1、第2講授課時(shí)間第4周四第2節(jié)課次1授課方式理論課討論課實(shí)驗(yàn)課習(xí)題課其他課時(shí)安排1授課題目（教學(xué)章、節(jié)或主題）：第二章、土木工程材料教學(xué)目的、要求（分掌握、熟悉、了解三個(gè)層次）：通過本章的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握土木工程材料的分類，土的粒組劃分，粘性土、砂性土、粉性土的性質(zhì)，集料的粒徑和類型；熟悉水泥混凝土、瀝青混凝土、鋼材的類型；了解預(yù)應(yīng)力的概念。教學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)：重點(diǎn)：土木工程材料的分類，土的粒組劃分，粘性土、砂性土、粉性土的性質(zhì)，集料的粒徑和類型，混凝土的類型，瀝青混凝土的類型，鋼材的類型。難點(diǎn)：對(duì)大學(xué)一年級(jí)的學(xué)生，由于沒有先修材料力學(xué)等課程，對(duì)應(yīng)力是較難理解的。預(yù)應(yīng)力混凝土在第三章建筑工程也會(huì)涉及

2、。采用臂力器的彎曲圖，圖中受拉區(qū)彈簧拉開，而受壓區(qū)彈簧靠攏，這樣使梁受拉區(qū)與受壓區(qū)形象化，便于學(xué)生理解應(yīng)力的影響和預(yù)應(yīng)力的必要性。教學(xué)基本內(nèi)容教學(xué)方法、教學(xué)手段及時(shí)間設(shè)計(jì)1.土木工程材料概述（1）土木工程材料的發(fā)展建筑結(jié)構(gòu)的三次飛躍分別是磚瓦的出現(xiàn)、混凝土的興起、鋼材的大量應(yīng)用。（2）土木工程材料的性質(zhì)2. 土木工程材料的分類3.傳統(tǒng)的土木工程材料土磚瓦石（砂、集料）木4.近代土木工程材料(1)鋼材鋼結(jié)構(gòu)用鋼鋼筋混凝土用鋼鋼筋（2）水泥（3）混凝土定義混凝土的種類與特性（4）砂漿5. 現(xiàn)代土木工程材料（1）特種混凝土（2）特殊瀝青混凝土（3）防水材料（4）絕熱保溫材料（5）吸聲隔聲材料6.作業(yè)

3、1.土木工程結(jié)構(gòu)的發(fā)展歷程，就是以材料為主要標(biāo)志的。遠(yuǎn)古時(shí)代，人類的住、行采用的是石塊和樹木公元前12-4世紀(jì)先后創(chuàng)制了瓦和磚等人造材料來修建住房17世紀(jì)出現(xiàn)了生鐵和熟鐵，并于18世紀(jì)運(yùn)用于鐵路修建19世紀(jì)后期出現(xiàn)了鋼材并誕生了第一幢11層高的高層建筑1824年有了波特蘭水泥，使鋼筋混凝土工程得到蓬勃發(fā)展?；炷林猩啊⑹橇峡梢跃偷厝〔?，混凝土構(gòu)件易于成型，這是混凝土能廣泛應(yīng)用于結(jié)構(gòu)物的得天獨(dú)厚的條件?；炷脸惺軌毫Φ哪芰﹄m較好，但承受拉力的能力卻很小，使其用途受到很大限制。19世紀(jì)中葉以后，鋼鐵產(chǎn)量激增，隨之出現(xiàn)了鋼筋混凝土這種新型的復(fù)合建筑材料，其中鋼筋承擔(dān)拉力，混凝土承擔(dān)壓力，發(fā)揮了各自

