化学在土木工程中的应用范文

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土木工程专业培养的是能掌握数学、力学、工程学的基本理论和基础知识，将来从事道路与桥梁工程、工业及民用建筑、岩土与地下工程等领域技术工作的专门人才。《混凝土结构》课程是土木工程专业的代表性课程之一，包括《混凝土结构原理》、《混凝土结构设计》两部分，主要讲述钢筋混凝土基本构件、结构体系的受力分析、设计方法等内容。学生在学习该课程之前已修完《高等数学》、《材料力学》、《结构力学》等课程。学生们通过该课程的学习，一方面应当掌握混凝土结构的基本概念、基本理论和基本设计计算技能，为学习后续专业课程奠定基础，另一方面可以锻炼思维能力、逻辑推理能力以及综合运用所学知识解决实际工程问题的能力。自1893年法国首先开设混凝土结构课程至今，该课程的教学方式历经了多方面多层次的改革，但学生们仍普遍反映比较难学，不易理解和掌握。为此，本文尝试从传统文化经典与《混凝土结构》课程的有机结合入手，探索利用传统文化经典进行辅助教学的新方法。《混凝土结构》课程本身是纯工程技术学科，但目前获得共识的是：现代工程教育应向综合化发展，应在注重科学教育的同时也注重人文教育。综观很多大科学家、著名工程师的成长历程，一般都具有很突出的人文精神。他们以人性和理性的思维，兼具扎实的专业知识和人文素养，取得了辉煌的学术成就。郭曰方认为：在文化大发展大繁荣的今天，应提倡将高尚的人文精神注入文化，让科学精神和人文精神交相生辉。

对于教育来说，本身是一种培养人才、传播知识的工作。大学教育不仅要使学生掌握所学的专业知识，更重要的是要培养学生成熟、正确的人生观和价值观，使这些即将步入社会，面临激烈竞争的学生能够以更理性的心态来接受挑战。要达到这一教育目标，仅仅依靠专业知识的传授是不够的，需要在整个大学教育的过程中全面穿插、渗透人文素质教育。哈艳等指出：人文素养对于理工科学生的创新思维、科研能力和幸福生活能力的养成具有重要作用，并具体分析了理工科学生人文素养培育的策略问题；刘德平土木工程专业学生，探讨了人文素质教育的重要性。提出：用人文气息去感染学生；用人文知识去丰富学生；用人文理念去塑造学生；用人文精神去引导学生；宫良伟等也直接针对土木工程专业，明确提出应当在教学中采取多种途径将人文教育寓于专业课教学。人文教育本身包含的内涵比较丰富，在当前的倡导民族文化自信的大背景下，最应当突出的正是传统文化经典。为此，本文将针对土木工程专业，基于自身实践，尝试将枯燥难懂的专业课程与生动有趣的传统文化经典元素有机地结合起来，达到辅助教学的效果。

二、传统文化经典元素与混凝土结构课程教学的结合方式介绍

四大古典名著是中国传统文化经典的重要代表之一，尤其是其中的《三国演义》。由于故事精彩、人物形象经典而长盛不衰，《三国演义》在当代人群中仍有很大的影响力。为了将《三国演义》有效地引入进来，提高同学们学习《混凝土结构》课程的兴趣和积极性，增强学习动力，作者具体采用了两种方式。

1.创作了教辅读物――《钢混三国》。《钢混三国》借用刘备、诸葛亮、关羽、张飞、赵云、马超、黄忠等三国人物编写了一定的故事情节，比较完整地介绍了混凝土结构的一种主要形式――框架结构。本作品定位为教辅读物，供学生们在课外进行阅读。具体来说，共24节，前4节是充满三国特色的故事情节，但围绕的是目前很热门的房地产话题，在不知不觉间引出了混凝土框架结构。然后让诸葛亮、关羽、张飞、刘备以房地产公司中高层的身份进行互动、对话，生动形象地介绍了钢筋混凝土框架结构的设计理念、荷载和抗力、水平荷载作用下框架梁（柱）的内力计算、楼板的构造和传力分析、竖向荷载作用下框架梁（柱）的内力计算、楼板的内力分析、梁的配筋设计、楼板的配筋设计、柱子的配筋设计、梁（柱）的控制截面、梁（柱）的最终内力及配筋、结构的裂缝计算、变形计算、耐久性设计等。为了增强作品的可读性和趣味性，更形象地展示三国特色，书中对刘备、诸葛亮、关羽、张飞等重要人物配备了漫画式插图。人物的语言表达与面部表情实现了统一，趣味自生。除了人物形象外，在书中还点缀了不少表现人物互动的漫画式插图。

2.制作了结合三国主题与专业知识的动漫。为了达到更加生动形象的效果，作者还针对混凝土结构的设计方法这一重要知识点制作了动漫――《三国风云――混凝土结构设计方法》。本作品也利用了诸葛亮、刘备、关羽等三国人物，但让他们“动”了起来，更加鲜活地演绎专业知识。

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关键词:

