高职建筑工程技术专业二年级“基于UHPECC材料的外墙免拆模防渗修复施工”实训导学案

高职建筑工程技术专业二年级“基于UHP-ECC材料的外墙免拆模防渗修复施工”实训导学案

一、教学背景与课标定位

本导学案面向高职建筑工程技术专业二年级学生，对应《建筑施工技术》课程模块四“建筑防水与密封工程”及《建筑材料》课程模块三“新型建筑材料应用”的交叉内容。依据《高等职业学校建筑工程技术专业教学标准》及“1+X”建筑工程施工工艺实施与管理职业技能等级标准，本设计将传统的外墙砂浆防水施工工艺进行结构化重组，引入目前已在福建平潭、南安等地旧城改造与历史建筑修缮中获得成功应用的UHP-ECC超高性能水泥基复合材料及点状嵌缝修复技术，构建“材料认知—工艺拆解—实训演练—质量验收”四位一体的项目化教学闭环。本课同时呼应国家“十四五”建筑节能与绿色建筑发展规划中对既有建筑防水抗渗能力提升的紧迫需求，以真实岗位任务驱动学生实现从单一技能操练向系统化施工方案解决能力的跃升。

二、授课对象精准画像

本课授课对象为高职建筑工程技术专业二年级下学期学生。学情前测显示：学生已完成《建筑识图与构造》《建筑材料与检测》《建筑施工测量》等前导课程，具备外墙构造层次识读能力，能够独立完成普通水泥砂浆的拌制与抹灰操作，对防水砂浆的材料分类及初凝、终凝时间等参数有概念性认知。但深层学情分析暴露出三个结构性痛点：其一，学生对渗漏问题的诊断思维呈现“线性化”特征，习惯于按图施工而缺乏对复杂界面（如门窗洞口、穿墙管道、石材与混凝土异质交接处）渗漏路径的溯源分析能力；其二，对“高性能”的理解停留在抗渗等级≥1.0MPa这一孤立指标上，无法将极限拉应变、氯离子扩散系数、碳化深度等材料性能参数与沿海高盐雾环境下的耐久性需求建立关联；其三，实训规范意识薄弱，对基层含水率、界面剂涂刷间隔、养护温湿度等隐性工艺参数的敏感性不足，这正是形成渗漏隐患的关键诱因。基于此，本课将教学锚点设定为：以真实修缮工程为载体，在传统工艺基础上叠加高性能材料的差异化施工逻辑，促成经验技能与原理认知的深度耦合。

三、教学目标分层建构

依据布卢姆教育目标分类学及职业教育行动导向教学原则，本课教学目标按认知领域、动作技能领域与情感态度领域进行立体化设计，并精准对接建筑工程施工岗位职业能力标准。

在认知领域，学生须准确复述UHP-ECC材料的核心性能特征，包括80MPa级抗压强度、1.0%极限拉应变（较普通混凝土提高100倍）以及滨海环境下百年级碳化深度小于1mm的抗氯离子侵蚀指标，并能够对比阐释其与传统防水砂浆在材料组分、水化反应机理及收缩控制原理上的本质差异；学生须系统归纳外墙渗漏的六类典型致因（砌筑灰缝风化、混凝土冷缝、门窗框塞缝不密、螺杆洞封堵缺陷、分格缝位移、异质材料线膨胀系数差异），并能根据渗漏痕迹逆向反推施工缺陷类型；学生须完整复现“点状嵌缝加固法”的工艺流程，阐释“凿槽—清孔—挤压—养护”四步作业的原理依据。

在动作技能领域，学生能依据《外墙防水工程技术规程》JGJ/T235-2011及企业工法要求，独立完成基层缺陷诊断与预处理，使用回弹仪、裂缝测宽仪等工具对基面进行量化评估；能按1：1.2：0.18的配合比精准称量水泥、石英砂、专用外加剂与水的用量，采用行星式砂浆搅拌机制备流动度达170±5mm的UHP-ECC浆料；能规范完成电锤凿槽作业，槽口尺寸控制于12mm×12mm公差范围内，并运用高压气泵实施“三吹三扫”式孔道清洁；能使用专用嵌缝枪以45°倾角匀速挤压充填，确保材料实际填充深度不小于设计值的95%，并模拟沿海潮湿环境进行覆膜保湿养护及7d龄期淋水试验。

