)到文化背景與設(shè)計圖形的完美融合。達(dá)到適用、經(jīng)濟、安全、美觀的目的。為此,已開始采用概率統(tǒng)計來分析確定荷載值和材料強度值,研究自然界的風(fēng)力、地震波、海浪等作用在時間、空間上的分布與統(tǒng)計規(guī)律,積極發(fā)展反映材料非彈性、結(jié)構(gòu)大變形、結(jié)構(gòu)動態(tài)以及結(jié)構(gòu)與巖同作用的分析,進(jìn)一步研究和完善結(jié)構(gòu)可靠度極限狀態(tài)設(shè)計法和結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計等理論;同時發(fā)展運用電子計算機的高效能的計算和設(shè)計方法等。隨著當(dāng)前土木工程規(guī)范的擴大和各種生產(chǎn)工具和生產(chǎn)設(shè)備的品種多樣化的發(fā)展,在土木工程施工的過程中逐步走向了機械化和智能化。同時組織管理開始應(yīng)用系統(tǒng)工程的理論和方法,日益走向科學(xué)化;有些工程設(shè)施的建設(shè)繼續(xù)趨向結(jié)構(gòu)和構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化和生產(chǎn)工業(yè)化。這樣,不僅可以降低造價、縮短工期、提高勞動生產(chǎn)率,而且可以解決特殊條件下的施工作業(yè)問題,以建造過去難以施工的工程。
未來土木工程的發(fā)展
1指導(dǎo)理論的繼續(xù)發(fā)展。在未來的發(fā)展過程中,土木工程的核心將逐步的靠近力學(xué),通過物理學(xué)和化學(xué)在其施工過程中的不斷應(yīng)用以及信心的計算機技術(shù)的不斷沖擊,新的分析方法和新的數(shù)值處理方法將是土木工程中力學(xué)的突破方向。在對復(fù)雜結(jié)構(gòu)、流體介質(zhì)等情況下的受力分析和近似上,現(xiàn)有的方法仍然具有很大的局限性。更加專門化的數(shù)學(xué)在將來也應(yīng)該有很大的發(fā)展,用以處理土木工程技術(shù)中復(fù)雜的數(shù)值問題。更先進(jìn)的電子計算機的應(yīng)用,使得對復(fù)雜的情況的模擬更有把握,更接近于現(xiàn)實。
【關(guān)鍵詞】土木工程的歷史;現(xiàn)狀;發(fā)展
引言
土木工程是指房屋、公路、鐵路、橋梁、水工、港工、地下等工程的總稱。土木工程對國家的經(jīng)濟建設(shè)和人民生活的影響非常明顯和重要。土木工程密切關(guān)系到人類賴以生存和繁衍的四大基本要素:衣、食、住、行,為人類提供住宅、賓館、公寓、衣料生產(chǎn)貯藏基地、食品冷庫、公路、機場、鐵路、港口、碼頭、廠房、實驗室等現(xiàn)代人類生活和發(fā)展的必要場所空間。
1 土木工程的歷史
1.1中國土木工程的歷史:遠(yuǎn)在上古時期,中國古人類就在野處穴居,為了避免野獸侵襲,有巢氏(中國的傳說中的巢居的發(fā)明者),才教古人離開天然巖洞、構(gòu)木為巢,居于樹上。我國古代土木工程多采用土、石、木等材料建造,建造技術(shù)和藝術(shù)造型達(dá)到當(dāng)時極高的成就。像長城、趙州橋、都江堰等都是具有代表性的中國古代土木工程的杰作。
1.2 世界土木工程發(fā)展歷史:在歐洲,大約8000年前已開始采用曬干的磚;鑿琢自然石的采用,大約在5000~6000年前;至于在建筑中采用燒制的磚,亦有3000年的歷史。世界古代的偉大建筑,以公認(rèn)的七大奇跡最為引人注目,它們都建于公元前600年~公元前200年,且均為石材建造,大都用于宗教、軍事和航海。且都是建于當(dāng)時經(jīng)濟和科技非常發(fā)達(dá)的地區(qū),說明土木工程的發(fā)展與經(jīng)濟繁榮和科技進(jìn)步是密不可分的。
2土木工程的現(xiàn)狀
2.1世界現(xiàn)狀:隨著19世紀(jì)中葉鋼材及混凝土在土木工程中的開始使用,以及20世紀(jì)20年代后期預(yù)應(yīng)力混凝土的制造成功,建造摩天大樓、大跨度建筑和跨海峽1000m以上的大橋成為可能。目前,世界上最高建筑是中國臺北的101大廈,總高度為508m。近代體育事業(yè)的蓬勃發(fā)展也使得大跨度房屋在世界各地如雨后春筍般涌現(xiàn)。
2.2 中國現(xiàn)狀:回顧20世紀(jì)特別是改革開放20年來,我國建設(shè)取得舉世矚目的輝煌成就。改革開放后在我國大陸建造了許多高層建筑,目前我國最高的建筑是世界排名第4的上海金茂大廈。其他具有代表性的高層建筑還有深圳的地王大廈。在特種結(jié)構(gòu)方面,我國有4所電視塔排在世界前十位,其中1995年建成的上海東方明珠電視塔以468m的高度排在世界第三位。為迎接2008年的奧運會,北京將建設(shè)一大批大跨超長建筑,像國家體育場“鳥巢”結(jié)構(gòu)、國家游泳中心“水立方”、國家大劇院等。無論在工程結(jié)構(gòu)的改革、建筑功能使用、新技術(shù)和新材料的采用上及合理組織施工方面,還是在抗震分析和計算機程序應(yīng)用上及有關(guān)抗震控制試驗研究上,我國均達(dá)國際先進(jìn)水平。
3未來土木工程的發(fā)展
3.1指導(dǎo)理論的繼續(xù)發(fā)展。在可以預(yù)見的將來,土木工程工程技術(shù)理論的核心部分仍然是力學(xué),新的分析方法和新的數(shù)值處理方法將是土木工程中力學(xué)的突破方向。在對復(fù)雜結(jié)構(gòu)、流體介質(zhì)等情況下的受力分析和近似上,現(xiàn)有的方法仍然具有很大的局限性。更加專門化的數(shù)學(xué)在將來也應(yīng)該有很大的發(fā)展,用以處理土木工程技術(shù)中復(fù)雜的數(shù)值問題。更先進(jìn)的電子計算機的應(yīng)用,使得對復(fù)雜的情況的模擬更有把握,更接近于現(xiàn)實。力學(xué)也會突破宏觀框架,向微觀發(fā)展,控制論,虛擬現(xiàn)實等技術(shù)也在力學(xué)中加深影響。另一方面,土木工程學(xué)科將向周圍繼續(xù)發(fā)散,與材料,環(huán)境,化學(xué),電子信息,機械。城市規(guī)劃,建筑等相關(guān)學(xué)科進(jìn)一步的交叉,融合,互相支持,互相服務(wù)。土木工程內(nèi)部的次級學(xué)科也同時會在現(xiàn)實需要的推動下產(chǎn)生出新的學(xué)科。
3.2工程實現(xiàn)的變化。土木建筑的最終目的是建設(shè)出合乎設(shè)計要求的工程構(gòu)造物,從設(shè)計到成果中間需要一個很長的工程實現(xiàn)的過程。這也是土木工程一個重要的組成部分。甚至可以說是土木工程最重要的方面,有了好的理論和設(shè)計,沒有好的工程實踐,一樣不會產(chǎn)生一個優(yōu)秀的作品。
信息時代正在迎面走來,其他學(xué)科和其他方面的新觀點新技術(shù),必然的也會影響到土木工程。并且為這一傳統(tǒng)學(xué)科注入新的活力。包括控制理論,施工技術(shù),新材料,環(huán)境工程,經(jīng)濟理論等等。
全過程信息化。信息化的特點將更深的滲透到未來的土木工程中,重點不僅僅限于CAD方面,也包含對工程進(jìn)度的管理、運行中數(shù)據(jù)資料的收集,分析,整理;對建筑物結(jié)構(gòu),強度,可靠性的分析和相應(yīng)對策的決策等。這些也是主動控制和智能化實現(xiàn)的基礎(chǔ)。
可持續(xù)發(fā)展和人性化。這兩個要求是與社會經(jīng)濟的發(fā)展相適應(yīng)的,社會的發(fā)展要求更加充分地合理的利用資源,社會生活水平的提高也提高了對土木建筑設(shè)施人性化的要求。整個土木工程過程是建立在對資源和能源的不斷消耗上的,在可持續(xù)發(fā)展成為整個社會的主題的時候,土木工程也必然地要面對這個問題。對資源和能源的節(jié)約,包括在建設(shè)中的和使用過程中的,成為土木工程以后的一個方向,這要求有良好的設(shè)計和有效的運作管理機制,土木工程構(gòu)筑物在它的整個壽命周期,從規(guī)劃,設(shè)計,建造到建成后的使用,維護,拆除都要盡量的將對環(huán)境的影響降到最小,同時盡可能大發(fā)揮它的社會經(jīng)濟效應(yīng)。這對土木工程提出了新的要求。
3.3主動控制技術(shù)。迄今,絕大部分的土木工程建筑都是被當(dāng)做一個靜態(tài)的,被動的物體。對周圍環(huán)境的影響,如風(fēng)動,溫度變化,突發(fā)事件等只能依靠自身的結(jié)構(gòu)進(jìn)行被動的抵御。顯得缺少靈活性和應(yīng)變能力。今后土木建筑設(shè)施的一個發(fā)展方向之一就是主動控制技術(shù)在建筑構(gòu)造物中的應(yīng)用。運用計算機技術(shù)和模糊控制技術(shù),以及一些預(yù)設(shè)的控制結(jié)構(gòu)。使得建筑物能夠?qū)Ω鞣N環(huán)境因素做出適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)。
4結(jié)束語
土木工程當(dāng)今的發(fā)展是人類智慧的成果,土木工程是為了人類存在而存在.堅持可持續(xù)發(fā)展道路,努力創(chuàng)新,土木工程定會走向新的高峰!