专业需求;共性问题;个性要求;课程建设

土木工程材料课程是土木工程专业的一门专业基础课，课程教学目的是使未来的建设工程师了解和掌握工程中常用材料的基本性能与应用方法，为今后工程实践或科研工作提供必要的基本知识和技能［1－2］。作为一门专业基础课，土木工程材料课程在专业课程学习中起到了承上启下的作用，直接关系到后续课程的学习［3］。土木工程材料课程的前身是建筑材料课程。为适应工程建设需要，土木工程专业在专业调整时提出了“大土木工程”概念，主要涵盖了建筑工程、道路工程、桥梁工程、市政工程、隧道及地下工程、港口工程和水利水电工程等多个专业［1］。这些细化后不同专业的建设材料基础都发源于建筑工程材料，工程技术人员的材料知识基础也是建筑材料。专业调整后不同专业学生所学的课程名称变更为土木工程材料，但其教材编排与教学大纲未作针对性调整，课程内容与原来的建筑材料相比并未有太大变化，更多的只是原有建筑材料课程内容的简单翻版，主要强调了材料的生产工艺与性能，忽略了不同专业的材料应用需求，并不完全适合不同专业方向的学生培养。鉴于以上原因，文章分析了不同土木工程材料方向的共性问题与个性要求，提出了以提升学生专业素质为目的，面向不同专业需求进行土木工程材料课程建设的几点建议。

一、土木工程专业材料共性问题

随着工程实践的需要和科学技术的发展，土木工程学科已发展成为内涵广泛、门类众多、结构复杂的综合体系。其专业分支包括建筑与市政工程、道路与桥梁工程、隧道及地下工程、水利工程等。其中有些分支，如水利工程，由于自身工程对象的增多以及专有技术的发展，已从土木工程中分化出来，成为独立的学科体系，但是它们在很大程度上仍具有土木工程的学科共性。

(一)材料组成、性能与应用的关系

对于土木工程技术人员而言，正确选择与使用材料，要求理解和掌握材料的性能。材料的性能又决定于材料的组成与结构，材料的不同应用环境又决定了材料需要具备不同的组成与结构，材料组成结构、性能、应用三者的关系。材料的组成与结构内容包括以下方面:(1)所用材料是有机材料还是金属材料，抑或是无机非金属材料;(2)材料是晶体材料还是非晶体材料，以及材料的孔隙结构大小与类型等。这些组成与结构决定了材料强度大小、属于脆性材料还是韧性材料，其弹性模量如何，以及环境温度、湿度、化学侵蚀等对材料的结构与性能有无影响等;(3)每一类土木工程都有自己特殊的环境因素，铁路与公路路基要考虑地下水与土壤中的温度变化与侵蚀性物质影响，隧道与地下结构的挖掘必须考虑岩石的稳定性与地下水的防排水，房屋建筑必须考虑居住与使用的舒适性和适用性;(4)相同种类的工程，还必须考虑四季交替，是靠近海洋还是盐碱或沙漠等环境影响，任何工程都必须考虑材料的组成、结构与性能是否适应环境要求。

(二)材料强度的要求

不同土木工程对材料的共同要求还体现在，所有工程中用到的材料都必须具备基本的强度要求。桥梁的桥墩、桥身，建筑工程中的梁、柱等结构构件要求其材料具有足够的抗压强度或抗折强度等，以承受结构荷载。房屋建筑中的墙体材料、桥梁上的栏杆等也需要足够高的强度，以承受自重或荷载。建筑装饰的涂料与基层之间、建筑保温系统中的各个构造之间、道路工程中的沥青路面与混凝土基层之间，都需要足够的粘结强度以保证材料间的相互协同作用。因此，具备适宜的强度是土木工程对材料的最基本要求，也是其共性问题。

(三)结构耐久性的要求

土木工程材料对耐久性的定义是，在长期使用过程中，材料抵抗周围各种介质的侵蚀而不被破坏的能力。土木工程材料在使用过程中，除内在原因使其组成结构及性能发生变化以外，更多的是受到使用环境中各种因素的侵蚀作用，侵蚀作用包括物理、机械、化学和生物作用等，如金属材料因化学和电化学作用引起锈蚀，无机非金属材料因受到化学腐蚀、溶解、冻融、机械摩擦等因素的作用而引起开裂和剥落，有机材料因生物作用、化学腐蚀、光热作用等引起老化。不同材料受到环境作用的因素虽然各自不同，但都属于材料耐久性问题。因此，确保足够的耐久性，满足工程设计使用寿命，是所有土木工程对材料的基本要求，也是共性问题之一。

(四)工程防水的要求

结构的防水防潮一直是土木工程领域需要克服的重要技术难题之一。建筑工程出现渗水，会造成居住不便与环境质量的下降。隧道与地下工程渗水，易诱发安全隐患，导致隧道与地下结构使用不便。结构内出现渗水返潮等问题，会对安装于其中的大型设备产生腐蚀，即使钢筋混凝土材料本身，也容易因水分渗透进入导致内部钢筋锈蚀，或被其他化学介质侵蚀破坏。因此，工程的防水抗渗问题也是所有土木工程面临的材料共性问题之一。

(五)不同土木工程的通用材料

虽然工程类型不同，使用环境不同，设计要求不同，但不同土木工程中所用的材料仍具有普遍的通用性。水泥混凝土、钢材是所有工程必不可少的结构承重材料，防水材料是所有类型工程都要选择使用的产品。按照化学成分来说，有机高分子材料中的塑料、橡胶和胶粘剂等，无机材料中的石材、水泥、石灰等，在各个土木工程领域都可能被用到。