在情感态度领域，通过引入福州大学“砼心护厝”团队为国创赛金奖项目攻关时“问题不过夜”的真实科研故事，以及该技术应用于南安奎霞村侨宅修缮后让留守阿婆“不再担心雨天漏雨”的民生案例，厚植学生的职业使命感与工匠精神；在小组对抗性实训中强化“毫米级精度”的质量自觉，将隐蔽工程视为良心工程；引导学生理解技术创新并非一味求新，而是要在“修旧如旧”的历史风貌保护与“8度抗震设防”的结构安全需求之间寻求最优解，形成兼顾技术理性与人文关怀的工程伦理观。

四、设计理念与创新路径

本课以职业教育工学结合一体化课程改革理念为统领，突破传统防水施工教学中“材料讲授—教师示范—学生模仿”的三段式浅层实训模式，构建“真实问题溯源—科研反哺教学—工艺重构验证—多维迁移拓展”的深度学习闭环。核心创新体现在三个维度：

其一，学科壁垒的实质性跨越。课程内容由土木工程材料学、建筑物理学、施工工艺学及遗产保护学四大学科领域交叉生成。讲授材料抗氯离子渗透性能时，同步引入海洋环境化学中盐雾结晶对孔隙的劈裂破坏机理；分析砌体灰缝失效时，调用建筑热工学中温差应力与湿胀干缩的耦合作用模型。这种跨学科叙事使“高性能”从抽象标签还原为可计算、可验证的工程逻辑。

其二，科研资源向教学资源的转化策略。直接将福州大学土木工程学院UHP-ECC材料80MPa抗压强度、1.0%极限拉应变等原始实验数据及点状加固工艺的专利文本转化为实训任务书中的“技术攻关提示”，将研究生阶段的高模量聚乙烯醇纤维桥接机理进行可视化降维，通过“502胶水与普通胶水”的类比模型帮助学生理解纤维在微观尺度上的阻裂增韧机制。

其三，虚实结合的工艺验证模式。针对传统实训中防水效果无法即时反馈的痛点，本课创新引入“亚克力透明模拟墙体”教具，将内叶墙置换为透明有机玻璃，学生可在施工后立即从背面观察浆料在缝隙内的充盈状态、气泡滞留区域及边界浸润角，将原本隐蔽的灌浆过程显性化、可视化，实现“操作—观察—修正”的即时闭环。

五、教材重构与资源开发

本课不依赖单一统编教材，而是基于校本工学校企合作课程“海丝古建筑修缮技艺”自建活页式教材。核心学习资源包包括：三维剖切动画《外墙渗漏的15条隐秘路径》，以动态形式呈现雨水在砌体毛细孔、冷缝、螺栓孔内的虹吸传导过程；VR仿真工坊《既有建筑外墙虚拟诊断》，学生通过头显设备在虚拟老旧小区中标记渗漏点位并生成检测报告；UHP-ECC材料标准施工工艺视频，由企业技术能手全流程示范并标注质量关键控制点；实物样本库，包含灰缝风化样本、螺杆洞封堵失败样本、超疏水混凝土样块等，支持触觉与视觉双重辨识。同时将国家标准《建筑外墙防水工程技术规程》JGJ/T235-2011及福建省工程建设地方标准《石砌体古建筑加固修缮技术标准》DBJ/T13-416-2023中的核心条文摘编为《现场质量速查手册》，供学生在实训操作中随时查阅。

六、教学重点与难点突破策略

教学重点锚定为UHP-ECC材料特性及其在外墙防渗修复中的适配逻辑，以及“点状嵌缝加固法”中“清孔”与“挤压”两个决定性工序的工艺标准。突破策略：不采用先讲材料后讲工艺的割裂方式，而是以问题链驱动——首先呈现一张传统水泥砂浆修复后仅三个月即沿原灰缝再次开裂的实景照片，追问“为何常规材料在这里失效”，由此引出极限拉应变这一核心指标；继而展示实验室拉拔测试对比视频，使学生直观看到普通砂浆呈脆性断裂而纤维增强型材料呈多点微裂延展，从而建立“柔韧抗裂=耐久防渗”的认知锚点。