4、的優(yōu)點(diǎn)。從此，鋼筋混凝土廣泛地應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)。20世紀(jì)30年代，預(yù)應(yīng)力混凝土的出現(xiàn)，更是彌補(bǔ)了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗裂性能、剛度和承載能力差的缺點(diǎn)，因而用途更為廣闊。20世紀(jì)中期以來，出現(xiàn)了高分子有機(jī)材料并廣泛運(yùn)用（2）土木工程材料的性質(zhì)物理性質(zhì)如密度、含水率、吸水性、透水性和材料的導(dǎo)熱性、耐火性及收縮膨脹等力學(xué)性質(zhì)強(qiáng)度(抵抗破壞的能力)變形(承受形狀改變的能力)彈性(外力除去后其變形完全消失)塑性(外力除去后不能恢復(fù)其原有形狀) 韌性(受沖擊斷裂時(shí)所吸收的機(jī)械能多少) 耐久性質(zhì)：指經(jīng)受環(huán)境和各種條件的作用，仍保持其使用性能的能力 日光曝曬 晝夜溫差變化 大氣、水和化學(xué)介質(zhì)侵蝕 干濕循環(huán)、凍融循環(huán)

5、 外荷載重復(fù)作用以上內(nèi)容講10分鐘。2.按照材料化學(xué)成分進(jìn)行分類：無機(jī)材料、有機(jī)材料、復(fù)合材料。按照材料的用途進(jìn)行分類：絕熱材料、防火材料、吸聲材料、防水材料、灌漿材料、裝飾裝修材料等。按照材料在土木工程中的部位或使用性能，分為結(jié)構(gòu)構(gòu)件材料（如鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土、瀝青混凝土、水泥混凝土、墻體材料、路面基層及底基層材料）和功能材料（如防火材料、吸聲材料、防水材料）。結(jié)構(gòu)構(gòu)件主要指建筑物的墻、板、梁、柱、基礎(chǔ)、路面各層等。以上內(nèi)容講10分鐘。3.依次介紹傳統(tǒng)土木工程材料的用途和性質(zhì)。土：類型眾多，性質(zhì)各異，適當(dāng)?shù)暮颗c密實(shí)度使土體具有良好的力學(xué)性質(zhì)。筑墻、制磚（干燥或加草筋）、燒制磚瓦、筑

6、壩、筑堤、填路基、筑灶、筑炕等磚：傳統(tǒng)多為實(shí)心磚，現(xiàn)代有空心磚、蒸壓養(yǎng)護(hù)磚，用于砌墻、柱、基礎(chǔ)等瓦：主要用于屋面石：類型多，既用于承重構(gòu)件如梁、柱，又用作功能材料，如沸石、蛭石。砂：根據(jù)形成分為天然砂和機(jī)制砂。根據(jù)產(chǎn)地分為山砂、河砂和海砂，山砂與水泥的粘結(jié)性好但流動(dòng)性差，河砂和海砂與水泥的粘結(jié)性較差，但流動(dòng)性較好。集料：通常指松散的材料，在瀝青混凝土或水泥混凝土中起骨架和填充作用的粒料。木：有一定的強(qiáng)度和彈性變形能力，強(qiáng)度與紋理方向相關(guān)。一般不耐水、不耐日曬。用于承重構(gòu)件如梁、柱，用于模板、裝飾工程等，經(jīng)過處理后又用作鐵路軌枕、室內(nèi)外地板。有人工板材。以上內(nèi)容講10分鐘。4.鋼材、水泥、混凝土

7、、砂漿是近代出現(xiàn)和使用的土木工程材料(1)鋼材按材質(zhì)分:普通碳素結(jié)構(gòu)鋼、低合金結(jié)構(gòu)鋼按用于不同的工程結(jié)構(gòu)分：鋼結(jié)構(gòu)用鋼：各種型鋼、鋼板、鋼管等鋼筋混凝土工程用鋼：各種鋼筋和鋼絲等鋼結(jié)構(gòu)用鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼：一般結(jié)構(gòu)鋼及工程用熱軋板、管、帶、型、棒材。低合金結(jié)構(gòu)鋼：在普通碳素鋼的基礎(chǔ)上，少量添加若干合金元素而成，在諸如大跨度橋梁、大型柱網(wǎng)構(gòu)架、電視塔、大型廳館中成為主體結(jié)構(gòu)材料。鋼筋混凝土用鋼鋼筋按生產(chǎn)工藝性能和用途分：熱軋鋼筋：熱軋成型，并自然冷卻。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，對(duì)熱軋鋼筋的要求是機(jī)械強(qiáng)度較高，具有一定的塑性、韌性、冷彎性和可焊性。冷加工鋼筋：冷拉、冷拔、冷軋扭。冷拔低碳鋼絲由于經(jīng)過反復(fù)拉拔強(qiáng)化，