二、不同土木工程专业对材料的个性要求

由于土木工程专业方向不同，其使用目的、结构特点、性能要求等不同，对工程材料要求也有所不同，反映的是不同土木工程对材料的个性要求。文章总结了以下四种土木工程类型。

(一)建筑工程

建筑工程与人的关系最为密切，是人类生活、学习与工作最重要的空间结构，是人类社会生存与发展的最基本需求。工程所用材料的质量决定了建筑工程的质量，也决定了人的生活质量。一个民族、一个地区或一个国家的文化与艺术水平也可通过建筑的水平与风格得到体现，建筑工程中所用材料要能充分表达建筑设计的形状与颜色，装饰装修对材料性能与环保的要求也最为突出。近年来，随着经济与环境可持续发展的要求，建筑节能要求越来越高，因此，保温绝热材料成为建筑工程中的主要选择。此外，吸声与隔声材料也是建筑工程中的专用材料之一。

(二)水利工程

人类通过修建水利工程，达到控制水流，防止洪涝灾害，并进行水量的调节和分配以满足人们生活和生产对水资源的需要。水利工程需要修建坝、堤、溢洪道、水闸等不同类型的水工建筑物，以实现其目标。水利工程最主要的特点是结构体量大，修建周期长，安全性要求高，使用寿命要求也长，这些都是水利工程在选用材料时必须考虑的。水利工程所用结构材料主要是低热水泥、中热水泥，以及专门的水工混凝土等。

(三)隧道与地下工程

隧道与地下工程，包括交通运输的隧道，军事工程的各种国防坑道，市政、采矿、储存和生产等用途的地下工程，地下发电厂房以及各种水工隧洞等。因为这些工程是在岩体或土层中修建，施工过程中岩体或土层的稳定性对施工进度与施工安全至关重要，因此，注浆、支护、锚固等材料成为隧道与地下工程中的专用材料。

(四)道路工程

道路工程在建设与使用过程中，路基应稳定、密实以对路面结构提供支撑，要考虑其变形、耐水性与稳定性的协调，垫层与基层应具有足够的抗冲刷能力和适当的刚度，刚度过大过小都不行。道路路面材料要考虑耐磨、抗滑与平整，设计要考虑抗弯折荷载与变形，还要考虑汽车行驶的安全性与舒适性。不同的路基、不同结构部位所用材料皆不同。工程用土、沥青混合料、道路混凝土等可看作是道路工程的专用材料。

三、面向不同专业需求的土木工程材料课程建设

基于不同土木工程的材料共性问题和个性要求的实际情况，应面向不同专业需求进行土木工程材料课程建设。

(一)课程内容增加

应根据大土木专业增加新的课程内容，如土工材料、无机结合料、防排水材料、锚喷支护材料等。以使土木工程材料课程更适合整个土木工程专业学生的培养。在增加新的课程内容后，为适应不同专业学生对土木工程材料的学习要求，应及时调整土木工程材料课程内容。笔者的建议是，将土木工程材料教学内容分为三部分。第1部分:土木工程材料的组成与基本性质。这部分内容包括材料的组成与结构、材料的基本物理性质、材料的基本力学性能、材料的耐久性、材料的安全性等。这部分内容体现的是土木工程材料的组成结构、性能与应用相互之间的关系，目的是掌握土木工程的材料理论共性问题。第2部分:土木工程通用材料。包括胶凝材料(气硬性胶凝材料和水泥)、石材与骨料、混凝土、金属材料、有机高分子材料、沥青与防水材料等。这几种材料基本上在所有土木工程中都有应用，针对的也是土木工程的材料共性问题。第3部分:土木工程专用材料。(1)建筑与市政工程专用材料。装饰材料、墙体材料与屋面材料等;(2)道路工程专用材料。道路混凝土、土、无机结合料、沥青混合料等;(3)隧道工程专用材料。注浆材料、锚喷支护材料等;(4)水利水电工程专用材料。低热水泥、水工混凝土等。第3部分内容体现的是不同土木工程对材料的个性要求，这部分内容可满足不同专业方向学生学习和掌握本专业必须掌握的材料及其工程应用。

(二)讲授重点转变

近年来，各个高校土木工程材料课时都有不同程度的压缩。以重庆大学为例，现在土木工程材料总课时为40～48，其中包括14～16课时的实验教学。在课时数如此之少的情况下，为补充新的教学内容，只有对原有个别内容进行删减。笔者的意见是，为保证教学内容与教学课时数相匹配，可减少材料生产与生成方面的内容，加强材料的工程应用案例教学。以水泥这一章节为例，对于以工程应用为主的土木工程专业毕业生而言，他们感兴趣的是水泥的工程性质与应用问题，不会对生产与水化过程感兴趣，因此可将相关内容缩减。同时，在教学内容中应增加工程经典实例，给学生讲解如何从设计、施工、监理等角度学习和掌握各种土木工程材料。在此基础上，对一些“吃不饱”的学生，可以通过“自主学习”［4－5］理解和掌握更多的土木工程材料知识。