教学难点聚焦于两处：其一，学生对“水灰比”与“流动度”的非线性关系缺乏手感，极易为追求施工便利而擅自加水，导致强度倒缩与干缩开裂；其二，点状嵌缝时“挤压”动作的力度与速度较难量化，新手易出现充填不密实或浆料外溢污染饰面。针对难点一，采用“反向训诫法”：准备两组对比试块，一组按标准水灰比制备，一组额外加水10%，学生亲手触摸7d龄期试块表面并用指甲刻划，前者坚硬致密，后者疏松起砂，用触觉记忆替代条文记忆。针对难点二，设计“挤压阻力反馈训练”：在模拟教具的缝隙底部预设微型压力传感器，学生通过嵌缝枪施作时，工作站的波形图实时显示压力曲线，当压力值维持在15N±2N区间且波形平稳无断点时判定为合格，经3至5轮反馈训练形成肌肉记忆。

七、教学实施过程全景展开

本课共计4学时，合计180分钟，按“情境唤醒（25分钟）—计划决策（20分钟）—深度实训（100分钟）—质量讲评（25分钟）—拓展迁移（10分钟）”五阶递进组织。

（一）情境唤醒：从宏观政策到微观痛点

课始不直接呈现工艺，而是播放一段经过剪辑的纪实影像：上海浦东某老旧小区改造现场，镜头跟随一位头发花白的居民阿婆，她指着卧室飘窗角若隐若现的水渍印说“一下雨这里就长毛，擦了三年，今年终于不漏了”，画外音同步呈现数据——上海市2024年仅旧改专项即完成逾1300万平方米修缮，其中外墙渗漏报修占比高达41%。镜头切换至福州大学“砼心护厝”团队在南安奎霞村的现场：师生们正用特制嵌缝枪向石砌墙体灰缝中注入灰白色浆料，画面定格在修复前后对比图上。此时教师发问：“同样是水泥基材料，为什么传统砂浆修复后短则数月、长则两年必然复漏，而这项技术能将修缮周期缩短三分之二、造价降低一半，且承诺十年质保？”此问意在击穿学生“防水就是刷涂料、抹砂浆”的浅表认知，引出对“高性能”三个字的深度追问。随后教师展示本次实训的核心载体——一块预制有模拟贯通裂缝的混凝土砌块与一块仿古石砌体试块，正式发布本课任务：以4人项目组为单位，在100分钟内完成一面外墙模拟节点的渗漏诊断、基面处理、UHP-ECC浆料制备、点状嵌缝施工及即时淋水检验，施工质量将纳入期末技能综合测评。

（二）计划决策：基于证据的工艺方案比选

各组领取任务后不直接进入操作，而是进入“方案决策舱”环节。每组成员获得一份加密二维码，扫描后弹出该组待修复墙体的“检测报告”，包含裂缝宽度均值、基层含水率、碳化深度、氯离子含量四项指标，且各组数据存在差异化设定（如A组为普通混凝土墙面，裂缝以温度收缩缝为主；B组为仿古石砌体，灰缝风化深度达20mm）。学生须对照《外墙防水工程技术规程》及教师提供的《材料选型决策树》，回答三个递进式问题：该界面应选用刮涂成膜型防水涂料还是灌注填充型浆料？若选用灌注型，流动度应控制在哪个区间？是否需要预先涂刷界面处理剂？决策过程强制要求引用规范条文编号或材料检测报告数据作为论据。教师巡回参与各组的方案质辩，针对将UHP-ECC盲目用于所有工况的错误倾向（如在微细静止裂缝处过度加固），以“药不对症”为隐喻进行干预，引导学生建立“诊断先于处方、材料适配工况”的系统思维。此环节不仅是一次实训前的预热，更是对施工员、质量员岗位核心胜任力的精准对标——在施工现场，最致命的错误往往不是操作不熟练，而是方案原则性错误。