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關(guān)鍵詞:土木工程;灌漿方法;技術(shù)應(yīng)用
Abstract: With the rapid development of society, the development of the construction industry is also change rapidly. With the increasing number of infrastructure construction in China, and the construction quality requirements increasing, grouting construction technology has gradually gained popularity in civil engineering construction. This paper made analysis on civil engineering, grouting technology and its application, in order to provide feasible reference for counterparts.
Key words: civil engineering; grouting method; technology application
中圖分類號:TU644
引言:灌漿施工技術(shù)是近幾十年才發(fā)展起來的一種新型土木工程施工技術(shù),其原理是通過預(yù)先在巖石、土壤或者建筑物中設(shè)置的鉆孔或灌漿管,再利用灌漿機將一定配比的漿液以一定的壓力灌注進(jìn)地基空隙以及鉆孔、灌漿管,從而起到加固作用。
一、土木工程灌漿的材料
工程灌漿材料主要分為無機類和有機類2大類,無機類灌漿材料有單液水泥漿、水泥水玻璃類、粘土類、水玻璃類、水泥粘土類等;有機類灌漿材料則分為丙烯酰胺類、木質(zhì)素類、 脲醛樹脂類、聚氨酯類、環(huán)氧樹脂類、糠醛樹脂類、聚乙烯醇類等類別在實際工程中應(yīng)用較多的灌漿材料有以下3類:
1.粘土類漿材
粘土類灌漿材料一般選用粘土或者亞粘土,應(yīng)具有遇水崩解,吸水膨脹,有一定的穩(wěn)定性,有一定的粘結(jié)力等特點。根據(jù)灌漿部位不同,灌漿使用的材料要求也不同純粘土漿的配制很簡單,只需將土料經(jīng)過浸泡、攪拌、篩濾凈化后拌和而成。但是,為了提高灌漿效果,很多灌漿都不用純粘土漿,一般都摻加適當(dāng)?shù)乃?,這就要控制好水泥的用量粘土類漿材由于其廣泛的來源和低廉的成本,得到了較多的應(yīng)用。但在實際工程中,粘土類漿液保水性強,不易、脫水 ,固結(jié)時間長甚至不固結(jié),造成結(jié)石強度低等缺陷,從而嚴(yán)重影響灌漿質(zhì)量。
2. 水泥基漿材
灌漿水泥是以硅酸鹽水泥熟料和適量的二水石膏作主料,經(jīng)磨細(xì)后,輔以性能調(diào)節(jié)劑(如膨脹劑、減水劑、促凝劑等)混合組成。但水泥漿析水性大,穩(wěn)定性差,注入能力有限,且凝膠時間長,在地下水流速較大的條件下,漿液易受沖刷和稀釋,影響注入效果。
3.化學(xué)漿材
化學(xué)灌漿材料是工業(yè)化生產(chǎn)的化學(xué)材料,具有如下優(yōu)良的特點:(1)它是真溶液,不分層,無沉淀;(2)粘度很低,有些漿材粘度甚至接近于水;(3)固化或膠凝時間可人為控制;(4)可用泵灌入裂縫,填充滲漏水,具有原位修復(fù)止水結(jié)構(gòu)或單獨構(gòu)建防滲帷幕之功能,特別適用于地下隱蔽工程;(5)固化或膠凝時體積收縮很?。?6)固化物或膠凝體本身不滲水; (7) 固化體或膠凝體耐久性良好但是,化學(xué)灌漿材料也具有一定的缺陷,比如具有一定毒性,污染環(huán)境,耐久性差;而且,生產(chǎn)成本高,在一定程度上限制了它的使用范圍因此,化學(xué)漿材使用量較少,一般為修補較小的工程缺陷。
目前灌漿施工所采用的粘土漿材、水泥基漿材和化學(xué)漿材分別有著各自的缺點,影響了其適用范圍,因而在今后的灌漿施工研究中,應(yīng)著力于開發(fā)復(fù)合型的、高效、無毒無害的新型灌漿材料。這種新型的復(fù)合漿體材料是灌漿材料發(fā)展的趨勢之一,無機類復(fù)合灌漿材料通過對水泥基漿材進(jìn)行復(fù)合得到性能優(yōu)良的灌漿材料,并可在水泥基中添加相應(yīng)的功能材料以調(diào)控凝結(jié)時間等性能指標(biāo),可以很好的解決現(xiàn)有灌漿材料品種的缺陷,達(dá)到優(yōu)良的使用效果,具有更好的發(fā)展前景。
二、土木工程灌漿施工方法
目前,灌漿方法很多,其分類也沒有一個統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),根據(jù)灌漿目的可分為加固灌漿和堵水防滲灌漿。一般是按照灌漿工程的地質(zhì)條件。漿液擴散能力和滲透能力分為如下幾類:
1.填充灌漿法。適用于對較大空隙的灌漿,或者地下工程中結(jié)構(gòu)體壁前空后空的灌漿。
2.滲透灌漿法。在不改變地層結(jié)構(gòu)和顆粒排列的原則下,把漿液填充到巖土地層孔隙或裂隙,向地層深處滲透的灌漿方法,都屬于這種類型 這種方法常用于砂礫層灌漿
3.壓密灌漿法。壓密灌漿法適用于粘性土中的灌漿,做法是以較大的壓力將濃度較大的漿液灌注進(jìn)空隙內(nèi),使?jié){液在高壓作用下擠進(jìn)地層。
4.劈裂灌漿法。在低滲透性地層灌漿中,在較高壓力作用下,漿液先后克服地層內(nèi)的初始應(yīng)力和抗剪抗拉強度,在地層內(nèi)發(fā)生水力劈裂作用,從而破壞和擾動地層結(jié)構(gòu),使地層內(nèi)產(chǎn)生一系列裂隙,而原有的孔隙或裂隙則進(jìn)一步擴展,促進(jìn)漿液的可灌性和擴散范圍增大 這種灌漿方法一般在滲透系數(shù)小、顆粒很小的中細(xì)、粉砂巖土或淤泥中使用。
5.電動化學(xué)灌漿法。電動化學(xué)灌漿法的做法是:在施工前在需要加固的地層總按一定的距離將兩個電極防止于地層中,將有孔的金屬管接到直流電源正極作為灌漿管,將另一端介入電源的負(fù)極。接通電源后,灌注壓力與電滲方向相同,孔隙中的水流向負(fù)極,而孔隙就形成了灌注通道,漿液便可流入地層。
三、土木工程灌漿施工技術(shù)要求
灌漿工藝復(fù)雜多變,根據(jù)采用灌漿方法的不同而不同,灌漿參數(shù)則是影響灌漿效果的最重要因素之一,而且灌漿參數(shù)的確定一直是灌漿技術(shù)和灌漿效果研究的一個主要方向。
1.灌漿壓力:灌漿壓力是漿液在地層中擴散的動力,它直接影響灌漿加固或防滲效果,但是灌漿壓力受地層條件。淺部灌漿比深部地層灌漿壓力要??;滲透系數(shù)大比滲透系數(shù)小的地層灌漿壓力要小。
2.擴散半徑或有效擴散距離:漿液擴散半徑或有效擴散距離決定灌漿工程量和工程進(jìn)度,它隨著地層滲透系數(shù)、裂隙開度、灌漿壓力注入時間的增加而增大,隨著漿液濃度和粘度的增加而減小、擴散半徑或有效擴散距離可用一些理論公式,結(jié)合類似工程經(jīng)驗進(jìn)行估算,但是由于涉及因素太多,所以一般通過工程試驗確定。
3.凝固時間:漿液凝固時間是漿液本身的特性,有時因為工程的不同需要,在漿液中加人適量的速凝劑、早強劑、塑化劑、分散劑、膨脹劑等外加劑來調(diào)節(jié)凝固時間或改善漿液其他性能。一般對理想漿液的要求是:(1)漿液的初始粘度要低,流動性好,可注性強,能滲透到細(xì)小的裂隙或孔隙內(nèi) (2)凝膠時間可以在幾秒至數(shù)小時范圍內(nèi)任意調(diào)整,并能準(zhǔn)確控制 (3)穩(wěn)定性好,在常溫常壓下能較長時間的存放,且存放不易受溫度濕度變化的影響(4)無毒、無臭、不污染環(huán)境,對人體無害,屬非易燃易爆品 (5)漿液對注漿設(shè)備、管道、混凝土結(jié)構(gòu)物等無腐蝕性,并容易清洗 (6)漿液固化時無收縮現(xiàn)象,固化后與巖體、混凝土等有一定的粘結(jié)力 (7)結(jié)石體具有一定的抗壓、抗拉強度,抗?jié)B性好,抗沖刷及耐老化性能好 (8)原材料來源豐富,價格便宜 (9)配制方便,操作簡單。
