混凝寿命技术 1

《混凝土结构全寿命维护与减碳技术》课程教学大纲一、课程基本信息课程名称：混凝土结构全寿命维护与减碳技术课程类别：专业课先修课程：土木工程材料、材料力学、混凝土结构设计原理适用学科专业：土木工程、智能建造二、课程简介本课程涉及混凝土结构从设计、施工、服役到维护加固的全寿命过程以及减碳技术。通过本课程的学习，可使使学生建立混凝土结构全寿命维护与减碳技术的系统知识框架，掌握施工阶段混凝土早期性能调控、监测技术及裂缝控制方法，掌握服役阶段结构性能检测、可靠性鉴定及抗震鉴定方法，熟悉混凝土结构加固技术体系及设计要点，理解低碳设计理论、碳排放表征方法及低碳实现路径，了解低碳胶凝材料与再生混凝土技术的前沿进展。通过学习该课程，可为学生从事混凝土结构低碳设计工作奠定基础，同时激发学生服务国家“双碳”战略的专业使命感和社会责任感。三、课程目标通过本门课程的学习，使学生具备运用所学基础知识及专业知识对混凝土结构全寿命期各阶段工程问题进行分析和评价的能力，具备结构性能检测、安全评估和加固方案比选的能力，建立低碳设计与减碳技术的基本知识体系。课程目标及能力要求具体如下：（一）知识目标课程目标1：掌握混凝土结构的基本组成、设计理论和全寿命期周期的基本内涵，了解建筑行业碳排放现状与低碳可持续发展理念；掌握施工阶段混凝土早期性能的基本概念与原理，理解早期性能的影响因素与调控措施；掌握施工阶段结构性能监测的目的、对象、方法及设备；掌握服役阶段混凝土耐久性影响因素、既有结构性能检测方法和可靠性鉴定标准；掌握混凝土结构常用加固技术的基本原理与适用条件；了解低碳设计理论、碳排放表征方法及3R+C低碳实现路径；掌握低碳胶凝材料与再生骨料的生产技术、CO2封存技术及再生混凝土的力学性能与构件设计方法。（二）能力目标课程目标2：具备混凝土结构全寿命维护的系统思维能力，能够针对不同阶段的结构性能问题进行分析与评价；具备相应的技术分析能力，能够根据各阶段结构性能特点与工程实际需求，合理选择、灵活运用相应的技术路径；具备低碳导向的结构分析与材料选用能力，能够将低碳材料与结构设计进行有机融合。培养学生正确运用基础知识和专业知识解决复杂工程问题的能力，为工程实践奠定基础。（三）思政与素质目标课程目标3：树立“双碳”目标下的绿色建造理念，理解土木工程行业在生态文明建设和可持续发展中的关键作用，培养专业自豪感与社会责任感，形成为社会设计安全、耐久、低碳的混凝土结构的职业追求，践行精益求精的“工匠精神”和严谨求实的科学态度。四、课程教学内容与教学设计表1课程教学内容与教学设计表序号教学内容教学目标要求1第1章混凝土结构的基础知识1.1混凝土结构的应用与发展（思政）1.2混凝土结构的组成及其基本性能1.3混凝土结构传统设计理论简述1.4混凝土结构全寿命期的基本内涵1.5结构全寿命期维护的工程意义、对象与范围1.6建筑行业的碳排放现状1．掌握混凝土结构的基本组成及各类结构形式特点；2．掌握承载能力极限状态、正常使用极限状态和耐久性极限状态的基本概念；3．理解混凝土结构全寿命期的基本内涵及全寿命期维护的工程意义；4．了解建筑行业碳排放分类及低碳可持续发展的基本理念。2第2章施工阶段混凝土的早期性能与调控措施2.1混凝土的早期性能2.2混凝土早期性能的影响因素（思政）2.3混凝土早期性能的调控措施1．理解混凝土早期阶段的定义及早期性能的基本含义；2．掌握硅酸盐水泥主要成分的水化反应及水化热效应；3．掌握大体积混凝土温度变化特点、温度应力分类及时变规律；4．掌握混凝土体积变形的分类及其机理；5．掌握混凝土早期性能的调控措施，包括低热胶凝体系构建、配合比优化、裂缝控制以及大体积混凝土温控措施。3第3章施工阶段混凝土结构的性能分析与监测3.1施工阶段混凝土的结构分析（思政）3.2施工阶段混凝土结构的监测要点3.3应变与应力监测3.4变形监测3.5环境及效应监测1．理解施工阶段混凝土结构的时变特点及结构受力分析方法；2．