（三）深度实训：四阶十二步任务链

实训环节按工艺流程拆解为四个任务包，各任务间设置质量门禁，上道工序未经教师签认不得进入下道工序。

第一任务包：基面精准诊断与预处理。学生使用裂缝测宽仪沿标记网格线逐点扫描，将宽度大于0.3mm的活性裂缝及深度超过10mm的缺损灰缝用特种铅笔圈定。此环节的关键控制点在于“凿槽形态控制”——学生需手持小型电锤，装配12mm宽一字型凿头，沿标定线路开出深度约10mm至12mm、宽深比接近1：1的矩形槽沟，槽底要求平整无松动颗粒，两壁无崩边。为防止过度剔凿损伤原结构，教师在每块实训试件隐蔽处预埋了染色石膏层，若学生凿透该层则判定为破坏性施工，需扣减工艺分。开槽完成后，进入“三吹三扫”作业：先用大功率工业吸尘器吸附浮尘，继以高压气泵从45度方向斜向吹净槽底死角，再用潮湿海绵轻拭槽壁使内表面呈饱和面干状态。此时教师抽查槽内洁净度，以白色纸巾按压槽底无浮灰沾染为合格。

第二任务包：UHP-ECC浆料精准配制。学生依照实验室出具的配合比通知单，用电子天平称量P·O52.5级硅酸盐水泥、400目石英砂、粉煤灰微珠及进口PVA纤维。其中纤维分散是技术难点，若直接倾倒易成团簇。教师示范“筛分撒布法”：将纤维置于0.6mm方孔筛中，一边搅拌干粉料一边均匀筛落，借助粉料颗粒的碰撞将单丝纤维打散。加水阶段采用“三七法”：先加入70%的拌合水低速搅拌1分钟，待干粉润湿后再加入剩余30%高速搅拌3分钟，观察浆料呈现“光泽感、流动性、无干粉”时，随即进行跳桌流动度测试，记录拓展直径。如流动度超出165mm至175mm范围，则需启动调整程序：偏低时补加微量高效减水剂，偏高时撒入预混的增稠组分。每组制备的浆料须留样成型三联试模，用于7d后抗折抗压强度复核，实现实训结果的可追溯性。

第三任务包：点状嵌缝挤压成型。此为本课技能训练的核心高潮。学生将拌制好的浆料灌入专用卡式嵌缝枪料仓，排尽空气后，枪嘴插入槽口底部，以45°倾角自下而上匀速推进。教师提炼出口诀“抵底、匀走、满溢、刮平”，对应四个动作要领：枪嘴必须触及槽底以保证底部无空洞；推进速度稳定在每秒2至3厘米；浆料略高出原墙面并在压力作用下自然展平；待浆料初凝前使用牛角刮板沿顺直方向刮平，消除刀痕。为强化质量控制密度，本环节引入“双人互检机制”：操作者施作时，同组搭档使用工业内窥镜伸入透明模拟墙体背面，实时观察浆料在槽内的充盈形态并大声反馈——“底部密实、左侧有直径1mm气泡、右侧边角未填满”，操作者随即调整枪嘴角度进行二次补灌。这种实时的视觉反馈打破了传统实训中“做完才知道好坏”的信息延迟，将质量控制从事后检验前移至过程调控。

第四任务包：模拟海雾环境养护及即时淋水检验。外墙防渗的成败一半在施工，一半在养护。教师引导学生分析沿海地区凌晨高湿、午后干燥的气候特征对水化反应的双重影响：湿度不足易失水开裂，湿度过饱和又会导致表面泛白、强度降低。学生采用农用喷雾器模拟海雾环境，每2小时向饰面喷洒雾化水，随即覆盖聚乙烯薄膜，既保水又避免水流冲刷破坏表面。养护至24小时后，各组使用自备淋水装置，在墙体室外侧设置花管喷淋系统，以3L/min流量持续淋水30分钟，同时另一名组员在室内侧持手电筒及干燥白纸严密观察。当发现任何渗迹斑点时，立即用可擦写笔在对应位置标记圈号并记录渗漏发生时间，作为质量回溯的依据。