四、結(jié)束語
隨著建筑事業(yè)的不斷發(fā)展,人們對建筑物安全性能的要求逐漸提高,一些新的建筑物為了提升其強度和耐久性需要采取合理的加固措施,而老舊的建筑物為了維持其強度,修補已出現(xiàn)的裂縫空襲,也需要采取加固措施,可見灌漿施工的應(yīng)用前景和應(yīng)用領(lǐng)域都十分廣闊。
參考文獻(xiàn):
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關(guān)鍵詞:智能料;土木工程材;力學(xué)特性;展望
1、智能材料的類型及其特性
壓電、壓磁、光纖、形狀記憶合金等智能材料,在當(dāng)代土木工程領(lǐng)域內(nèi)已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用。智能材料根據(jù)其功能特點可劃分為兩大類:一類是對外界或內(nèi)部的刺激強度,如應(yīng)力、應(yīng)變及物理、化學(xué)、光、熱電、磁、輻射等作用具有感知功能的材料,通稱為感知材料。這類材料主要有光導(dǎo)纖維、壓電陶瓷、壓電高分子材料、形狀記憶合金及其它各種類型的傳感材料,也稱之為為智能感知材料,其中尤以光導(dǎo)纖維最為重要。
另一類是能對外界環(huán)境條件或內(nèi)部狀態(tài)發(fā)生變化時做出響應(yīng)或驅(qū)動的材料,也稱之為智能驅(qū)動材料如形狀記憶合金、壓電材料、電致伸縮材料、磁致伸縮材料、電流變體、磁流變體和功能凝膠等。這些材料可根據(jù)溫度、電場或磁場的變化而自動改變其形狀、尺寸、剛度、振動頻率、阻尼、內(nèi)耗及其它一些機械特性,因而可根據(jù)不同需要選擇其中的某些材料制作各種執(zhí)行或驅(qū)動元件。
智能材料結(jié)構(gòu)系統(tǒng)具備傳感、控制和驅(qū)動三個基本要素,能通過自身的感知進(jìn)行信息處理,發(fā)出指令并執(zhí)行和完成動作,從而實現(xiàn)結(jié)構(gòu)的自檢測、自診斷、自監(jiān)控、自校正、自修復(fù)和自適應(yīng)等多種功能。通常,一種單一的功能材料要具備上述多種功能特性是很困難的,這就需要由多種材料組元復(fù)合或組裝而構(gòu)成一種新的智能材料。
2、智能材料在土木工程中應(yīng)用
2.1形狀記憶合金在土木工程中的應(yīng)用
形狀記憶合金(SMA)是一類具有形狀記憶效應(yīng)的智能合金材料。具有形狀記憶效應(yīng)的合金包括Ni- Ti,Cu- Zn- A l,Cu- Al-Ni以及聚氨基甲醇乙醇等。
作為一種新型的功能性材料,形狀記憶合金其最顯著的優(yōu)點之一,就是在激發(fā)材料的形狀記憶效應(yīng)時,材料能產(chǎn)生很高的回復(fù)應(yīng)力(700 MPa 以上) 和回復(fù)應(yīng)變(8%左右),并且還具有很強的能量儲存和能量傳輸能力。
利用這一特性就可把材料埋植在各種結(jié)構(gòu)中,進(jìn)行結(jié)構(gòu)的自增強、自增韌、自診斷和自適應(yīng)控制的研究與應(yīng)用,同時也可將材料制成智能型驅(qū)動器,進(jìn)行結(jié)構(gòu)的裂縫、損傷、變形及振動的主動隔振等方面的研究與應(yīng)用。
形狀記憶合金的另一個顯著的優(yōu)點是相變偽彈性性能和相變滯后性能,其應(yīng)力-應(yīng)變曲線在加卸載過程中形成環(huán)狀,這說明材料在此過程中可吸收和耗散大量的能量。
試驗結(jié)果表明,形狀記憶合金的相變回復(fù)力也很高,其值可達(dá)近400 MPa。因此,根據(jù)這一特性,就可研制具有相變偽彈性性能的形狀記憶合金被動耗能器或被動耗能控制系統(tǒng),以便進(jìn)行土木工程結(jié)構(gòu)的被動耗能抗震控制。
2. 2 壓電材料在土木工程中的應(yīng)用
將壓電體集成于傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)中,利用壓電傳感元件感知結(jié)構(gòu)的振動模態(tài),并根據(jù)其輸出,再通過相應(yīng)的控制算法確定壓電作動體的輸入,以實現(xiàn)結(jié)構(gòu)振動的主動控制,是目前壓電類智能結(jié)構(gòu)應(yīng)用研究的前沿和熱點。
為此,許多研究人員先后利用壓電陶瓷(ZPT) 作為加速度傳感器和驅(qū)動體,研究了任意復(fù)雜激勵下,壓電層合結(jié)構(gòu)的主動阻尼和被動阻尼以及主動振動控制等問題,還有的學(xué)者根據(jù)經(jīng)典復(fù)合板理論,采用加速度反饋控制方法,討論了利用壓電傳感元件實現(xiàn)復(fù)合材料層合梁的主動阻尼控制并進(jìn)行了試驗研究。目前壓電材料和壓電堆技術(shù)廣泛應(yīng)用于土木工程結(jié)構(gòu)的靜變形控制能、噪聲主動控制、健康監(jiān)測、安全評定和自適應(yīng)修復(fù)以及抗震抗風(fēng)等多個領(lǐng)域,其中把壓電堆技術(shù)用于建筑結(jié)構(gòu)的主動抗震控制,并取得了很好的控制效果,造價也較低廉。
2. 3 光導(dǎo)纖維在土木工程中的應(yīng)用
光導(dǎo)纖維是一種由外包層和內(nèi)芯構(gòu)成的纖維狀光通信介質(zhì)材料,這種先進(jìn)的信息傳輸材料最先被用于通信傳輸系統(tǒng),而且其研究發(fā)展速度很快。原因是作為信息載體的光子要比電子的速度容量與空間容量優(yōu)越得多。
光子響應(yīng)速度比電子高出三個數(shù)量級。光子的高并行處理能力和高信息率等特性,使其具有遠(yuǎn)高于電子信息容量與處理速度的潛力。
光纖材料主要用于傳感、監(jiān)測和遠(yuǎn)距離信息傳輸。目前,在傳統(tǒng)的混凝土結(jié)構(gòu)中埋入光纖作為傳感元件進(jìn)行結(jié)構(gòu)強度、裂縫、損傷、變形、振動、鋼筋銹蝕和施工質(zhì)量等方面的自動診斷、監(jiān)測、預(yù)報、控制和評價,同時再埋入驅(qū)動元件(如形狀記憶合金等),并將控制元件和信息處理系統(tǒng)與之結(jié)合,形成具有智能功能的混凝土結(jié)構(gòu),從而實現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)的自檢測、自診斷、自適應(yīng)和自修復(fù)等,也是智能材料結(jié)構(gòu)系統(tǒng)在土木工程中的研究與開發(fā)應(yīng)用的熱點和前沿。光纖材料是土木工程結(jié)構(gòu)健康診斷及其地震響應(yīng)主動控制中傳感器設(shè)計的理想材料。
2. 4 壓磁材料在土木工程結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用
磁流變液(MRF) 懸浮體系,在外加磁場的作用下,它們的粘性、塑性、彈性等流變性能會發(fā)生顯著的可逆變化。且當(dāng)外加場強超過臨界值后,磁流變液會在幾毫秒內(nèi)從液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)。在顯微鏡下可以觀察到,在磁場的作用下,磁流變液的分散相顆粒結(jié)成了沿磁場方向的鏈狀結(jié)構(gòu)。
由于磁流變液的特性可以在介于液體和固體的屬性之間進(jìn)行可控(由外加磁場直接控制流體的流變特性)、快速(響應(yīng)時間只有幾毫秒)和可逆的轉(zhuǎn)變的獨特性質(zhì),而且對流體的特性實施控制時所需的能量又較低,變化動態(tài)范圍大,易于大面積鋪放、成本低,磁流變液成為智能結(jié)構(gòu)中作動器件的主要材料。目前,人們主要將磁流變液應(yīng)用到減振器、離合器、柔性機械卡具、機器人手臂、液壓閥門、直升機旋翼、油缸運動的控制橋路以及電源的高速開關(guān)等各個領(lǐng)域。
