《水泥质量控制》课程教案-水泥比表面积的测定（透气法）

《水泥质量控制》课程教案——水泥比表面积的测定（透气法）一、基本信息课程名称：水泥质量控制授课章节：水泥物理性能检测——水泥比表面积的测定授课内容：透气法测定水泥比表面积授课对象：材料科学与工程、无机非金属材料工程等相关专业学生授课时长：45分钟（理论20分钟+实操25分钟）授课教师：授课类型：理论+实践一体化课二、教学目标（一）知识目标理解水泥比表面积的定义及表征意义，掌握其对水泥水化速度、强度发展的影响。掌握透气法测定水泥比表面积的基本原理（勃氏法核心原理：气体透过多孔材料的泊肃叶定律）。熟悉透气法测定所需仪器设备、试剂材料及操作流程。掌握比表面积计算方法及结果判定标准。（二）能力目标能独立完成透气仪的组装、调试及操作。能规范完成水泥试样的称量、装填、捣实等操作。能准确读取实验数据并进行计算，分析实验误差来源。能根据测定结果判断水泥比表面积是否符合相关标准要求。（三）素质目标培养严谨的实验态度和规范的操作习惯，树立质量控制意识。增强团队协作能力，能在小组实操中高效配合完成实验任务。培养问题解决能力，能针对实验过程中出现的异常现象分析原因并提出解决措施。了解水泥性能检测在工程质量控制中的重要性，强化责任意识。三、教学重难点（一）教学重点透气法测定水泥比表面积的核心原理。实验操作流程（试样准备、仪器组装、数据读取）。比表面积的计算方法及结果判定。（二）教学难点泊肃叶定律在透气法中的应用理解。试样装填的均匀性与捣实程度对实验结果的影响控制。实验过程中误差来源的分析与消除。四、教学方法与手段理论讲授法：系统讲解比表面积定义、测定原理、仪器设备及操作要点，结合PPT课件突出重点。演示法：通过视频或现场演示透气仪操作流程、试样装填方法，规范学生操作动作。实操指导法：学生分组实操，教师巡回指导，及时纠正不规范操作，解答疑问。问题导向法：提出“为什么试样装填不均会影响结果？”“如何减少实验误差？”等问题，引导学生思考。多媒体辅助：利用PPT、实验操作视频、动画等资源，直观展示实验原理与操作过程。五、教学准备（一）教师准备制作PPT课件（包含理论知识、操作流程、注意事项等）。准备实验操作视频、原理动画等辅助教学资源。检查并调试实验仪器设备，确保其正常运行。准备实验试剂与材料，提前分组摆放。制定实验评分标准及任务单。（二）学生准备预习水泥比表面积相关知识，了解透气法基本原理。阅读实验操作指导书，熟悉操作流程及注意事项。准备实验记录本、笔等学习用品。（三）仪器与试剂准备仪器设备：勃氏透气仪（包括透气圆筒、压力计、抽气装置等）、电子天平（精度0.001g）、烘干箱、干燥器、捣棒、漏斗、药勺等。试剂与材料：水泥试样（经烘干并冷却至室温）、压力计液体（常用蒸馏水或甘油）、标准砂（校准用）。六、教学过程（一）导入新课（5分钟）提问引导：“同学们，我们之前学习过水泥的强度、凝结时间等性能，这些性能与水泥的哪个微观指标密切相关呢？”“为什么不同细度的水泥强度发展速度不同？”总结导入：水泥比表面积是表征水泥细度的重要指标，直接影响水泥的水化速度、凝结时间和强度发展。掌握比表面积的测定方法，是水泥质量控制的关键环节。今天我们就来学习采用透气法测定水泥比表面积。（二）理论讲授（20分钟）水泥比表面积的定义与意义（5分钟）

定义：单位质量水泥颗粒所具有的总表面积，单位为cm²/g或m²/kg。意义：比表面积越大，水泥颗粒越细，与水接触面积越大，水化反应越快，早期强度越高，但后期强度增长可能放缓，且需水量增加，易产生收缩裂缝。因此，需严格控制水泥比表面积在标准范围内。透气法测定原理（7分钟）

核心原理：基于泊肃叶定律，即气体在压力差作用下，透过由水泥颗粒装填而成的多孔层时，其透过速度与气体粘度、压力差、透气层厚度、透气层截面积及颗粒比表面积等因素相关。简化原理：在一定条件下，通过测定一定体积的气体透过水泥试样层所需时间，计算出水泥的比表面积。当使用标准砂校准仪器后，可通过对比试样与标准砂的透气时间，得出水泥比表面积。动画演示：通过动画展示气体透过试样层的过程，帮助学生理解原理。仪器设备与试剂（3分钟）

展示勃氏透气仪实物及结构图，介绍各部件（透气圆筒、压力计、抽气装置）的作用。介绍电子天平、烘干箱等辅助仪器的精度要求及使用注意事项。说明水泥试样、压力计液体、标准砂等材料的准备要求。操作流程与注意事项（5分钟）

简要梳理操作流程：试样准备→仪器组装→试样装填→捣实→透气测试→数据记录→计算结果。强调关键注意事项：试样需烘干冷却、装填均匀捣实、仪器密封良好、读数准确等。（三）实操演示与指导（25分钟）分组安排：将学生分为4-5组，每组3-4人，明确小组分工（称量员、装填员、操作员、记录员）。操作演示（5分钟）：

播放实验操作视频，或教师现场演示关键步骤（试样称量、装填、捣实、仪器密封、透气测试、数据读取）。重点演示试样装填方法：将水泥试样通过漏斗装入透气圆筒，用捣棒均匀捣实（捣实次数固定），确保试样层高度一致、无空隙。学生实操（15分钟）：

学生按小组完成实验操作，教师巡回指导，及时纠正不规范操作（如称量误差、装填不均、仪器密封不严等）。指导学生准确记录实验数据（试样质量、透气时间、环境温度等）。鼓励学生发现问题、讨论问题，教师适时解答。数据整理（5分钟）：

指导学生根据实验数据计算水泥比表面积，给出计算公式：

S=S×√(t/t)×√(ρ/ρ)其中：S为水泥比表面积；S为标准砂比表面积；t为水泥试样透气时间；t为标准砂透气时间；ρ为水泥密度；ρ为标准砂密度。提醒学生注意单位统一，计算过程保留适当小数位数。（四）课堂小结与答疑（5分钟）小结内容：

回顾水泥比表面积的定义与意义。梳理透气法测定的核心原理、操作流程及关键注意事项。强调实验数据计算的准确性及结果判定的重要性。答疑解惑：解答学生在理论学习和实操过程中遇到的疑问，针对共性问题进行重点讲解。七、课后作业与拓展（5分钟）完成实验报告：包括实验目的、原理、仪器试剂、操作步骤、数据记录与计算、结果分析、误差来源讨论等内容。思考拓展：“除了透气法，还有哪些测定水泥比表面积的方法？它们的原理有何不同？”“水泥比表面积过大或过小，对混凝土性能会产生哪些影响？”预习下一节内容：水泥标准稠度用水量的测定。八、教学评价过程性评价（60%）：包括课堂互动参与度、实验操作规范性、小组协作表现、数据记录完整性等。结果性评价（40%）：以实验报告的完整性、准确性、分析深度为依据进行评分。针对学生实操中存在的问题