（四）质量讲评：数据驱动与案例复盘

淋水试验结束后，各组将标注有渗漏点的墙体推至讲评区，召开“质量分析会”。这不是教师一言堂式的总结，而是由各项目组轮流进行3分钟工程复盘，汇报内容必须包含：渗漏点位数量、分布规律（集中于槽端还是槽中、位于界面交接处或平整段）、主观归因分析（是剔凿深度不足、清孔不净、挤压速度过快还是养护温湿度失控）。教师利用投屏展示各组施工过程中的关键数据曲线，包括流动度实测值、嵌缝压力波形及养护温湿度记录，引导学生将质量缺陷与具体工艺参数挂钩。例如A组出现连续三处末端渗漏，回看其嵌缝压力曲线发现末端50mm范围内压力陡降，判断为枪嘴抽离过快、未及时释压导致回吸，形成隐性空洞。这种用数据“复盘”动作偏差的方式，使学生脱离“我大概没做好”的模糊自责，建立“压力低于15N导致充填不足”的精准质量归因习惯。

（五）拓展迁移：从外墙修缮到海洋防护

在课末预留10分钟进行认知跃升。教师展示两组新材料应用场景：其一是将超疏水改性技术集成于UHP-ECC表层，制备出“水在混凝土面滚落如珠”的自清洁饰面，水滴接触角大于150°，可用于沿海桥梁墩柱的防氯离子侵蚀；其二是借鉴福州大学“砼心护厝”团队的研发轨迹——从石厝灰缝修复拓展至卯榫结构护坡砌块，再延伸至海洋漂浮式光伏平台的浮体保护。教师设问：“今天我们掌握的这一套工艺，本质上解决了什么问题？是仅仅填了一条缝，还是建立了一种脆性基体延性化的界面增强范式？”引导学生将具体的“点状嵌缝”操作抽象为“异质材料界面相容性增强”的通用工程思维，从“会修一面墙”走向“能解决一类界面难题”。课后拓展任务随之发布：以项目组为单位，调研学校周边建成超过15年的某栋建筑，拍摄外立面细部照片，运用本课所学渗漏诊断方法形成一份《外墙耐久性微更新建议书》，优秀成果将推荐至合作物业企业参考采纳。

八、教学评价体系重构

本课摒弃传统实训课“出勤+成品外观”的二维评价模式，构建“过程数据+规范执行+协同效能+原理阐释”四维评价矩阵，总权重100分。

过程数据评价占比30%，依托智慧实训工位传感器网络自动采集。包括开槽深度合格率（设计深度±2mm区间内计为合格）、浆料流动度达标率（165mm至175mm）、嵌缝压力稳定时长占比（压力值15N±2N区间时间占施作总时间比例）、淋水试验渗漏点数（每渗漏1点扣减5分，扣完为止）。全部数据实时上传至学习通平台，生成个人技能雷达图，使学生直观看到自己在“精准控制”维度的相对位置。

规范执行评价占比25%，由两名实训指导教师分站随堂观察记录，重点关注劳动防护用品穿戴、工具规范使用、废弃物分类处置、配合比调整审批程序等职业素养细节。例如严禁学生在未戴护目镜情况下操作角磨机，严禁将剩余浆料直接倾倒入洗手池，违反任一安全规范项即扣除该模块全部分值。

协同效能评价占比20%，采用同伴匿名互评与教师观察相结合。互评量表聚焦三个观测点：任务分工是否发挥成员特长（如细心者负责称量、果决者负责挤压）、遇到争议时是否依据规范或数据达成共识、是否主动向遇到困难的邻组提供技术协助。该维度旨在矫正“只扫门前雪”的个体化实训倾向，还原真实工地中班组协同的常态。

原理阐释评价占比25%，置于淋水试验后质量分析环节。每位学生需提交一份150字左右的《渗漏成因技术备忘录》，手