另外,磁致伸縮智能材料也在土木工程的研究中得到了廣泛的重視。
磁致伸縮智能材料是一類磁致伸縮效應(yīng)強烈,具有高磁致伸縮系數(shù)并具有電磁能/機械能可逆轉(zhuǎn)換功能的材料。磁致伸縮材料在智能材料與結(jié)構(gòu)領(lǐng)域中具有較好的應(yīng)用前景,目前這類材料已廣泛用于聲納系統(tǒng)、大功率超聲器件、精密定位控制、各種閥門和驅(qū)動器件等。
3、智能材料的前景
目前在土木工程領(lǐng)域內(nèi),智能材料的研究主要在以下三方面的應(yīng)用研究最受重視:
(1)結(jié)構(gòu)健康的實時檢測與監(jiān)控。這主要是指將先進(jìn)的傳感元件和驅(qū)動元件集成在傳統(tǒng)的土木結(jié)構(gòu)中,利用它們構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)對結(jié)構(gòu)的裂縫、損傷、疲勞、沖擊、缺陷、腐蝕等狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)測和控制,以確保重大土木工程結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)設(shè)施的安全可靠,降低其維修費用。
(2)形狀自適應(yīng)材料與結(jié)構(gòu)。智能材料的研究與出現(xiàn)不僅可使土木工程設(shè)計人員所期盼的自適應(yīng)結(jié)構(gòu)的誕生成為可能,而且更重要的是它代表著先進(jìn)的新型材料與傳統(tǒng)的土木工程設(shè)計人員所期盼的自適應(yīng)結(jié)構(gòu)的誕生成為可能,而且更重要的是它代表著先進(jìn)的新型材料與傳統(tǒng)的土木工程結(jié)構(gòu)相結(jié)合這一重大的學(xué)科研究發(fā)展方向。
自適應(yīng)結(jié)構(gòu)既具有承受荷載和傳遞運動的能力,同時還兼有檢測(應(yīng)力、應(yīng)變、裂縫、損傷、溫度等)、動作(改變結(jié)構(gòu)內(nèi)部應(yīng)力應(yīng)變分布和結(jié)構(gòu)外形及位置等)和改變結(jié)構(gòu)特性(結(jié)構(gòu)阻尼、固有頻率、光學(xué)特性、周圍電磁場分布)諸多智能功能,因此其應(yīng)用前景非常廣闊。
(3)結(jié)構(gòu)減振抗震抗風(fēng)降噪的自適應(yīng)控制。結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)一直是土木工程設(shè)計中的一個非常重要的問題,特別是對于高層建筑和橋梁等大型土木工程結(jié)構(gòu)的抗震抗風(fēng)問題更是如此,而智能材料的開發(fā)與應(yīng)用就可為之提供一個更為有效的新途徑,從而使結(jié)構(gòu)的自適應(yīng)控制成為可能。
目前,雖然智能材料還有這樣或那樣的不足,但是,隨著研究的深入,智能材料的性能將得到進(jìn)一步的改善。智能材料在許多領(lǐng)域都具有巨大的潛在應(yīng)用前景,其研究涉及材料科學(xué)、化學(xué)、力學(xué)、生物、微電子技術(shù)、分子電子學(xué)、計算機控制、人工智能等學(xué)科與技術(shù)。
4、結(jié)束語
智能材料在土木工程中的重要應(yīng)用,是自動化控制技術(shù)發(fā)展、計算機科學(xué)、材料科學(xué)的重要階段的產(chǎn)物,因此,土木工程的未來深受高科技材料發(fā)展的影響,對此我們國家需要長久的對其研究下去,采取新方法,引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù),從而提高我們國家對于智能材料在土木工程中的應(yīng)用,增加我國建筑的各種性能。
參考文獻(xiàn):
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關(guān)鍵詞:土木工程 土木工程材料 課程標(biāo)準(zhǔn)
中圖分類號:G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1672-3791(2017)02(b)-0082-02
課程標(biāo)準(zhǔn)是規(guī)定某一學(xué)科的課程性質(zhì)、課程目標(biāo)、內(nèi)容目標(biāo)、實施建議的教學(xué)指導(dǎo)性文件[1-3]。課程標(biāo)準(zhǔn)與教學(xué)大綱相比,在課程的基本理念、課程目標(biāo)、課程實施建議等幾部分闡述的詳細(xì)、明確,特別是提出了面向全體學(xué)生的學(xué)習(xí)基本要求。土木工程材料課程是土木工程專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程,其教學(xué)目的是使學(xué)生掌握有關(guān)土木工程材料的性質(zhì),應(yīng)用的基本知識以及必要的基礎(chǔ)理論,了解工程材料性質(zhì)和材料結(jié)構(gòu)的關(guān)系,以及改善性能的途徑,并獲得主要土木工程材料的試驗方法的基本技能訓(xùn)練。通過該課程的學(xué)習(xí),為將來從事專業(yè)技術(shù)工作時,能夠針對不同工程,合理地選擇和使用材料打下理論基礎(chǔ),并能與后續(xù)課程密切配合,了解材料與設(shè)計參數(shù)及施工措施的相互關(guān)系?!锻聊竟こ滩牧稀氛n程標(biāo)準(zhǔn)的制訂顯得尤為重要。
1 土木工程材料課程設(shè)計的理念及思路
該課程主要是為了使未來的建設(shè)工程師了解和掌握工程中常用材料的基本性能與應(yīng)用方法,因此,在教學(xué)中應(yīng)始終貫徹工程應(yīng)用和創(chuàng)新兩種理念,加強土木工程材料在工程實際中的應(yīng)用及重視感性認(rèn)識, 通過實驗和情景式教學(xué)提高學(xué)生實踐能力,鼓勵科學(xué)探索,培養(yǎng)創(chuàng)新意識。因此,土木工程材料力學(xué)課程的教學(xué),應(yīng)從工程事例出發(fā),回歸于工程應(yīng)用,以項目的形式組織教學(xué),加強演示實驗,采用啟發(fā)式教學(xué),加強學(xué)生創(chuàng)新意識的培養(yǎng)。
2 土木工程材料課程目標(biāo)
《土木工程材料》課程的知識目標(biāo)是讓學(xué)生充分了解材料的組成以及結(jié)構(gòu)對材料性質(zhì)的影響,了解外界因素對材料性質(zhì)的影響,了解各主要性質(zhì)間的相互關(guān)系,初步學(xué)會主要建筑材料的試驗方法并掌握材料的組成、性質(zhì)及技術(shù)要求等。通過學(xué)習(xí)使學(xué)生會利用理論知識知道改善材料性質(zhì)的措施,熟悉有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),根據(jù)工程要求能夠合理地選用材料。
3 土木工程材料課程內(nèi)容及要求
土木工程材料課程可以以不同項目為教學(xué)組織主線[4],以不同任務(wù)作為教學(xué)模塊,分為11個教學(xué)單元。
(1)土木工程材料的基本性質(zhì)。主要內(nèi)容包括材料的基本物理性質(zhì)、材料的力學(xué)性質(zhì)、材料與水有關(guān)的性質(zhì)、材料的熱性質(zhì)、材料的耐久性。主要讓學(xué)生熟悉材料的物理性質(zhì),掌握從材料物理性質(zhì)分析材料的性質(zhì)方法,會根據(jù)材料的結(jié)構(gòu)構(gòu)造對材料的性能進(jìn)行分析,熟練掌握材料的力學(xué)性質(zhì)及耐久性和環(huán)境協(xié)調(diào)性,材料的結(jié)構(gòu)構(gòu)造對其性能的影響以及了解材料的熱性質(zhì)。