8、強(qiáng)度大為提高，但塑性顯著降低，脆性隨之增加，已屬硬鋼類鋼筋。熱處理鋼筋：用熱軋螺紋鋼筋經(jīng)淬火和回火的調(diào)質(zhì)處理而成的，主要用于預(yù)應(yīng)力混凝土。碳素鋼絲 是預(yù)應(yīng)力混凝土專用鋼絲，其特點(diǎn)是強(qiáng)度高、刻痕鋼絲 安全可靠、便于施工鋼絞線 淬火：加熱到基本組織轉(zhuǎn)變溫度（一般900 ）以上，保溫使組織完全轉(zhuǎn)變后放入水和油等冷卻介質(zhì)中快速冷卻。目的是獲得高強(qiáng)度、高硬度不穩(wěn)定組織，為在隨后的回火時(shí)獲得較高的綜合力學(xué)性能。淬火后鋼材的塑性和韌性顯著降低?；鼗穑簩⒋慊鹛幚砗蟮匿摬碾S即進(jìn)行加熱回火處理，加熱溫度在轉(zhuǎn)變溫度以下（一般150650 ）保溫后在空氣中冷卻至室溫。目的是消除淬火產(chǎn)生的溫度應(yīng)力，降低脆性，改善機(jī)械性

9、能等。以上內(nèi)容講10分鐘。（2）水泥 粉狀的水硬性膠凝材料，即加水拌合成塑性漿體，能在空氣和水中凝結(jié)硬化，可將其它材料膠結(jié)成整體。按用途及性能分：通用水泥：硅酸鹽水泥專用水泥：道路水泥，大壩水泥特性水泥：快硬水泥，耐熱耐酸水泥，膨脹水泥按主要水硬性物質(zhì)名稱分：硅酸鹽水泥鋁酸鹽水泥：早強(qiáng)，耐高溫，耐腐蝕磷酸鹽水泥：早強(qiáng)，修補(bǔ)材料硫鋁酸鹽水泥：早強(qiáng)，高強(qiáng)，搶修用，抗凍，抗?jié)B，適用海洋環(huán)境氟鋁酸鹽水泥：早強(qiáng)，高強(qiáng)，搶修用以火山灰性或潛在水硬性材料，以及其他活性材料為主要成分的水泥（3）混凝土（簡寫砼）普通混凝土：由膠結(jié)材料（水泥）、粗骨料（碎石或卵石）、細(xì)骨料（砂）和水拌合，經(jīng)養(yǎng)護(hù)而硬化形成的一種人

10、造石材。砂、石在混凝土中起骨架作用，并抑制水泥的收縮；水泥和水形成水泥漿，包裹在粗細(xì)骨料表面并填充骨料間的空隙。水泥漿體在硬化前起潤滑作用，使混凝土拌合物具有良好工作性能，硬化后將骨料膠結(jié)在一起，形成堅(jiān)強(qiáng)的整體。混凝土的強(qiáng)度等級(jí)一般為C30，C40，C50，C60，C80等國內(nèi)混凝土的抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度常為30-40Mpa，發(fā)達(dá)國家80-100Mpa；抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度約為1.1-1.7MPa按膠凝材料不同：水泥混凝土瀝青混凝土石膏混凝土聚合物混凝土按表觀密度不同：重混凝土普通混凝土輕混凝土按使用功能不同：結(jié)構(gòu)用混凝土道路混凝土水工混凝土耐熱混凝土耐酸混凝土防輻射混凝土按施工工藝不同：碾壓混凝土噴射混凝土

