《土木工程材料》课程教学大纲

1、土木工程材料教学大纲一、课程基本情况英文名称：Civil Engineering Materials课程编号：F091730005048总 学 时：48 讲课学时：36 实践学时：12总 学 分：3课程性质：必修考核方式：考试适用对象：土木工程专业先修课程：大学物理、工程化学基础、材料力学等参考文献：土木工程材料，柯国军编著，北京大学出版社，2017.1土木工程材料，张亚梅主编（第五版），东南大学出版社，2013.6现代混凝土理论与技术，孙伟、缪昌文，科学出版社，2012.3课程目标土木工程材料是土木工程专业一门重要的专业基础课。本课程的目的是为通过学习土木工程材料的物理、力学性能与试验方法，

2、熟练掌握土木工程材料基本知识，并为将来从事专业技术工作时，能够合理地选择和使用土木工程材料打下基础。通过本课程的学习，使学生达到如下课程目标：1.掌握常用土木工程材料的技术性质与特点、技术标准与规范；熟悉重要土木工程材料的原料及生产工艺，了解重要土木工程材料的组成结构与性能之间的关系；初步掌握土木工程材料的测试技术。 支撑毕业要求1-3,4-4,10-12.熟悉常用土木工程材料的应用特点，根据不同工程要求具有合理选择和使用土木工程材料的初步能力；初步具备材料与结构设计及施工技术相互关系的综合应用能力；掌握有关复合材料的配合比设计，熟悉国家标准或行业标准中对材料的应用技术要求。支撑毕业要求2-3

3、,3-33.培养创新实践精神，能够独立设计相关实验方案，提高对采集数据科学分析的能力；具备实际工程中发现问题、分析问题和解决问题和的初步能力；提高综合能力与素质、工程意识的培养。能够对实验结果进行科学合理的分析和解释，通过信息的综合分析获得合理有效的结论。 支撑毕业要求4-2,4-3表1 本课程对毕业要求及其指标点的支撑课程目标课程目标支撑的毕业要求指标点支撑强度课程目标对应的知识单元课程目标11-3：掌握土木工程专业所需要的专业知识，能够清楚认识建立复杂土木工程问题计算模型（包括数学和力学模型）的基本前提或基本假定，并理解其局限性。强支撑知识单元一、二实践教学4-4：能够对实验结果进行科学合

4、理的分析和解释，通过信息的综合分析获得合理有效的结论。强支撑10-1：能够就土木工程专业的复杂工程问题与业界同行及社会公众进行有效沟通和交流，包括撰写报告和设计文稿、陈述发言、表达或回应指令。强支撑课程目标22-3：能够正确、合理地运用专业知识识别和表达复杂土木工程问题。强支撑知识单元三十一实践教学综合训练3-3：针对复杂土木工程问题的设计和施工方案，能够运用新材料、新工艺、新技术，并体现创新意识。课程目标34-2：能够根据特定复杂工程问题，选择科学合理的研究路线，设计相应的实验方案。强支撑知识单元六、七4-3：能够构建相关试验系统，安全地开展实验，正确地采集实验数据。三、教学内容、教学方法和

5、手段、学时分配知识单元一：绪论 支撑课程目标1（建议1学时）教与学要求：了解土木工程材料的含义与分类，及其对建筑业发展的作用；熟悉建材产品及其应用的技术标准；明确课程的目的、任务及其基本要求。教与学方法：讲授知识点1：土木工程材料及其分类主要内容：了解土木工程材料的定义及分类知识点2：土木工程材料的发展概况主要内容：了解土木工程材料的发展概况知识点3：土木工程材料的技术标准主要内容：了解土木工程材料的主要技术标准，如国际标准、国内标准和行业标准等。知识点4：本课程的设置目的、任务及其基本要求主要内容：了解土木工程材料课程的设置目的、本课程的任务及基本要求。知识点5：结合开设专业特点，重点介绍本