掌握施工阶段混凝土结构监测的目的、对象、内容及方法步骤；3．掌握应变与应力监测技术及传感器工作原理；4．掌握水平位移、垂直位移变形监测方法及数据分析；5．了解温度监测和风荷载监测的基本要求。4第4章服役阶段混凝土结构性能的影响因素、检测及鉴定4.1混凝土耐久性能的影响因素4.2既有结构的性能检测4.3混凝土建筑结构的可靠性鉴定4.4混凝土建筑结构的抗震鉴定（思政）1．掌握混凝土耐久性的主要影响因素（物理作用、化学作用、钢筋锈蚀）及其作用机理；2．掌握既有结构材料性能检测、变形损伤检测、配筋检测及耐久性检测的基本方法；3．掌握民用建筑可靠性鉴定的流程、等级划分及评级标准；4．了解抗震鉴定的对象、两级鉴定法及抗震措施鉴定要求。5第5章混凝土结构的加固理论与技术5.1混凝土结构加固的原因、程序与设计原则5.2混凝土结构的加固技术5.3混凝土结构的抗震加固技术（思政）1．理解混凝土结构加固的主要原因及加固基本程序；2．掌握加固结构的受力特征及计算假定；3．掌握常用加固技术的基本原理与适用条件；4．掌握抗震加固的基本流程、设计原则与验算原则；5．了解主体结构抗震加固的主要方法及地基基础抗震加固措施。6第6章混凝土结构低碳设计与减碳技术6.1混凝土结构的低碳设计理论6.2混凝土结构的低碳实现路径（思政）1．理解结构-环境耦合的碳排放表征方法及考虑可持续性的可靠性设计理论；2．了解以双向设计为特征的混凝土结构可持续性设计理念；3．理解结构可靠性对混凝土结构碳排放的影响；4．掌握混凝土结构低碳实现的3R+C原则及碳减量、碳再用、碳循环三大路径。7第7章低碳材料的开发与应用7.1低碳胶凝材料生产技术7.2低碳骨料生产技术（思政）7.3混凝土的碳封存和储存技术7.4案例分析1．理解普通硅酸盐水泥的减碳途径；2．了解低熟料水泥和低钙水泥的组成与性能特点；3．掌握建筑固废制备再生骨料的生产流程、骨料特点及强化技术；4．了解工业固废制备轻质骨料的原料、造粒与养护工艺；5．掌握CO2拌合技术与CO2养护技术的工艺流程、反应机理及影响因素；6．通过案例分析了解碳封存技术的实际工程应用。8第8章再生混凝土的力学性能及构件设计8.1再生混凝土的力学性能8.2钢筋与再生混凝土的黏结滑移性能8.3再生混凝土梁的力学性能及设计方法8.4再生混凝土柱的力学性能及设计方法（思政）1．掌握再生混凝土的骨料特性、附加用水量确定方法及基本力学性能指标；2．理解钢筋与再生混凝土黏结滑移理论及影响极限黏结强度的主要因素；3．掌握再生混凝土梁正截面受弯性能、斜截面抗剪性能及承载力计算方法；4．了解再生混凝土柱的轴压与偏压受力性能及正截面承载力计算方法。五、课程考核和标准（一）考核方式本课程总评成绩由平时成绩和期末成绩组成，课程总评成绩=平时成绩×A%+期末成绩×B%，具体构成如下：表2课程考核内容与课程目标对应关系序号考核项目考核内容对应课程目标权重1平时成绩（作业+课堂表现）课后作业、课堂参与度、反转课堂展示课程目标1、2、3A%2期末考试闭卷考试，考核基本概念、原理方法和综合分析能力课程目标1、2B%合计100%（二）考核评分标准1.平时成绩评价标准表3平时成绩评价标准等级课程目标1（知识掌握）课程目标2（能力运用）课程目标3（素质态度）优秀（90-100分）按时交作业，作业完成质量好，作业工整，计算分析正确。反转课堂对概念解释全面、正确、详细，理解到位。能用正确方法求解专业问题，求解过程清楚、规范、全面，结果正确无误。态度认真，无旷课、迟到记录。反转课堂认真准备，反映很强的自主学习能力。良好（80-89分）按时交作业，作业完成质量较好，计算分析大部分正确，还存在少量错误。反转课堂对概念解释基本全面、正确，有瑕疵，欠详细。能用正确方法求解专业问题，求解过程基本清楚、全面，结果基本正确，有少量偏差。态度尚认真，无旷课记录，有少量迟到记录。反转课堂尚能认真准备，具备一定的自主学习能力。