11、泵送混凝土振動(dòng)灌漿混凝土等按空隙率不同：普通混凝土、多孔隙混凝土等； 鋼筋混凝土與預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土為了克服混凝土抗拉強(qiáng)度低的缺陷，將混凝土與其他材料復(fù)合。優(yōu)點(diǎn)：可模性、耐久性、耐火性、整體性都好，能與鋼筋粘結(jié)做成滿足各種強(qiáng)度要求的鋼筋混凝土構(gòu)件或板體；缺點(diǎn)：自重較大、施工復(fù)雜、工序多、工期長、易產(chǎn)生裂縫。預(yù)應(yīng)力技術(shù)：是對(duì)混凝土受拉區(qū)內(nèi)的鋼筋進(jìn)行張拉，利用鋼筋的回縮使混凝土預(yù)先受壓，限制混凝土的變形開裂。與普通混凝土相比，除能提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗裂度和剛度外，還可以提高構(gòu)件的耐久性、節(jié)約材料、減小構(gòu)件截面、減輕結(jié)構(gòu)自重，但施工較為復(fù)雜。 瀝青混凝土按結(jié)合料類型分：普通瀝青混凝土、改性瀝青混凝土按粒徑

12、分：細(xì)粒式瀝青混凝土中粒式瀝青混凝土粗粒式瀝青混凝土按空隙率分：密實(shí)級(jí)配瀝青混合料半開級(jí)配瀝青混合料開級(jí)配瀝青混合料按拌和溫度分：熱拌瀝青混凝土：拌和溫度約160溫拌瀝青混凝土：拌和溫度約120冷拌瀝青混凝土：使用液體瀝青（4）砂漿由膠凝材料、細(xì)骨料和水等材料按適當(dāng)比例配制而成。按膠凝材料不同水泥砂漿石灰砂漿混合砂漿按用途不同砌筑砂漿抹面砂漿防水砂漿其它特種砂漿5. 現(xiàn)代土木工程材料（1）特種混凝土輕骨料混凝土 高層建筑和大跨度橋梁自重較大纖維增強(qiáng)混凝土（簡稱FRC）聚合物混凝土：快硬、高強(qiáng)、抗?jié)B碾壓混凝土：水泥和水用量較少自密實(shí)混凝土：無需振搗，流動(dòng)性、粘聚性良好，澆筑前后不離析、不泌水，使

13、用高性能減水劑和超細(xì)摻合料。播放不超過2分鐘的自密實(shí)混凝土的視頻透明混凝土：摻加玻璃纖維清水混凝土：成型后表面顏色、氣泡、裂縫、平整度、光潔度、耐久性有嚴(yán)格要求（2）特殊瀝青混凝土吸聲瀝青混凝土：多孔吸聲彩色瀝青混凝土：彩色瀝青、彩色集料反光瀝青混凝土：摻加玻璃渣、熒光材料低吸熱瀝青混凝土：摻低吸熱集料、多孔散熱透水瀝青混凝土：多孔（3）防水材料瀝青材料及其制品是土木工程結(jié)構(gòu)中最常用的防水材料，可分為地瀝青（包括天然瀝青和石油瀝青）和焦油瀝青（煤瀝青、木瀝青、頁巖瀝青等）。通常，石油加工廠制備的瀝青不能滿足：在低溫下具有必要的彈性和塑性；在加工和使用條件下具有抗老化能力；與各種礦料和結(jié)構(gòu)表面之

14、間有較強(qiáng)的粘結(jié)力；對(duì)構(gòu)件變形的適應(yīng)性和耐疲勞性。從而使瀝青防水層滲漏嚴(yán)重，使用壽命縮短。為此，通過摻加橡膠、樹脂、礦物填料等改性后，使瀝青性能得以大幅提高。（4）絕熱保溫材料傳統(tǒng)的保溫材料是以提高氣相空隙率，降低導(dǎo)熱系數(shù)和熱導(dǎo)率為主?，F(xiàn)代保溫材料具有導(dǎo)熱系數(shù)低、熱反射率高、層厚薄等特點(diǎn)。主要用于建筑物的墻壁、屋面保溫，熱力設(shè)備及管道的保溫，制冷工程的隔熱等，以及用于瀝青路面的隔熱、隧道內(nèi)瀝青路面的阻燃。（5）吸聲隔聲材料吸聲材料的基本特征是多孔、疏松和透氣。吸聲著眼于使聲源一側(cè)反射聲能要小，由空氣分子的摩擦阻滯，把聲能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?；隔聲則使入射聲源一側(cè)的透射聲能要小，一般隔聲材料面密度越大越好。