6、课程的特色主要内容：了解本专业方向，应用的主要材料发展趋势、前沿及特色。知识单元二：土木工程材料的基本性质 支撑课程目标1（建议3学时）教与学要求：本章为全书的重点章之一。通过本章的学习，熟悉本课程经常涉及的与材料性质有关的基本概念，为学好以后各章具体材料打下基础。要求了解材料的组成与结构，以及它们与材料性质的关系；要求掌握材料的基本物理性质、与水有关的性质及与热有关的性质的概念及表示方法，并能较熟练地运用；要求了解材料力学性质和耐久性的基本概念。教与学方法：讲授知识点1：材料的物理性质主要内容：了解土木工程材料的基本物理性质：密度、表观密度、视密度（容重）及堆积密度；有形材料的孔隙率和密实度

7、；散粒材料的空隙率。并掌握它们之间的相关性。材料与水有关的性质：亲水性与憎水性、吸水性和吸湿性、耐水性、抗渗性、抗冻性等，并熟悉工程应用中对主要参数的技术要求。材料与热有关的性质：导热性；热容量。保温材料的技术要求。知识点2：材料的力学性质主要内容：材料强度：材料在不同荷载下的强度；试验条件对材料强度试验结果的影响；强度等级或标号；比强度。材料变形：弹性变形；塑性变形。冲击韧性：脆性和韧性。硬度、磨损及磨耗。知识点3：材料的耐久性知识点4：材料的装饰性知识点5：材料的组成、结构、构造及其对材料性质的影响主要内容：材料的组成：化学组成；矿物组成；相的组成。材料的结构：宏观结构；显微结构；微观结构

8、；材料的孔隙。该部分是本章重点和难点，是属于材料机理方面的内容，建议根据开设专业特点，有针对性的介绍。知识单元三：建筑钢材 支撑课程目标2（建议3学时）教与学要求：通过本章的学习，熟悉建筑上常用钢材的类别、性能和技术要求，要求了解钢的分类；掌握钢的主要性能；了结钢组织与化学成分对钢性能的影响；了解钢的冷加工与热处理的作用；了解钢材的技术要求与选用。教与学方法：讲授知识点1：钢的分类、冶炼及脱氧主要内容：按化学成分、质量等级及用途的分类；钢的冶炼和脱氧：钢的冶炼；钢的脱氧。知识点2：钢材的主要性能主要内容：拉伸性能：弹性极限、屈服点、条件屈服点及抗拉强度、屈强比；伸长率。硬度：布氏硬度；冲击韧性

9、：冲击韧性，温度、时间对冲击韧性的影响；冷弯性能。知识点3：钢的组织及化学成分对钢材性能的影响主要内容：钢的组织：钢的基本组织；非合金钢的组织及其对钢性能的影响。化学成分对钢性能的影响：碳、硅、锰、磷及硫的影响。知识点4：钢材的冷加工和热处理主要内容：钢材冷加工强化和时效处理：冷加工强化；时效处理。（二）钢的热处理：淬火；回火。知识点5：建筑钢材的技术标准及选用主要内容：非合金钢（碳素钢）：非合金钢技术要求及选用；低合金钢：低合金钢技术要求、性质及选用；钢筋混凝土用钢筋及钢丝：热轧钢筋、冷拔低碳钢丝、预应力混凝土用钢丝及钢绞线；热处理钢圈。知识点6：钢材的锈蚀及防止主要内容：钢材的锈蚀：化学锈

10、蚀；电化学锈蚀；钢材的防锈。知识单元四：石材 支撑课程目标2（建议1学时）教与学要求：通过本章的学习，要求了解岩石的基本知识、常用岩石的特点及建筑石材的技术要求。教与学方法：讲授知识点1：岩石的基本知识主要内容：造岩矿物；岩石结构与构造；岩石的形成与分类。知识点2：建筑常用岩石主要内容：花岗岩；玄武岩；石灰岩；大理岩；砂岩。知识点3：石材的技术要求及石材产品主要内容：石材的技术要求；石材产品。知识单元五：无机气硬性胶凝材料 支撑课程目标2（建议4学时）教与学要求：通过本章的学习，熟悉三种常用气硬性胶凝材料的性质，以期在工程中合理使用。本章以石膏和石灰为重点，要求了解原料、生产、凝结硬化及质量要