四、结语

文章分析了不同土木工程的材料共性问题和个性要求，进而提出了应面向不同专业实际需求，以提升学生专业素质为目的，进行土木工程材料课程建设，针对课程内容与讲授重点提出了具体建议。我国是土木工程建设大国，现有500多所高校设有土木工程专业［6］，作为土木类专业的学科基础课，土木工程材料课程的教学效果对后续课程的学习和今后工作都会产生很大影响。然而，忽视不同专业的工程特性，不能针对不同工程专业进行土木工程材料课程教学是国内土木工程材料教学普遍存在的问题，希望通过此文引起国内各位同行的响应，共同探讨解决之道。

作者：王冲 吴建华 刘芳 单位：重庆大学材料科学与工程学院

参考文献:

［1］王冲，万朝均，刘芳，等．侧重于工程应用的土木工程材料课程建设构想［J］．高等建筑教育，2010，19(2):72－74．

［2］王冲．土木工程材料课程信息化教学的思考与实践［J］．高等建筑教育，2013，22(6):134－136．

［3］吴东云，张建新．新形势下土木工程材料课程教学改革与建设探究［J］．高等建筑教育，2012，21(6):70－72．

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土木工程是实践性极强的应用型学科，在经济建设快速发展中，面临着对能力的土木工程专业人才需求极为旺盛的局而，如何针对土木工程学科的特点制定合理的培养目标和优化教学模式；如何加强实践教学环节的改革和建设，培养出具有工程能力和创新能力的土木工程师，是目前土木工程专业本科教育需要重点研究的内容[1][3]。

一、模块化教学国内外研究现状

1、国外研究现状

模块化教育模式以“MES”和“CBE”两种流派比较具有代表性。MES（Modules of Employable Skills，模块式技能培训），是20世纪70年代初由国际劳工组织研究开发出来的以现场教学为主，以技能培训为核心的一种教学模式。它是以岗位任务为依据确定模块，以从事某种职业的实际岗位工作的完成程序为主线，可称之为“任务模块”。

2、国内研究现状

关于模块化教学体系的研究，中国科学技术大学化学与材料科学学院在课程改革中，以课程的模块化为核心特点，把知识点做成一个个模块，模块之间相互组合，从而适应不同要求、组成不同课程，解决了传统课程体系中知识点重复率高和新知识更新慢等弊端，受到科大学子广泛欢迎。目前，中国高校的诸多学科，课程体系普遍以若干课程为核心，每门课程本身自成系统，课程内部结构完整，不同课程之间知识重复率较高，这使得课程不仅量大，且新知识和交叉性知识很难融入其中。中科大化学院在改革中借鉴“剑桥模式”，组织各专业、基础课教授研究剑桥课程的内容和特点，结合学院原先的基础课程教学内容、化学学科前沿和数理基础，采用切块、重组的方法，切块列出化学基础知识点，然后将这些知识点重新分类，组成现在崭新的基础化学教学体系。以量子科学为例，过去化学专业的学生一般不要求学习量子知识，但随着学科的不断发展，越来越显现出量子科学对化学学科发展的重要性，课程模块化之后，本科生在基础课阶段就接触量子知识，学生很容易在知识的交叉融合中得到启发。试行“剑桥模式”后，每门课程学时数由原先的60至80学时，减少到20至40学时，知识重复率变低，学生自主性大大增强。

二、目前土木工程专业实践教学环节存在的问题

1、职业能力培养教育严重不足

在“大土木”教学思想的指导下，绝大多数设置土木工程专业学校都是以宽口径制定培养方案，开设的理论课程涵盖各类土木工程专业工程师应掌握的理论知识，所开设的实践项目也基本包括土木工程材料实验、施工组织课程设计、工程概预算课程设计、毕业设计、认识实习、测量实习、生产实习和毕业实习等丰富的实践项目[4][5]。但由于不少学校制定培养方案时未充分考虑科学性和系统性，就课程而课程，而不是根据专业特点来设置各课程间的相互关系以及与实践环节的衔接问题，致使专业学习体系性不足，教学目标不明确，重点不突出。

2、理论教学与实践教学，缺乏系统化、综合化及相互融合。

目前土木工程专业的培养计划，前期设置的课程大多为基础课，教学过程中偏重对知识的传授，主要教学模式是教师讲、学生听，互动式教学偏少，理论应用于实践的训练方式僵化，即使是设置了试验课时，但未能与工程实践相结合最终导致学生一是感觉基础理论知识抽象，理解和掌握困难，二是不知所学理论知识如何应用于工程实践[6][7]。这种专业基础知识教学与实践教学的小融合或不融合，难以培养学生在复杂工程现象中发现问题和处理问题的能力。

3、实践教学基地建设薄弱，实践教学缺乏深入性和实际价值。

长期以来土木工程实践教学环节（尤其是现场实习）虽然占很大比重，包括认识实习（2周）、教学实习（（4―5周），生产实习（3―4周）、毕业实习（4周）等，但由于实践基地建设薄弱，企业安排学生实习实践积极性不高。而土木工程量大、工序多且复杂、建设周期较长，如果实习时间短只能看到工程的某个局部或某个工序，很难了解工程的全过程。学生动手参加生产实践机会少，使得学生对工程项目的具体内容及施工组织管理难有深入、全面的了解，毕业后工程实践能力差，难以独立承担工程任务。