(2)氣硬性膠凝材料。主要內(nèi)容包括石膏、石灰、水玻璃。主要讓學(xué)生掌握膠凝材料的分類及特征,以及原材料和生產(chǎn)過程;了解石膏、石灰的種類及生產(chǎn);了解其制備技術(shù)及制品的技術(shù)性質(zhì)。掌握水玻璃的生產(chǎn)及特征,應(yīng)用;掌握水泥的生產(chǎn)和水泥的組成材料,會根據(jù)膠凝材料的特征在實際生產(chǎn)中加以應(yīng)用。
(3)水泥。主要內(nèi)容包括通用硅酸鹽水泥,其他品種水泥。主要讓學(xué)生掌握水泥的生產(chǎn)和水泥的組成材料;掌握水泥水化硬化,水泥石的腐蝕與防止,水泥的技術(shù)性質(zhì);掌握水泥石防止腐蝕的措施;掌握通用硅酸鹽水泥的運輸、儲存,通用硅酸鹽水泥的特性及應(yīng)用,簡單了解其他品種水泥。
(4)混凝土。主要內(nèi)容包括混凝土的定義與分類,普通混凝土的組成材料,混凝土拌合物和易性,混凝土的強度,混凝土的變形性能,混凝土的耐久性,混凝土質(zhì)量波動與混凝土配制強度,普通混凝土配合比設(shè)計,粉煤灰混凝土,輕骨料混凝土,其他品種混凝土。主要讓學(xué)生掌握混凝土組成材料的技術(shù)要求,掌握外加劑和摻合料的應(yīng)用。混凝土的分類、組成材料及對組成材料的要求,混凝土常加的外加劑和摻合料的特性。通過學(xué)習(xí)混凝土拌合物的和易性及影響因素,會在實際中對混凝土的和易性進(jìn)行調(diào)整;熟練掌握混凝土拌合物的和易性,了解影響和易性的主要因素;熟練掌握混凝土的強度及影響強度的主要因素;熟練掌握混凝土的配合比設(shè)計方法(初步配合比,基準(zhǔn)配合比,實驗室配合比);熟悉混凝土配制強度波動規(guī)律;了解輕骨料混凝土的性能,配合比設(shè)計及應(yīng)用,熟練掌握粉煤灰混凝土及輕骨料混凝土的配合比設(shè)計及應(yīng)用。
(5)建筑砂漿。主要內(nèi)容包括:靜矩和形心、慣性矩與慣性積、平行移軸公式主軸和主慣性矩、組合截面慣性矩的計算。主要讓學(xué)生掌握建筑砂漿的組成材料及性質(zhì),砌筑砂漿的配合比設(shè)計,抹面砂漿的配制和應(yīng)用。
(6)砌筑材料。主要內(nèi)容包括砌筑砂漿、抹面砂漿,其它建筑砂漿。主要是讓學(xué)生了解磚、砌塊、砌筑石材;掌握各種墻體材料的技術(shù)性質(zhì)與特性。
(7)瀝青及瀝青混合料。主要內(nèi)容包括瀝青的分類及石油瀝青的基本結(jié)構(gòu)組成,瀝青的基本性質(zhì),瀝青的技術(shù)要求與性質(zhì),瀝青的摻配、改性及主要制品,瀝青混合料。主要是讓學(xué)生了解瀝青的組成結(jié)構(gòu)及石油瀝青;熟練掌握石油瀝青的組成、結(jié)構(gòu);熟悉石油瀝青的技術(shù)性能及其標(biāo)準(zhǔn)和選用;了解改性的瀝青材料及其制品。
(8)金屬材料。主要內(nèi)容包括建筑鋼材,鋁合金及制品。主要讓學(xué)生理解鋼材的性能及應(yīng)用。熟悉鋼材的分類,掌握鋼材的主要技術(shù)性能,熟練掌握鋼材的拉伸性能,熟悉鋼材的化學(xué)成分對鋼材性能的影響,掌握鋼材冷加工及r效?;玖私怃X合金及其制品性能。
(9)木材及制品。主要內(nèi)容包括木材的分類與構(gòu)造,木材的物理力學(xué)性質(zhì),木材的防腐與防火,木材的綜合應(yīng)用。主要讓學(xué)生理解木材的性質(zhì)及土木工程中常用的木材。掌握木材的主要性質(zhì),了解木材的分類與構(gòu)造,了解土木工程中常用木材,了解木質(zhì)材料制品和木材的防腐與防火。
(10)建筑功能材料。主要內(nèi)容包括絕熱材料、吸聲材料。主要讓學(xué)生了解絕熱材料,吸聲材料的概念;掌握絕熱材料的特性,了解常用的絕熱材料,掌握吸聲材料的性質(zhì);掌握吸聲材料的吸聲系數(shù),了解常用的吸聲材料。
參考文獻(xiàn)
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【關(guān)鍵詞】土木工程;FRP材料;CFRP材料
隨著社會科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步, 土木工程結(jié)構(gòu)學(xué)科也獲得了很大的發(fā)展, 其發(fā)展在很大程度上得益于新材料的應(yīng)用,如FRP材料、 CFRP材料、玄武巖纖維材料、智能材料等等,這些材料憑借優(yōu)異的性能正被越來越廣泛地應(yīng)用于橋梁工程、民用建筑、海洋工程、地下工程等土木工程建筑。
1 FRP材料
FRP材料即纖維增強復(fù)合塑料,F(xiàn)RP由增強纖維和基體組成,一般用玻璃纖維增強不飽和聚脂、環(huán)氧樹脂與酚醛樹脂做基體,以玻璃纖維或其制品作增強材料的增強塑料。該材料具有抗拉強度、彈性模量小、抗剪強度低、抗腐蝕、抗疲勞性能好等特點。FRP的抗拉強度均明顯高于鋼筋, 與高強鋼絲抗拉強度差不多,是一般鋼筋的2倍至10倍。大部分FRP產(chǎn)品彈性模量小,約為普通鋼筋的25%~ 75%,因此, FRP結(jié)構(gòu)的設(shè)計通常由變形控制。FRP的抗剪強度僅為抗拉強度的5%~20%, 這使得FRP構(gòu)件在連接過程中需要研制專門的錨具、夾具[1]。FRP材料可以在酸、堿、氯鹽和潮濕的環(huán)境中長期使用, 因而可提高結(jié)構(gòu)的使用壽命, 這是結(jié)構(gòu)材料難以比擬的。
FRP復(fù)合材料在土木工程領(lǐng)域的應(yīng)用快速增長,可用于包括柱、墻、梁、板及面板的抗震及補強加固。FRP纖維復(fù)合材料憑借耐腐蝕性能已廣泛用于加筋土中,由于該材料易被掘進(jìn)機具切斷,故可用于盾構(gòu)法掘進(jìn)豎井的混凝土墻、土釘及臨時支護用的復(fù)合材料地錨,而且由于價格低廉,安裝方便,干濕交替的擋土墻、地基錨桿及噴射混凝土筋中用的也很多。此外。因為良好的拉伸性,F(xiàn)RP材料在懸索橋及斜拉橋的纜索、預(yù)應(yīng)力混凝土橋中的預(yù)應(yīng)力筋中也光放應(yīng)用。FRP屬于人工材料,可根據(jù)工程需要采用不同纖維材料纖維含量和鋪陳方式等不同工藝設(shè)計出不同強度指標(biāo)、彈性模量及特殊性能要求的FRP產(chǎn)品,且FRP鏟平形狀可靈活設(shè)計。
2 CFRP材料
CFRP材料即碳纖維增強復(fù)合材料,CFRP材料是一種力學(xué)性能優(yōu)異的新材料,它的比重不到鋼的1/4,碳纖維樹脂復(fù)合材料抗拉強度一般都在3500Mpa以上,是鋼的7~9倍,抗拉彈性模量為23000~43000Mpa亦高于鋼。因此CFRP的比強度即材料的強度與其密度之比可達(dá)到2000Mpa/(g/cm3)以上,而A3鋼的比強度僅為59Mpa/(g/cm3)左右,其比模量也比鋼高。碳纖維復(fù)合材料的優(yōu)點是高強度,是鋼鐵的5倍;出色的耐熱性,可以耐受2000℃以上的高溫;出色的抗熱沖擊性;低熱膨脹系數(shù),不宜變形量;熱容量小,較為節(jié)能;比重小,僅僅對鋼材料的1/5;優(yōu)秀的抗腐蝕與輻射性能。
碳纖維復(fù)合材料在土木工程中的用途主要表現(xiàn)在碳纖維筋、碳纖維增強水泥和碳纖維增強木材。碳纖維筋的強度比低碳鋼高約90%,而重量僅為后者的1/5左右;碳纖維與混凝土的附著強度高達(dá)713MPa,高于鋼絞線與混凝土2197MPa的附著強度;碳纖維筋具有良好的拉伸疲勞性能及耐腐蝕、抗沖擊、柔性高和易于操作的性能,因此在橋梁、碼頭等易受腐蝕的結(jié)構(gòu)中應(yīng)用較多。碳纖維增強水泥在水泥及其制品中摻和一定量高性能碳纖維和高效外加劑,以有效控制水泥及其制品塑性收縮及早期裂紋,提高水泥及其制品的密實性,增加水泥及其制品后期強度[2]。碳纖維增強木材是用碳纖維包裹木材或?qū)⑻祭w維片材鋪設(shè)于木材的某個側(cè)面或中間而形成的一種新型結(jié)構(gòu)材料。碳纖維的加入使木材的抗拉強度、防腐防火等性能大為提高,使其應(yīng)用領(lǐng)域更為廣泛。