11、求，掌握其性质与应用。水玻璃要重点了解其性质和应用特点。教与学方法：讲授知识点1：建筑石膏主要内容：石膏的原料、生产及品种；建筑石膏的凝结硬化；建筑石膏性质、技术要求及应用。知识点2：建筑石灰主要内容：石灰的原料与生产；石灰的熟化与硬化；石灰的性质、技术要求及应用。知识点3：水玻璃主要内容：水玻璃的组成、水玻璃的硬化。水玻璃的性质与应用。知识单元六：水泥 支撑课程目标2、3（建议4学时）教与学要求：本章为本课程重点章之一。以硅酸盐水泥和掺混合材料的硅酸盐水泥为本章的重点。通过学习熟悉上述水泥的性质，以期在工程中能合理选用。要求掌握硅酸盐水泥熟料矿物的组成及其特性，硅酸盐水泥水化产物及其特性，以

12、及硅酸盐水泥的性质与应用；要求了解硅酸盐水泥凝结硬化过程及技术要求。在此基础上掌握掺混合材料的硅酸盐水泥的特点。对其他品种的水泥有一般了解。教与学方法：讲授知识点1：硅酸盐水泥主要内容：硅酸盐水泥生产简要过程及熟料矿物组成；硅酸盐水泥生产原料及生产简要过程；硅酸盐水泥熟料矿物组成，各组成矿物的特点及其与水泥性质的关系；硅酸盐水泥的定义。硅酸盐水泥的水化及凝结硬化：硅酸盐水泥的水化、水化产物及其特点；硅酸盐水泥凝结硬化过程；水泥石的组成及影响其强度发展的因素；硅酸盐水泥技术要求：细度；凝结时间；体积安定性；强度及强度等级等；硅酸盐水泥的腐蚀与防止：硅酸盐水泥石腐蚀类型；硅酸盐水泥石腐蚀的基本原因

13、；防止腐蚀的措施；硅酸盐水泥的性质与应用。知识点2：掺混合材料的硅酸盐水泥主要内容：混合材料：混合材料的种类；活性混合材料在激发剂作用下的水化；普通硅酸盐水泥：定义、性质与硅酸盐水泥的比较；矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥及粉煤灰硅酸盐水泥：矿渣水泥、火山灰水泥及粉煤灰水泥组成及定义；矿渣水泥、火山灰水泥及粉煤灰水泥的技术要求；矿渣水泥、火山灰水泥及粉煤灰水泥的性质和应用的异同点；复合硅酸盐水泥：复合硅酸盐水泥的定义；复合硅酸盐水泥的技术要求与性质。知识点3：特种水泥主要内容：白色及彩色硅酸盐水泥、快硬硅酸盐水泥、道路水泥、高铝水泥、硫铝酸盐水泥、膨胀水泥。知识点4：绿色水泥主要内容：碱-矿

14、渣水泥、高贝利特（Belite)水泥、地聚合物水泥等知识单元七：普通混凝土 支撑课程目标2、3（建议10学时）教与学要求：本章是本课程的重点，通过本章的学习，达到能独立对普通混凝土进行质量控制的目的。要求了解普通混凝土组成材料的技术要求；掌握混凝土拌合物与混凝土主要性质及其影响因素；掌握混凝土配合比计算和试验调整的方法；了解混凝土外加剂的作用与效果；了解轻骨料混凝土的特点。教与学方法：讲授知识点1：混凝土概述主要内容：混凝土的定义、分类、性质特点及发展前途。知识点2：普通混凝土的组成材料主要内容：混凝土组成材料及其作用：水泥：水泥品种及强度等级的选择；细骨料（砂）：粗细程度及颗粒级配；泥、泥块