而工程实践经验和工程实际应用能力对土木工程从业者非常重要。因此，必须改变实践教学的传统观念和方式，从教学内容、教学方法和教学手段等方而深入研究和开发，构建适应培养各类土木工程师的新型实践教学体系[2]。

三、模块化实践教学体系构建基本思路

根据国家注册各类土木工程师四大核心能力要求，即会设计、能施工、懂管理、善创新，模块化实践教学体系构建的基本思路以土木工程师培养目标为基本指导，以学生为本，教学培养方法改变为手段，校企合作为突破，针对目前实践教学存在的问题，将理论教学与实践教学有机地结合，培养工程实践能力和自主创新精神。模块化实践教学体系紧扣“一个中心（工程技术应用能力的培养）”，按照“三个系统（能力结构、实现途径、保障体系）”、涵盖“四个模块（基础动手能力、专项技术能力、工程应用能力、专业综合能力）”。

1、“一个中心”是理论教学与实践教学的有机结合。

工程技术应用能力的培养是土木工程专业毕业生的一个重要培养目标。

针对该目标在理论教学过程中，体现基本理论的工程概念和应用；在实践教学中，体现基本方法所蕴涵的工程概念和原理，从而实现原理、方法、应用的有机结合，实现理论教学与实践教学的相辅相成。

2、“三个系统”是能力结构、实现途径、保障体系，贯穿学生四年的整个学习环节中，构成实践教学的核心。“三个系统”的思路针对每门课课程设计和课程试验分别设置，弥补专业教育系统性缺乏、知识体系零散的缺点。

其中能力结构是核心，作为从理论到实践教学的起点和终点，涵盖专业课学习、课程设计和毕业设计，在学生完成基础课的学习后，根据专业能力的不同分组设置。实现途径是通过各类实验课程设置，提高每门专业课和专业基础课课程试验的比重、针对性和有效性，依托于公共基础实验教学中心和学科平台实验中心，开发、改造一批综合性和设计性实验项目，在教学过程中与课程教学紧密配套[8][9]。

保障体系中，四年教学过程中分时段通过集中实践、课外实践系列感知实习提升实践教学效果。

3、“四个模块”是基础动手能力、专项技术能力、工程应用能力、专业综合能力的训练。

基础动手能力训练是第一层次，指针对某一专业技术基础进行的基本技能训练。专项技术能力训练是第二层次，指针对某一专业技术方向开展能力训练。其功能认识到学习目标，清楚地知道为什么学习各项课程、各项课程可解决那些问题，如何利用各项课程知识分析、解决工程实际问题；真正锻炼学生工程实践能力是第三个层次，通过训练独立、开放、外向型和创新意识以及专业技术应用能力，达到培养学生工程素质等土木工程师能力的目的。

实践教学“一个中心、三个系统和四个模块”的构建不是按照条块分割、学时分离而设，是按“综合一分解一再综合”的关系设计的，既符合认识的发展规律，又达到了使学生明确地认识到学习目标，清楚地知道为什么学习各项课程、各项课程可解决那些问题得目的。真正锻炼了学生工程实践能力，通过上述能力的训练，达到培养学生工程素质等土木工程师能力的目的。

四、模块化实践教学体系的运行实施

为了论证新实践教学体系的有效性，以便进一步完善，以“土木工程施工课程”为例来说明。

土木工程专业工程管理类课程（如土木工程施工技术、施工组织、合同管理、工程经济学、工程估价、工程项目管理）是土木工程专业本科生大学三年级和四年级学生必修的专业课， 它以各类建筑物或构筑物的施工技术、施工组织、合同管理、项目管理或工程经济原理为对象，研究建筑工程中各种建筑物 （ 构筑物） 和其主要工种工程施工技术和组织计划管理、项目管理、合同管理及工程经济基本规律的学科， 该类课程主要包括土木工程施工技术、施工组织、合同管理、工程经济学、工程估价、工程项目管理部分。该类课程涉及专业知识面广， 而且量多， 集技术管理、经济管理等知识为一体， 是一类理论性和实践性都非常强的课程。

过去在课堂教学过程中， 教师一般都是 “一本教科书， 一支粉笔”， 以教师为主体， 以书本为中心， 单纯的进行知识传授的教学方法。但是由于工程管理类课程自身涉及面广、综合性、实践性强的特点[10][11]。土木施工课程，一些施工工艺和施工过程、施工机械的性能及操作过程、施工器具的构造和工作状态、施工技术应用的运行过程等内容， 很难单纯用语言来讲述。如脚手架工程、砌筑工程、防水工程以及吊装工程等， 特别是桩基工程， 因为桩基种类繁多， 施工方法各异， 在课堂上讲授其施工方法时， 教师以为讲清楚了， 学生也认为已经掌握了， 但当学生到现场参观时， 才感到实际工程与从书本上了解的大不相同， 尤其是利用一些新技术、新工艺的 施工方法， 仅凭教师的讲解， 学生只是一知半解， 教学效果不佳， 教学质量上不去。

通过对土木工程专业工程管理类课程进行模块化教学体系构建，改变过去靠教师采取 “粉笔+ 黑板”的教学方式方法， 不但可以变繁琐为简单， 而且能够大大提高效率。如果这部分内容能用图片、录像等煤体资料加以演示， 能够让学生有亲手操作、亲身体验的过程，不但省时， 而且省力。特别是对一些路途较远但采用新工艺、新技术、新材料、新的管理理论，且正在实施的具有代表性的工程或管理项目， 我们教师可以到施工现场或项目所在地，跟踪收集第一手资料。