3 玄武巖纖維材料
玄武巖纖維是玄武巖石料在1450℃~1500℃熔融后,通過鉑銠合金拉絲漏板高速拉制而成的連續(xù)纖維。類似于玻璃纖維,其性能介于高強度玻璃纖維和無堿玻璃纖維之間。玄武巖連續(xù)纖維不僅穩(wěn)定性好,而且還具有電絕緣性、抗腐蝕、抗燃燒、耐高溫等多種優(yōu)異性能[3]。此外,玄武巖纖維的生產(chǎn)工藝產(chǎn)生的廢棄物少,對環(huán)境污染小,產(chǎn)品廢棄后可直接轉(zhuǎn)入生態(tài)環(huán)境中,無任何危害,因而是一種名副其實的綠色、環(huán)保材料。
碳纖維和是目前世界上所采用的主要的加固補強用的新型材料之一,在橋梁、隧道、房屋等結(jié)構(gòu)抗震加固補強方面具有極為廣闊的應(yīng)用前景。利用玄武巖纖維高模量、耐沖擊和低成本等優(yōu)勢,可以開發(fā)其在降噪、抗振和抗震等耗能領(lǐng)域的應(yīng)用。玄武巖纖維還可以用在具有高火災(zāi)危然的工業(yè)建設(shè)項目,核電站,化學(xué)工業(yè)與石化工業(yè),高層建筑群,造船工業(yè),汽車制造業(yè)等領(lǐng)域。玄武巖纖維及其土工材料具有較高的強度、彈性模量和耐高低溫、耐侵蝕等性能,也適用于路面土工格柵中的基礎(chǔ)材料[4]。
4 智能材料
智能材料實際上是一種仿真生命系統(tǒng),一方面能夠感知外界環(huán)境或內(nèi)部狀態(tài)所發(fā)生的變化,另一方面能提供針對材料自身的或外界的某種反饋機制,適時地將材料的一種或多種性質(zhì)加以改變,做出所期望的某種響應(yīng)。智能材料的功能表現(xiàn)為:反饋功能、傳感功能、響應(yīng)功能、信息識別與積累功能自診斷能力、響應(yīng)功能、自修復(fù)能力和自適應(yīng)能力、自診斷能力。
近幾年我國通過不同的方法支持智能材料與結(jié)構(gòu)的研究.目前許多項智能材料及其在土木工程中的應(yīng)用研究正在我國進(jìn)行著。目前,智能材料與結(jié)構(gòu)在土木工程中的應(yīng)用主要是將智能材料,比如上文提到的碳纖維等,混入到混凝土中,使混凝土構(gòu)件具有自我增強、自我診斷、自我愈合以及自我調(diào)節(jié)的功能[5]。智能材料在土木工程中重要的應(yīng)用,是自動化控制技術(shù)發(fā)展、計算機科學(xué)、材料科學(xué)的重要階段的產(chǎn)物。因此,土木工程的未來深受高科技材料發(fā)展的影響,對此我們國家需要長久的對其研究下去。
FRP材料、 CFRP材料、玄武巖纖維材料、智能材料已經(jīng)開始應(yīng)用于現(xiàn)代土木工程建筑,但由于價格、應(yīng)用技術(shù)、觀念等因素這些新型材料的應(yīng)用還不夠廣泛。革新技術(shù)、降低成本、加大推廣,這些新型材料能在現(xiàn)代土木工程中發(fā)揮巨大作用。
【參考文獻(xiàn)】
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關(guān)鍵詞:土木工程;可持續(xù)發(fā)展;戰(zhàn)略
前言:對于我國而言,雖然土木工程的數(shù)量和質(zhì)量在提升,但大部分的土木工程都是建設(shè)在消耗自然資源的基礎(chǔ)上,并且對自然資源造成了一定的破壞。因此,今后的土木工程建設(shè),應(yīng)停止對自然資源的破壞,走積極的可持續(xù)發(fā)展路線,一方面實現(xiàn)土地資源的高效利用,另一方面提升土木工程的質(zhì)量,為社會發(fā)展提供更多的幫助。
1 土木工程概述
土木工程是指房屋、公路、鐵路、橋梁、水工、港工、地下等工程的總稱。土木工程對國家的經(jīng)濟建設(shè)和人民生活的影響非常明顯和重要。土木工程密切關(guān)系到人類賴以生存和繁衍的四大基本要素:衣、食、住、行,為人類提供住宅、賓館、公寓、衣料生產(chǎn)貯藏基地、食品冷庫、公路、機場、鐵路、港口、碼頭、廠房、實驗室等現(xiàn)代人類生活和發(fā)展的必要場所空間。自改革開放以來,我國致力于社會建設(shè)、經(jīng)濟與技術(shù)的發(fā)展工作上,并不斷總結(jié)歷史教訓(xùn)、吸取經(jīng)驗、創(chuàng)新思想觀念、改革發(fā)展模式,從而促進(jìn)了我國新設(shè)備、新工藝、新材料等的發(fā)展。土木工程工作人員創(chuàng)新地將這些融入到建筑建設(shè)中,尤其是將機械自動化設(shè)施應(yīng)用到土木工程建設(shè)中,大大地促進(jìn)了土木工程向著現(xiàn)代化、智能化等方向發(fā)展。
2 土木工程的發(fā)展現(xiàn)狀
我國是一個人口大國,土木工程對社會發(fā)展將會產(chǎn)生很大的影響,但目前的表現(xiàn)卻并不讓人滿意。綜合多方面的信息來看,土木工程的發(fā)展現(xiàn)狀集中在以下幾個方面:第一,土木工程的各項工作,未能夠按時完成,且質(zhì)量低下。近幾年,我國在土木工程方面投入的時間和精力增大,發(fā)現(xiàn)現(xiàn)實工作中的很多工程,都沒有達(dá)到理想的標(biāo)準(zhǔn),而且在客觀上出現(xiàn)了嚴(yán)重的質(zhì)量問題,這對可持續(xù)發(fā)展而言,將會是一種非常嚴(yán)重的阻礙。第二,部分土木工程并沒有響應(yīng)國家的號召,未能夠在客觀上堅持可持續(xù)發(fā)展?,F(xiàn)今,土木工程能夠獲得巨大的經(jīng)濟效益,導(dǎo)致很多人都開始大量的修建工程,尤其是在一些管制力度較小的地區(qū),大量的擱置工程對當(dāng)?shù)氐陌l(fā)展產(chǎn)生了很大的負(fù)面影響。第三,土木工程在可持續(xù)發(fā)展當(dāng)中,也存在一部分工程在積極的響應(yīng)國家號召,但由于方法上的錯誤和工作理論上的偏差,導(dǎo)致在實際工作中,未能夠達(dá)到理想的工作標(biāo)準(zhǔn),從而影響了行業(yè)的進(jìn)步,這也是日后需要重點解決的。
3可持續(xù)發(fā)展的產(chǎn)生背景
可持續(xù)發(fā)展的定義是,可持續(xù)發(fā)展是既滿足當(dāng)代人的需求,又不對后代人滿足其需求的能力構(gòu)成危害的發(fā)展稱為可持續(xù)發(fā)展。工業(yè)革命以來,人類取得了巨大的科學(xué)成就,與此同時產(chǎn)生的許多環(huán)境和社會問題又開始讓人們反思,到底我們需要的是一條怎樣的發(fā)展之路。我們堅定的意識到人類應(yīng)該尋找一種更加科學(xué)持久的路進(jìn)行全方面的變革,尋找一種可持續(xù)的發(fā)展之路。
4土木工程可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略