15、及有害杂质；坚固性；饱和面干吸水率；粗骨料（石子）：最大粒径及颗粒级配；泥、泥块及有害杂质；针、片状颗粒；强度及坚固性；混凝土拌合及养护用水。知识点3：混凝土外加剂主要内容：减水剂：表面活性剂及其作用；减水剂的作用及效果；常用减水剂；早强剂：氯盐类早强剂；硫酸盐类早强剂；三乙醇胺；引气剂；其他外加剂：缓凝剂；速凝剂；防冻剂；阻锈剂。知识点4：混凝土掺合料主要内容：硅灰；粉煤灰；磨细矿渣等。知识点5：普通混凝土拌合物的和易性主要内容：混凝土拌合物和易性：混凝土拌合物和易性概念；流动性；粘聚性；保水性；和易性测定：塌落度法；维勃稠度法；影响混凝土拌合物和易性的因素：用水量；水灰比；砂率；其他因素；

16、塌落度的选择。知识点6：普通混凝土的强度主要内容：混凝土强度：抗压强度及强度等级；混凝土受压破坏的特点；影响混凝土强度的因素与混凝土强度公式；混凝土抗拉强度及抗折强度；提高混凝土强度的措施。知识点7：普通混凝土的变形性能主要内容：混凝土变形：化学收缩；温度变形；干湿变形；弹塑性变形与弹性模量；徐变。知识点8：普通混凝土的耐久性主要内容：混凝土的抗渗性；抗冻性；抗蚀性；碳化，碱骨料反应；提高混凝土耐久性的措施。知识点9：普通混凝土的质量控制与评定主要内容：常用统计量：平均值；标准值；变异系数；正态分布曲线；强度保证率；混凝土配制强度。知识点10：普通混凝土的配合比设计主要内容：混凝土配合比参数确

17、定：水灰比；用水量；砂率；混凝土配合比设计方法与步骤：估算初步配合比；试验调整，确定试验配合比；换算施工配合比；混凝土配合比设计举例。知识单元八：特种混凝土 支撑课程目标2（建议2学时）教与学要求：通过本章的学习，了解特种混凝土的性能及使用范围。如轻混凝土、纤维混凝土、耐热、耐酸混凝土、保温、隔热混凝土、防辐射混凝土、道路混凝土等。教与学方法：讲授知识点1：轻混凝土主要内容：轻粗骨料的特点及技术要求；轻骨料混凝土拌合物的特点及应用；轻骨料混凝土性能特点；加气混凝土性能特点及应用；大孔混凝土的结构特点；轻骨料混凝土配合比设计的特点。知识点2：其它特种混凝土主要内容：纤维混凝土、耐热、耐酸混凝土、

18、保温、隔热混凝土、防辐射混凝土、道路混凝土等。知识点3：绿色混凝土主要内容：再生混凝土、煤矸石集料混凝土、岩石切割废料集料混凝土等。知识单元九：建筑砂浆 支撑课程目标2（建议2学时）教与学要求：通过本章的学习，熟悉建筑工地用量较大材料砂浆的性能与配制。要求掌握砌筑砂浆的和易性与强度。以及砂浆配合比的选择。抹灰砂浆应了解其功能与性能要求。教与学方法：讲授知识点1：砌筑砂浆主要内容：组成材料：胶凝材料；细骨料；掺料与外加剂；新拌砂浆和易性：和易性的概念；流动性；保水性；砂浆的强度：砂浆的抗压强度与强度等级；砂浆强度的影响因素与强度公式；砂浆配合比设计：配合比设计基本要求；配合比计算与调整。知识点2