为了确保该实践教学体系的顺利运行，完善相应配套教学改革工作，其中的重点一是建立工程实例专题库；二是采用校企合作模式，与黑龙江省建工集团、黑龙江省建科院等企业建立长期实习基地合作关系；三是实验室土木工程专业的实验部分进行改革，采用开放式实验教学。

“以国家注册工程师为导向的培养计划”是个重大教育改革计划，其目标是培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的各类高质量工程技术人才，为国家走新型工业化发展道路、建设创新型国家和人才强国战略服务。

参考文献：

[1] 王博，庞学光。论高等教育的职业服务功能及适应性专业教学组织形式[J]全球教育展望，2010（8）：61-65

[2] 崔武文.案例教学在土木工程专业课程教学中的应用 [J].教育探索， 2007（5）.

[3] 张智钧.试析高等学校卓越工程师的培养模式[J]黑龙江高教研究2010（12）：139-141

[4] 王春芬，王恩茂。土木工程专业学生实践能力培养的探索[J]实验技术与管理，2009（2）：136-138

[5] 韩涛，孟昭博，汤美安土木工程专业应用型本科人才实践教学的目标定位[J]教育与职业，2010（6）：163-164

[6] 土齐仁，郑艳，贺成斌，等土木工程专业实践教学信与教学模式探讨[[J]实验室研究与探索，2007（9）：96-98

[7] 周莉.土木工程专业实践性教学体系的研究与实践[J]黑龙江高教研究，2005（1）：156-157

[8] 代国忠等“土力学与基础工程”课程建设与教学改革探索。长春理工大学学报（社会科学版），2009（11）：1028-1030

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1新型混凝土含义及其应用在土木工程领域的意义概述

1.1新型混凝土

根据笔者研究可知，新型混凝土主要指在传统混凝土生产制作中将诸如煤炭颗粒、矿物质以及纤维等化学或非化学成分按一定比例搭配掺入而制作而成的新型混凝土，结合实践来看，其可以看作是传统混凝土的升级版本。

1.2新型混凝土应用在土木工程领域的意义

对土木工程而言，混凝土是其最重要的建筑原材料之一，其质量与性能高低会在很大程度上决定着土木工程质量是否符合建设要求，并且加之当前施工技术要求不断提升，对材料的要求也越来越高，为此人们不断加大对混凝土的研究开发，以期能够有效地满足当前土木工程建设所需。正是在这样的背景下，新型混凝土材料应运而生。结合实践来看，新型混凝土材料应用在土木工程领域主要具有以下几方面重要意义：首先，正如上文所述新型混凝土是传统混凝土的升级版本，因此其质量与性能上有着很大提升，因而将其应用到土木工程领域有助于实现良好的建设质量。其次，相比于传统混凝土，新型混凝土材料具有诸如强度高、耐久性强以及节能环保等众多优点，因而将其应用到土木工程领域之中不但能够在降低建设成本情况下提升建筑企业经济效益，同时也有利于减少对自然环境的影响与污染。

2新型混凝土材料在土木工程领域中的应用分析

2.1活性微粉混凝土

活性微粉混凝土，指的是一种具有超高强度的混凝土，其每单位的抗压强度可为200MPa到800MPa，其抗拉强度为25MPa到150MPa，其断裂每平方可达到30kJ，单位的体积质量每立方可达到2.5t到3.0t。对于一般混凝土上成为活性微粉混凝土的重要对策是：①缩小颗粒中的最大范围，改良混凝土的均匀性。②对微粉和极微粉材料进行使用的过程中，需要成为最优的堆积密度。③增放钢纤维来保证其延性。④减少混凝土用水量，运用非水化水泥颗粒当作是填料，来加大堆积密度。⑤在硬化中需要进行加压和加温等举措，使其实现较强的强度。一般混凝土的级配曲线具有连续性，而活性微粉混凝土的级配曲线是没有连续的台阶形曲线，其骨料粒直径是比较小的，几乎相等于水泥颗粒的尺寸。

2.2高性能混凝土

自1980年以来，一些西方国家已逐渐开展对高性能混凝土的研究和应用，使得混凝土迈入了新兴的高科技行列，引起了全球材料界以及工程界的关注。许多国家把高性能混凝土当作是跨世纪新材料来进行探索和运用，使得混凝土成为当时研究以及应用中的一个重要对象。高性能混凝土的优势主要表现为：①因为高性能混凝土的强度达到60Mpa到100MPa，超高强可以超过100MPa的特性，这样就使得混凝土结构的尺寸大小大大缩小了，进而降低结构自重以及对地基的荷载，减少材料的用量，提高使用的空间，最大程度上使得工程造价有所减少。②因为高性能混凝土有着较高的工作性，能够降低施工中的劳动强度，节省施工的消耗。③高性能混凝土的高耐久性可提高对较差环境中的抗御性能，增加建筑物中的运用，降低维修费用和对环境造成的作用，有明显的社会以及经济利益。因为高性能混凝土的优良特性，所以，在这十几年来全世界范围内获得了广泛的应用。