4.1土木工程材料的可持續(xù)發(fā)展。我國的土木工程發(fā)展,具有很強的綜合性,在今后的工作中,要想真正意義的實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展,就必須保證相關(guān)材料的可持續(xù)發(fā)展。從客觀的角度來說,土木工程的建設(shè),需要應(yīng)用大量的材料,一旦材料出現(xiàn)問題,勢必會導(dǎo)致土木工程受到嚴(yán)重的影響。為此,今后的土木工程在材料方面的工作,應(yīng)從以下幾個方面努力:第一,土木工程所選擇的建設(shè)材料,應(yīng)達(dá)到無污染標(biāo)準(zhǔn),且在腐蝕性、可揮發(fā)性等方面進(jìn)行嚴(yán)格的控制?,F(xiàn)階段的化學(xué)技術(shù)較為先進(jìn),部分土木工程材料在運用過程中,起初并沒有感覺到什么異常,但是在長久的應(yīng)用后,就會對空氣或者是周邊環(huán)境造成影響,無法建立可持續(xù)發(fā)展。第二,土木工程的材料會占用大量的資金,部分建筑商為了節(jié)省資金,開始偷工減料,不僅導(dǎo)致土木工程的安全受到威脅,且會影響日后的投入應(yīng)用,這并不是可持續(xù)發(fā)展所需要的。第三,面對社會的強烈需求,應(yīng)加大對土木工程材料的研究力度,從客觀上和主觀上實現(xiàn)材料的多元化,為土木工程提供更多的選擇,完成可持續(xù)發(fā)展。由此可見,土木工程材料的可持續(xù)發(fā)展,是細(xì)節(jié)部分,應(yīng)得到更多的關(guān)注。
4.2土木工程設(shè)計階段的可持續(xù)發(fā)展。一項土木工程項目在建設(shè)前都要進(jìn)行事先的設(shè)計階段,只有設(shè)計完成才能進(jìn)入下一個環(huán)節(jié),為此,今后的土木工程可持續(xù)發(fā)展,不可避免的要在設(shè)計階段開展較多的工作。設(shè)計作為土木工程的核心組成部分,直接影響到土木工程能否得到長久的應(yīng)用,在很多方面都具有較大的影響。根據(jù)現(xiàn)階段的設(shè)計情況和以往的工作經(jīng)驗,本文認(rèn)為,土木工程設(shè)計階段的可持續(xù)發(fā)展,應(yīng)從以下幾個角度出發(fā):土木工程的設(shè)計應(yīng)積極實行綠色設(shè)計?,F(xiàn)階段的自然環(huán)境非常脆弱,土木工程設(shè)計,絕對不能打破固有的自然環(huán)境,且應(yīng)積極與環(huán)境相互融合,通過一些綠色設(shè)計,改善周邊的生態(tài)環(huán)境,不向環(huán)境排放污染物或者污染氣體。第二,設(shè)計過程中,應(yīng)加強實踐工作,對周邊情況開展大量的調(diào)查,避免純理論帶來的負(fù)面影響。第三,設(shè)計工作必須照顧到實際施工?,F(xiàn)階段,部分土木工程的可行性較低,倘若強行在設(shè)計上融入一些措施,將會導(dǎo)致土木工程的可持續(xù)發(fā)展化為泡影,甚至?xí)o區(qū)域環(huán)境帶來嚴(yán)重的影響。所以,土木工程設(shè)計的可持續(xù)發(fā)展,今后應(yīng)朝著綠色方向開展,為居民生活增添更多的益處。
4.3土木工程施工階段的可持續(xù)發(fā)展。一般情況下,土木工程施工階段主要是劃分為施工準(zhǔn)備階段和工程建設(shè)階段,這兩個階段都是實際工作,如果要落實可持續(xù)發(fā)展,也要在兩個階段分開進(jìn)行,且應(yīng)注意可持續(xù)發(fā)展的一體化,避免造成前后工作的矛盾。土木工程施工階段,首先要在準(zhǔn)備階段落實各項可持續(xù)發(fā)展工作。例如,準(zhǔn)備階段應(yīng)選擇優(yōu)質(zhì)的材料、合理的技術(shù),同時要對準(zhǔn)備工作進(jìn)行分析,對比是否有更好的選擇。另外,在準(zhǔn)備工作中,要對土木工程可能出現(xiàn)的突況進(jìn)行評估,并做好相應(yīng)的備案工作。我國目前土木工程的數(shù)量較多,但優(yōu)質(zhì)工程較少,同時,近幾年出現(xiàn)的安全事故以及對環(huán)境的破壞,都在社會上引起了廣泛的關(guān)注,今后必須保證施工階段的可持續(xù)發(fā)展。其次,在工程建設(shè)階段中,一旦遇到材料污染或者是技術(shù)污染,必須及時停止應(yīng)用。應(yīng)根據(jù)工程建設(shè)的進(jìn)度和要求,及時應(yīng)用無污染的材料和技術(shù),促進(jìn)土木工程朝著可持續(xù)的方向建設(shè)。
4.4土木工程使用與拆除階段的可持續(xù)發(fā)展。對于土木工程而言,無論大小都會修建一些臨時性的工程,雖然在工程建設(shè)當(dāng)中,這些臨時性工程會起到積極的促進(jìn)作用。但如果在工程結(jié)束后,胡亂拆除將會導(dǎo)致環(huán)境污染和破壞。所以,土木工程使用與拆除階段的可持續(xù)發(fā)展,是今后需要重點注意的一個方面。第一,在使用過程中,應(yīng)保證良好的使用,不要造成過多的破壞。第二,在拆除當(dāng)中,應(yīng)提高拆除的效率和質(zhì)量,搜集有用的材料,實現(xiàn)循環(huán)利用。另外,在拆除過程中,應(yīng)保證運用先進(jìn)的設(shè)備和技術(shù),不要造成噪聲污染,同時要樹立相應(yīng)的屏障,避免灰塵過多。綜上所述,土木工程使用與拆除階段的可持續(xù)發(fā)展,是今后可持續(xù)發(fā)展的重點工作,必須采取有效的手段來開展工作,否則很容易造成惡性循環(huán)。
一、教學(xué)觀念的轉(zhuǎn)變
傳統(tǒng)的土木工程材料課堂教學(xué)注重教材理論知識的學(xué)習(xí)及其運用,這在—定程度上弱化了對學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng),也不符合應(yīng)用型人才培養(yǎng)的要求。為此,在教學(xué)觀念上進(jìn)行了一些轉(zhuǎn)變。首先,將課程教學(xué)的重心轉(zhuǎn)變?yōu)閺娀R運用和實踐能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng),即在課堂教學(xué)中讓學(xué)生了解各種材料相關(guān)的生產(chǎn)和技術(shù)性能機理,強調(diào)各種材料的用途及應(yīng)用范圍,有意識地引導(dǎo)學(xué)生多思考,培養(yǎng)他們的創(chuàng)新意識。在實踐教學(xué)中讓學(xué)生多動手、多嘗試,提高他們的實踐能力。其次,注重培養(yǎng)學(xué)生的T程觀念,pj即通過課堂教學(xué)使學(xué)生把所學(xué)知識與工程實際聯(lián)系起來,同時引導(dǎo)學(xué)生注意所學(xué)知識與其他學(xué)科的聯(lián)系,從而樹立正確的工程觀念和創(chuàng)新意識。再次,教學(xué)內(nèi)容考慮學(xué)生的未來職業(yè)生涯,把教學(xué)內(nèi)容和T程實際進(jìn)行結(jié)合,讓學(xué)生明確自己的專業(yè)能干什么、怎么干,從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣并對未來的職業(yè)有所規(guī)劃。
二、課堂教學(xué)改革
近年來,土木工程材料領(lǐng)域發(fā)展迅速,各種新型的材料不斷出現(xiàn)并應(yīng)用于實際工程。相關(guān)材料的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范也不斷更新。而教材內(nèi)容相對滯后已成為很多課程面對的問題。為了彌補教材內(nèi)容的不足和滯后,教師在平時注意教學(xué)資料的積累,通過翻閱各種專業(yè)期刊,了解各種土木工程材料的最新進(jìn)展,在每學(xué)期初把課程涉及到的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行檢索和更新,使教學(xué)內(nèi)容—直保持最新。根據(jù)應(yīng)用型人才培養(yǎng)要求,明確課程教學(xué)思路,優(yōu)化土木工程材料課程教學(xué)內(nèi)容體系,教學(xué)內(nèi)容圍繞鋼材、膠凝材料、混凝土與砂漿、砌筑材料、瀝青、高分子材料、功能材料、木材、裝飾材料等九大類材料展開,以材料的組成、生產(chǎn)、技術(shù)性質(zhì)、應(yīng)用為基本教學(xué)內(nèi)容,在此基礎(chǔ)上通過聯(lián)系實際工程強化對土木工程材料的應(yīng)用范圍講解,注重向?qū)W生傳遞創(chuàng)新理念。