中等（70-79分）按时交作业，作业不工整，质量较差，计算错误较多或缺交部分习题。反转课堂对概念解释大体正确，但不够全面，不够详细。能用合适的方法求解专业问题，求解过程不够清楚，考虑不够全面，结果不完全正确，有少量误差。态度不够认真，有数次旷课和迟到记录。反转课堂准备不够认真，偏于应付，自主学习能力不足。不及格（<70分）不能按时完成作业或缺作业较多，完成作业情况差。反转课堂对概念解释不太正确，理解不到位，不全面，简单而马虎。求解专业问题所用方法基本合适，求解过程不清楚，有遗漏，结果不正确。不能按时完成作业或缺作业较多，有多次旷课或迟到记录。学习态度不端正，不具备自主学习能力。2.考试成绩评价标准表4考试成绩评价标准等级课程目标1（专业知识概念理解）课程目标2（专业问题分析与求解）优秀（90-100分）专业知识的各种概念理解清楚、无误、全面。能用正确方法求解专业问题，求解过程清楚、规范、全面，结果正确无误。态度认真，书写工整，可以举一反三。良好（80-89分）专业知识的各种概念理解基本清楚和全面。能用正确方法求解专业问题，求解过程基本清楚、全面，结果基本正确，有少量偏差。态度尚认真，书写基本工整。中等（70-79分）专业知识的各种概念理解比较清楚。能用合适的方法求解专业问题，求解过程不够清楚，考虑不够全面，结果不完全正确，有少量误差。态度不够认真，书写不够工整。不及格（<70分）专业知识的各种概念理解不太清楚，有待于进一步提高。求解专业问题所用方法基本合适，求解过程不清楚，有遗漏，结果不正确。态度不认真，书写潦草。本课程采用分项考核和总体考核相结合的考核办法，主要考察该课程对学生所要求的知识和能力，采用百分制评定成绩，按试卷评分标准评分。课程目标3因不适合通过试卷形式考核，其权重体现在平时成绩中。六、其他教学的实施要求（一）课程讲授（1）理论与实践结合的教学方法。在课堂教学将课本内容与实际工程相结合，提升学生学习兴趣。（2）多媒体教学与板书教学相结合。制作包含图片、视频的多媒体CAI课件进行教学，并对重点难点问题进行板书阐述，实现传统教学方法与现代教学方法的有机结合。（3）课内、课外学习相结合。要求学生在课内牢固掌握基础知识，在课外拓宽知识面，将所学知识应用到实践中去。（4）充分应用现代信息技术。通过课程教学平台发布教学课件、重点难点、作业及学习资源等，实现学生课余的自主学习和远程学习。（二）作业为了加深学生对课堂教学知识的理解和掌握，训练学生解决问题和分析问题的能力，每次课堂教学后布置一定数量的课外作业，课后习题分章节布置。结合课程教学内容，总计安排1学时的习题课，解答学生作业存在的主要问题。（三）课程思政概要思政1（第1章）：结合我国建筑行业碳排放现状与“双碳”目标，阐述绿色建造和可持续发展理念对土木工程行业的重要意义，激发学生投身于国家绿色发展战略的使命感和责任感。思政2（第2章）：以重大工程中大体积混凝土温控防裂案例（如三峡大坝），阐述严谨的施工质量管控对工程安全的重要性，培养学生精益求精的工匠精神。思政3（第3章）：结合重大工程施工监测案例，阐述施工安全监测的社会责任，培养学生安全意识和严谨的工作态度。思政4（第4章）：结合既有建筑安全鉴定与抗震加固案例，阐述保障人民生命财产安全是结构工程师的首要责任，培养学生的职业使命感。思政5（第5章）：以震后建筑加固和城市更新中的结构改造案例，阐述结构加固技术在节约资源、延长建筑寿命中的社会价值，引导学生理解“循环再生”的可持续发展理念。思政6（第6章）：围绕国家“碳达峰、碳中和”战略目标，阐述混凝土结构低碳设计对实现建筑行业碳减排的关键作用，激发学生投身绿色建造事业的责任感与使命感。思政7（第7章）：结合建筑垃圾资源化利用和工业固废再生骨料技术，阐述循环经济理念在土木工程中的实践路径，培养学生的资源节约和环境保护意识。思政8（第8章）：再生混凝土柱作为竖向承重构件，其轴压与偏压受力性