19、：抹灰砂浆主要内容：普通抹灰砂浆：普通抹灰砂浆的功能与特点；防水砂浆：防水砂浆的组成。知识单元十：沥青及沥青混合料 支撑课程目标2（建议4学时）教与学要求：通过本课程的学习，要求掌握石油沥青技术要求与应用；了解各类（沥青、聚合物改性沥青及合成高分子）防水卷材。防水涂料及密封膏的技术要求、主要品种和应用。教与学方法：讲授知识点1：沥青材料主要内容：沥青及其分类：石油沥青：石油沥青的组成：油分、树脂及地沥青质；石油沥青的结构；石油沥青的主要技术要求：粘性、塑性、温度感应性及大气稳定性；石油沥青的标准、选用及掺配；煤焦油与煤沥青：高温煤焦油；低温煤焦油。知识点2：防水材料主要内容：防水卷材：沥青防水

20、卷材；高聚物改性沥青防水卷材；合成搞分子防水卷材；卷材胶粘剂；防水涂料：防水涂料：防水涂料的组成及类型；沥青基防水涂料；高聚物改性沥青防水涂料；合成高分子防水涂料；建筑密封膏：密封膏的作用；改性沥青密封膏；合成高分子密封膏。知识单元十一：墙体材料 支撑课程目标2（建议2学时）教与学要求：通过本课程的学习，掌握普通粘土砖的技术要求与应用，以及墙体改革的意义；了解烧结多孔砖与空心砖的特点及采用这类烧结砖的经济技术意义。教与学方法：讲授知识点1：烧结普通砖主要内容：粘土原料及烧结生产简介：粘土的组成；烧结砖的生产过程；固废的应用等；烧结普通砖：烧结普通砖的技术要求与应用。知识点2：烧结多孔砖及空心砖

21、主要内容：烧结多孔砖及烧结空心砖：烧结多孔砖及烧结空心砖的特点。知识点3：墙板主要内容：利用工业废渣生产轻质隔墙板综合训练 ：房屋建筑模型设计 支撑课程目标2目的：组建创新团队，激发学生兴趣，培养学生的动手能力及团队协作精神。内容：每组学生选择一种或多种土木工程材料，如石材、钢材、木材、水泥、混凝土、石灰、石膏等各种房屋建筑模型设计。学生组织文字、图片，制作ppt详细介绍模型的特点、所用材料等，小组间互相评分。四、实践教学环节 序号实践项目名称实践目的主要内容支撑课程目标实践学时实践类型开出要求1土木工程材料的基本性质试验通过密度、表观密度、堆积密度的测试，可计算出材料的孔隙率及空隙率，从而了

22、解材料的构造特征。因此，了解土木工程材料的基本性质，对于掌握材料的特性和使用功能是十分必要的。通过密度、表观密度、堆积密度的测试，计算出材料的孔隙率及空隙率。课程目标12验证必做2普通烧结砖试验根据GB2542-81规定通过取样、试样制备、抗压强度、抗冻等级等的试测，熟悉烧结普通砖的主要技术参数，并掌握测试方法。测试烧结普通砖的抗压强度、抗冻等级等。课程目标1、22验证必做3水泥试验（掺新型混合材料的水泥技术性能检测）遵照国家标准（GB175-92）规定项目进行包括：细度、标准稠度用水量、凝结时间（初凝、终凝）、体积安定性、胶砂强度（抗压、抗折）等项目检测，以确定水泥的强度等级。测试水泥的细度

23、、标准稠度用水量、凝结时间（初凝、终凝）、体积安定性、胶砂强度（抗压、抗折）。（即通过掺入新型混合材料，将验证性实验变成设计性实验）课程目标1、22设计必做4混凝土用砂和石试验（机制砂或煤矸砂的制备及主要技术性能检测）混凝土是由胶凝材料、水及集料按适当比例配合而成的混合料，经硬化后所成的一种人造石材。为此，对各组成材料要进行技术质量鉴定，在确保质量合格的前提下进行混凝土配合比设计，定出各种材料在混凝土中的最佳用量，以确保混凝土强度、和易性、耐久性，并达到节约水泥的目的。1.通过粗、细集料的筛分析试验，了解集料的级配情况及粗细程度;2.掌握粗、细集料视密度、堆积密度的测试方法。（通过对机制砂或煤矸砂的加工