鼓勵學(xué)生創(chuàng)新(如圖1)。課堂教學(xué)中,利用多媒體教學(xué)方式.把各種材料及其在實際工程中的應(yīng)用、材料施工的工藝和流程等以圖片、視頻、動畫的形式展示給學(xué)生,在豐富教學(xué)內(nèi)容的同時,強化學(xué)生對各種材料的認(rèn)識,培養(yǎng)他們的工程觀念。通過介紹各種材料的發(fā)展歷程和新型材料的產(chǎn)生,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識,鼓勵他們創(chuàng)新。土木工程材料課程中,由于材料缺陷、疲勞破壞、施工條件、使用環(huán)境等造成的材料失效、工程事故等有很多案例,將這些工程實例引入課堂教學(xué),既可以加強材料與工程實踐的聯(lián)系,還可以鍛煉學(xué)生分析問題和解決問題的能力,對于提高他們的綜合素質(zhì)也是有益的。課堂教學(xué)中,弱化理論教學(xué)并不等于不學(xué)習(xí)理論。根據(jù)授課內(nèi)容,給學(xué)生必要的指導(dǎo),引導(dǎo)他們自主學(xué)習(xí)理論,H將課堂學(xué)習(xí)與課下學(xué)習(xí)結(jié)合起來,使學(xué)生能夠全面掌握所學(xué)知識。課堂教學(xué)中注重習(xí)題課教學(xué),通過習(xí)題課鞏固所學(xué)知識,引入工程案例分析等拓寬學(xué)生視野,彌補教學(xué)內(nèi)容的不足。三、構(gòu)建合理的實踐教學(xué)體系實踐教學(xué)是土木工程材料教學(xué)的重要組成部分,特別是各種土木工程材料技術(shù)性質(zhì)的試驗在課程教學(xué)中占有較大的比重,但以往的教學(xué)往往忽視了試驗教學(xué)的重要性,不利于學(xué)生動手能力的提高。
為了更好的培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力,構(gòu)建了課程試驗、課外實踐、計算機應(yīng)用和自主創(chuàng)新“四位一體”的實踐教學(xué)體系(如圖2)。
圖2。四位一體”實踐教學(xué)體系
首先,強化試驗教學(xué)。土木工程材料課程教學(xué)中試驗教學(xué)的學(xué)時相對較少,學(xué)生無法利用上課時間完成一些必做試驗。為了鍛煉學(xué)生的動手操作能力,讓每個學(xué)生都有動手機會,讓學(xué)生利用課余時間完成相關(guān)試驗。試驗過程中在強調(diào)學(xué)生動手的同時,鼓勵他們多思考,并設(shè)置一些創(chuàng)新試驗激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識,比如通過采用不同形狀的試件測試混凝土的抗壓強度。讓學(xué)生分析它們的區(qū)別和聯(lián)系。對于一些綜合性試驗,通過分組讓學(xué)生從不同的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)出發(fā),以獲得不同的試驗數(shù)據(jù)并進(jìn)行對比,比如混凝土配合比設(shè)計試驗中,各小組采用不同的配合比所獲得的混凝土強度是不同的,據(jù)此可以分析配合比和強度的關(guān)系,而且試驗過程中還可以培養(yǎng)學(xué)生的相互協(xié)作的團隊精神。實驗室根據(jù)學(xué)生的需要不定期進(jìn)行開放,讓學(xué)生熟悉試驗設(shè)備,完成一些課外試驗。
其次,充分利用課外實踐。課堂教學(xué)時間是有限的。為了加深學(xué)生對所學(xué)知識的認(rèn)識。鼓勵學(xué)生對自己感興趣的問題進(jìn)行課外調(diào)研,根據(jù)自己的所見所聞,寫成調(diào)研報告或研究論文,作為課下作業(yè)的一部分。同時,利用認(rèn)識實習(xí)等課外實習(xí)機會,帶領(lǐng)學(xué)生參觀建材市場、施工工地,熟悉所學(xué)的各種建筑材料以及它們在工程中的應(yīng)用,以更好的鞏固所學(xué)知識。
再次,加強計算機在課程教學(xué)中的應(yīng)用。當(dāng)前,計算機已經(jīng)成為獲取知識的重要工具。結(jié)合學(xué)生感興趣的問題,指導(dǎo)學(xué)生利用計算機檢索圖書館中的各種電子數(shù)據(jù)資源以獲取有用的數(shù)據(jù)。鼓勵學(xué)生利用所學(xué)的計算機知識.解決土木工程材料課程學(xué)習(xí)中的問題,比如利用計算機編程解決最佳配合比設(shè)計問題。利用計算機模擬材料受壓破壞問題等。
最后,鼓勵學(xué)生自主創(chuàng)新。政府和學(xué)校非常重視大學(xué)生的創(chuàng)新能力培養(yǎng),分別設(shè)置了大學(xué)生創(chuàng)新基金項目。鼓勵學(xué)生充分利用好這些平臺,積極自主創(chuàng)新,根據(jù)自己的新穎想法申請創(chuàng)新基金項目或申請各種專利。
四、考核方式改革
全面考核學(xué)生對所學(xué)知識的掌握.同時適應(yīng)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的要求是土木工程材料課程考核方式改革的基本出發(fā)點。以前的考核方式只注重對課程理論知識的掌握,缺少對學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新能力的考核。為此,將考核內(nèi)容分為兩部分:課程理論知識,占70%;綜合能力,占30%。課程理論知識考核不局限于課程的書本知識。通過在試卷中加人·些T程案例分析、前沿問題分析等考核學(xué)生分析、解決問題能力。綜合能力考核包含對學(xué)生的試驗操作能力、試驗報告完成情況、課余調(diào)研情況(以小論文或調(diào)研報告形式進(jìn)行考核)等的考核。
五、注重提高教師的綜合素質(zhì)
土木T程材料課程的教學(xué)改革中,教師發(fā)揮著重要作用。教師需要不斷更新自己所掌握的知識,這要求教師要經(jīng)常閱讀國內(nèi)外文獻(xiàn),積極申請和參與研究課題.這不僅有利于課程教學(xué)內(nèi)容的更新,對于教師科研水平的提高也是有利的。課程教學(xué)中,教師要注重改善教學(xué)方式和方法。提高教學(xué)水平,以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。
教師應(yīng)身體力行,親自動手做實驗和參與工程實踐,這樣才能更好地指導(dǎo)學(xué)生。教師應(yīng)具有較高的計算機應(yīng)用水平,計算機是解決工程中問題的重要工具。教師需要熟練掌握這個工具,這有利于個人解決科研問題和對學(xué)生科學(xué)合理的指導(dǎo)。教師應(yīng)不斷總結(jié)課堂教學(xué)經(jīng)驗,注重課堂上和課下與學(xué)生進(jìn)行交流,要在不斷交流中發(fā)現(xiàn)問題,促進(jìn)教學(xué)相長。
六、結(jié)束語
在應(yīng)用型人才培養(yǎng)要求的指導(dǎo)下'對土木工程材料課程的教學(xué)觀念、課堂教學(xué)、實踐教學(xué)、考核方式等進(jìn)行改革是必要的,這對于提高學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力是有利的,對于教師綜合素質(zhì)的提高也有積極的推動作用。教學(xué)改革的效果需要通過教學(xué)實踐來檢驗.在教學(xué)實踐中,推動教學(xué)改革,總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn),全面提高學(xué)生和教師的綜合素質(zhì)是下一步要踐行的工作。