2.3碾压混凝土

碾压混凝土发展的较为迅速，经常运用于大体积的混凝土结构（比如：水工大坝）、公路路面、工业厂房地面和机场道面当中。用于碾压混凝土结构施工的浇筑机具和一般混凝土是不一样的，需要平整运用推土机，振实用碾压机，中间解决用刷毛机，切缝用切缝机。在整体的施工过程当中，其机械化水平往往是比较高的，施工效率也是比较高的，可加入较多的粉煤灰。和一般混凝土相较来说，浇筑工期可减少1/3到1/2，用水量可降低百分之二十，水泥用量可降低百分之三十到百分之六十。碾压混凝土中的间层抗剪特性是被用来修建混凝土高坝的核心。

2.4纤维增强混凝土

为了可以攻克混凝土的抗拉性能差、延性差等问题，在混凝土中加入了纤维来改良混凝土特性的研究，其获得了一定的发展。相较于承重结构来说，发展较迅速、运用较为广泛的是钢纤维混凝土，主要是用于土木建筑工程的碳素钢纤维以及耐火材料工业中的不锈钢纤维。当纤维长度和长径比在一般尺寸中，纤维掺量就会在1%-2%的范围内，和基体混凝土相较来看，钢纤维混凝土的抗拉强度可提升4到8成，抗弯强度则提升0.6-1.2倍，抗剪强度则提升百分之五十到百分之百，抗压强度则最大可提升百分之二十五。而弹性阶段的变形和基体混凝土性能对比来看，是没有明显差异的，然而可最大程度上提升衡量钢纤维混凝土塑性变形特性的韧性。

2.5智能混凝土

智能混凝土是运用混凝土所构成的改变，对混凝土中一些不好的性质予以改变。比如；高强混凝土的水泥用量是比较多的，水灰比较低，加入了硅灰相关的活性材料，在通过硬化以后，其混凝土的密实度会比较好。然而，高强混凝土在硬化的前期，是有着显著的自生收缩以及其孔隙率是比较高的，很容易就会发生开裂等现象。在处理这些问题时，最主要的办法就是，用掺量为百分之二十的预湿轻骨料来作为骨料，进而使得在混凝土内部可以成为一个“蓄水器”，使得混凝土可以取得高效性的潮湿养护。这样加入“预湿骨料”的办法，能够使混凝土的自生收缩大为下降，减弱了微细裂缝的数量。高强混凝土的另一个问题就是良好的密实性所引发的防火性能得到下降。这就是因为在碰到高温时，砂浆中的自由水以及化学互相结合水变成了水气，然而，不可以从密实的混凝土逸出，进而变成气压，致使柱子的保护层剥落，最大水平上降低了柱的承载力。处理这个问题的另一种办法就是在每方混凝土中加如2千克的聚丙烯纤维，在高温状态下，使得纤维熔化，变成了能使水气从边界区逸出的通道，降低了气压，进而避免了柱子的保护层剥落。

3结束语

综上所述，由上文所述我们不难发现，新型混凝土材料在应用在土木工程领域中所具有的重要意义，因而这就要求我们必须做好其应用。对此，上文在充分结合笔者研究实践情况下，重点探究几种新型混凝土材料在土木工程领域中地应用，以供广大同行参考。

参考文献：

[1]吴丽琴.新型混凝土材料在土木工程领域中的应用[J].广东科技,2014(8):135～136.

篇5

前言

现在，社会高速发展，人们的生活水平显著提高，混凝土的种类不断激增，土木工程项目得到扩建。某些混凝土作为一种新型工程建设材料，在土木工程中有着一片广阔的用武之地。在土木工程项目的设计阶段，就要注意各种新型混凝土的显著性质，考虑购进材料的成本价格、明确关键环节，进行正确的材料选择和搭配组合，并考虑该土木工程项目建设中的内外部环境。在其施工阶段，也要注意混凝土模板的预制，强化操作能力的培养，同时加强对施工人员的监督力度，充分发挥该种混凝土的优势，对于施工中常见的材料质量问题，要给予重视，即使新型混凝土的优势突出，但也会有难以避免的缺陷。

一.新型混凝土在土木工程领域应用的必然性

新型混凝土可以说是传统普遍的混凝土发展前提下进行升级形成的。在传统混凝土的构成中，加入纤维、矿物质、煤炭颗粒等等化学或非化学成分中的其中一种或者几种搭配，都是制作新型混凝土的有效方式。新型的混凝土在环保节能等社会效益实现方面有着巨大的促进作用，在降低土木工程项目主要经营者的成本投资的经济效益上也有很大的贡献，同时在提升新型混凝土在抗压抗损伤方面的特质优势。

随着社会的快速进步，人民的生活水平稳步提升，对土木工程建设的质量也提出了更为严峻的考验，因此，新型混凝土的发展方向也逐步转向具有更高强度、更有助于工作开展、和更能长期耐久、性能优越等趋势进步。我国目前致力于建设社会主义和谐社会，经济的建设必然响应资源节约型、环境保护型的号召。加之科技的不断进步，对材料的要求也越来越高，新型混凝土的出现是必然的。