15、隨著現(xiàn)代城市的發(fā)展，噪聲已成為一種嚴(yán)重的環(huán)境污染，需要選用適當(dāng)?shù)牟牧蠈?duì)建筑物、城市道路路面進(jìn)行吸聲和隔聲處理。小結(jié)：特殊混凝土、特殊瀝青混凝土和防水、隔音隔熱等功能性材料的使用，使得現(xiàn)代土木工程具有更好的功能或性能，能夠適應(yīng)更加多樣的自然氣候條件。以上內(nèi)容講15分鐘。和學(xué)生一起做，10分鐘。作業(yè)、習(xí)題、思考題、輔導(dǎo)等：1.名詞解釋：土的粒徑、粘性土、砂性土、粉性土、集料、混凝土、瀝青混凝土、土工合成材料、預(yù)應(yīng)力2. 我國公路用土依據(jù)土的顆粒組成特征、土的塑性指標(biāo)和土中有機(jī)質(zhì)的存在情況分為 、 、細(xì)粒土和特殊土。3.公路路基填料的優(yōu)良次序是 、 和粉性土，腐殖土和鹽漬土是不良填料。4.集料的分界

16、粒徑是 mm，路面工程對(duì)集料的 、 、 、 等指標(biāo)有要求。5.混凝土按結(jié)合料類型不同分為 、 、 、 。6.混凝土的力學(xué)特點(diǎn)是？7.瀝青的類型有哪些？8.瀝青混凝土按粒徑分為？按拌合溫度分為？課后小結(jié)：大量運(yùn)用聯(lián)想法、類比法。借助視頻、圖片、板書等手段，將理論概念形象地表達(dá)出來。例如，對(duì)混凝土水化或使用過程產(chǎn)生的裂縫，通過成都某立交橋板底裂縫修補(bǔ)的新聞圖片、丹江口大壩改建過程中發(fā)現(xiàn)的內(nèi)部裂縫及處理過程，使學(xué)生理解在有必要采用新的混凝土的配合比設(shè)計(jì)技術(shù)，或采用新型混凝土。預(yù)應(yīng)力：人的應(yīng)變能力，以外部環(huán)境條件變化為前提，構(gòu)件中的應(yīng)變以外力的施加為前提；預(yù)應(yīng)力鋼筋是為了改善混凝土構(gòu)件-梁的抗彎拉能力，故布置在受拉區(qū)，同時(shí)為了減小混凝土的拉應(yīng)變，對(duì)鋼筋預(yù)先進(jìn)行張拉錨固，這樣在梁受力后混凝土的彎拉應(yīng)變出現(xiàn)得更晚，更好地發(fā)揮鋼筋的作用。如果不對(duì)鋼筋進(jìn)行預(yù)先張拉，只有在梁的底部出現(xiàn)了一定的應(yīng)變后，鋼筋才產(chǎn)生應(yīng)變，鋼筋才受力并發(fā)揮作用。利用先張法預(yù)應(yīng)力技術(shù)的圖片，講解預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的制作過程，幫助學(xué)生理解。根據(jù)學(xué)生的反應(yīng)，把握講解速度和方式，力求通俗易懂。采用類比法，如講授鋼筋熱處理工藝 “淬火、回火”時(shí)，為便于學(xué)生理解，詢問學(xué)生是否見鐵匠打鐵的情形，見過的學(xué)生一般會(huì)回想起來將燒的通紅的鐵條放入涼水中，然后再燒熱鍛打，從而幫助學(xué)