二、各种土木工程的领域中新型混凝土材料的广泛应用分析

（1）当前土木工程的领域中智能的混凝土材料的广泛应用分析

传统的混凝土构成物质比较单一，所以其在工程中的利用时的性能也会受到某些局限。新型混凝土中，添加外加剂、石、砂、水等其他成分，就有助于优化混凝土的应用效果。尤其是某些智能性的添加剂可以帮助制造功能奇特的混凝土，比如某些混凝土具有环保节能的特性，对整个生态系统的正常运转都有积极的促进作用。在生活中已经有了一定名气的新型混凝土往往包括绿色生态、环境调节、温度自监、净化空气等等类型的混凝土。这些混凝土减少了钢筋对环境的威胁和对生态的破坏，有利于在土木工程领域类大力推广。

（2）当前土木工程的领域中轻质的混凝土材料的广泛应用分析

轻质的混凝土也是新型混凝土的主要类型之一，其首要的构成物质包括珍珠岩、粘土陶粒、页岩颗粒、煤矸石、粉煤灰的陶粒、炉渣等等，这种材质被应用在工程项目建设中，因其特殊的质量轻、密度小性质，可以使工程显得更为轻便，加之其可以在天寒地冻的天气里抵抗寒冷的侵袭，所以减少了使用该材质的工程受天气的威胁性，也提升了工程居民的舒适度。例如之前在我国的上海地区曾经对这种材料做过试点性的利用，它所堆砌的工程在性能和成本上都有很大的优势，可谓经济效益和使用价值兼得。

（3）当前土木工程的领域中低强的混凝土材料的广泛应用

低强的混凝土在土木工程领域内也有很普遍的应用，在低强混凝土的制作方面，主要是要求其在泵送性、保水性、坍落的伸展度等等方面的特点加以分析，比如有的混凝土生产者会考虑用矿碴微粒、煤灰细粉和低浓度优质水泥，按照科学的全面分析，进行综合和搭配。例如上海的长江隧道就是用这种新型混凝土制作了盾构基座。为了盾构切削能满足早期已经做了明确规定的制作和搭建要求，同时与早强型以及早强型两种不同类型的物质相一致，所以其中的含水量是可以随时变动的，但是因为缺乏对粗骨料的利用，使这种情况出现的首要缘由是添加了粗骨科后及容易受到用水量的影响，由此导致引发的那些工程面出现了极度不稳固的不良现状，从而引发破裂损坏的残局。

（4）当前土木工程的领域中纤维增强的混凝土材料的广泛应用

纤维增强的混凝土是为了克服传统的混凝土具有抗位性能差的弊端，采用比较先进的技术，加入纤维的成分而形成的混凝土。在纤维增强混凝土品种中，钢纤维、耐碱玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等等纤维混凝土受到了更广泛和深度的研究。其中钢纤维分布的混凝土在承重结构中得到了最广泛和最受欢迎的使用，碳素钢纤维主要分布在土木项目中，不锈钢纤维则主要遍布于耐火材料方面的产业领域。与传统的混凝土比较可发现，钢纤维夹杂的混凝土在拉伸、弯曲、剪裁和压制等等方面都有比较大的强度升级。

（5）当前土木工程的领域中预填骨料升浆混凝土材料的广泛应用

在中国大连市，曾经有过用预填骨科升浆混凝土运用在船坞地板建设的案例，这也是由于当地的地理环境特征所决定的。这种混凝土是用具有比较高的密度、厚约四五厘米的铁矿石来制作的。在矿石层的下方往往还会再铺上一层大约10毫米左右厚度的石灰石颗粒，在矿石层的上方则往往浇筑大约六七十厘米的钢筋混凝土凝固成板。预填骨料所在的层面中，会打压浆孔并将砂浆注进其内，这样预填骨料混凝土就完全成型了。

（6）当前土木工程的领域中碾压混凝土材料的广泛应用

碾压混凝土在近段时间内快速崛起并进入广泛的应用中，尤其是体积比较庞大的混凝土结构，例如水工大坝、大型基础、工业厂房地面等等工程项目。对这些构造的工程进行浇筑时，，其设备利用和材料筹划都有与众不同的要求，就拿它和传统的混凝土相比较而言，为了平整土地，会用推土机来完成；为了使土层更为结实，会用碾压机碾压；在各层次之间可以运用刷毛机来帮助作业，最后借助切缝机的力量切出与所给标准相符的裂缝。在这个完整的施工操作中，对器械的依赖性非常大，施工时必须具有比较优秀的工作效率，此外要求施加作业行为的地理环境能比较优越，添加粉煤灰的辅助是一个不错的选择。传统混凝土在土木工程项目的运用施工中，往往会需要更长久的浇筑时间，且施工时对用水量的要求也更严格，当然，水泥用量更是一笔更大的材料供给。

结语

混凝土作为工业生产的重要材料，其独特的基础材料特性也使其在土木工程建设项目中得到了普遍的利用。但是，传统的混凝土由于在某些方面的性能不够完善，必须得到严密科学的质量控制和性能升级，由此引发了新型混凝土的应运而生。新型混凝土已经成为工程建设项目中的宠儿，当然，在材料选择中，要加强审核各种新型混凝土的特质、考虑何种混凝土才是最适合该土木工程项目的材料，做出准确的选择，只有恰当的材料选择和控制，才能促进工程的良性建设。