《水泥質(zhì)量控制》課程教案——水泥比表面積的測定（透氣法）一、基本信息課程名稱：水泥質(zhì)量控制授課章節(jié)：水泥物理性能檢測——水泥比表面積的測定授課內(nèi)容：透氣法測定水泥比表面積授課對象：材料科學(xué)與工程、無機(jī)非金屬材料工程等相關(guān)專業(yè)學(xué)生授課時(shí)長：45分鐘（理論20分鐘+實(shí)操25分鐘）授課教師：授課類型：理論+實(shí)踐一體化課二、教學(xué)目標(biāo)（一）知識(shí)目標(biāo)理解水泥比表面積的定義及表征意義，掌握其對水泥水化速度、強(qiáng)度發(fā)展的影響。掌握透氣法測定水泥比表面積的基本原理（勃氏法核心原理：氣體透過多孔材料的泊肅葉定律）。熟悉透氣法測定所需儀器設(shè)備、試劑材料及操作流程。掌握比表面積計(jì)算方法及結(jié)果判定標(biāo)準(zhǔn)。（二）能力目標(biāo)能獨(dú)立完成透氣儀的組裝、調(diào)試及操作。能規(guī)范完成水泥試樣的稱量、裝填、搗實(shí)等操作。能準(zhǔn)確讀取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并進(jìn)行計(jì)算，分析實(shí)驗(yàn)誤差來源。能根據(jù)測定結(jié)果判斷水泥比表面積是否符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。（三）素質(zhì)目標(biāo)培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)態(tài)度和規(guī)范的操作習(xí)慣，樹立質(zhì)量控制意識(shí)。增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，能在小組實(shí)操中高效配合完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)。培養(yǎng)問題解決能力，能針對實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的異?，F(xiàn)象分析原因并提出解決措施。了解水泥性能檢測在工程質(zhì)量控制中的重要性，強(qiáng)化責(zé)任意識(shí)。三、教學(xué)重難點(diǎn)（一）教學(xué)重點(diǎn)透氣法測定水泥比表面積的核心原理。實(shí)驗(yàn)操作流程（試樣準(zhǔn)備、儀器組裝、數(shù)據(jù)讀?。?。比表面積的計(jì)算方法及結(jié)果判定。（二）教學(xué)難點(diǎn)泊肅葉定律在透氣法中的應(yīng)用理解。試樣裝填的均勻性與搗實(shí)程度對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響控制。實(shí)驗(yàn)過程中誤差來源的分析與消除。四、教學(xué)方法與手段理論講授法：系統(tǒng)講解比表面積定義、測定原理、儀器設(shè)備及操作要點(diǎn)，結(jié)合PPT課件突出重點(diǎn)。演示法：通過視頻或現(xiàn)場演示透氣儀操作流程、試樣裝填方法，規(guī)范學(xué)生操作動(dòng)作。實(shí)操指導(dǎo)法：學(xué)生分組實(shí)操，教師巡回指導(dǎo)，及時(shí)糾正不規(guī)范操作，解答疑問。問題導(dǎo)向法：提出“為什么試樣裝填不均會(huì)影響結(jié)果？”“如何減少實(shí)驗(yàn)誤差？”等問題，引導(dǎo)學(xué)生思考。多媒體輔助：利用PPT、實(shí)驗(yàn)操作視頻、動(dòng)畫等資源，直觀展示實(shí)驗(yàn)原理與操作過程。五、教學(xué)準(zhǔn)備（一）教師準(zhǔn)備制作PPT課件（包含理論知識(shí)、操作流程、注意事項(xiàng)等）。準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)操作視頻、原理動(dòng)畫等輔助教學(xué)資源。檢查并調(diào)試實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備，確保其正常運(yùn)行。準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)試劑與材料，提前分組擺放。制定實(shí)驗(yàn)評分標(biāo)準(zhǔn)及任務(wù)單。（二）學(xué)生準(zhǔn)備預(yù)習(xí)水泥比表面積相關(guān)知識(shí)，了解透氣法基本原理。閱讀實(shí)驗(yàn)操作指導(dǎo)書，熟悉操作流程及注意事項(xiàng)。準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)記錄本、筆等學(xué)習(xí)用品。（三）儀器與試劑準(zhǔn)備儀器設(shè)備：勃氏透氣儀（包括透氣圓筒、壓力計(jì)、抽氣裝置等）、電子天平（精度0.001g）、烘干箱、干燥器、搗棒、漏斗、藥勺等。試劑與材料：水泥試樣（經(jīng)烘干并冷卻至室溫）、壓力計(jì)液體（常用蒸餾水或甘油）、標(biāo)準(zhǔn)砂（校準(zhǔn)用）。六、教學(xué)過程（一）導(dǎo)入新課（5分鐘）提問引導(dǎo)：“同學(xué)們，我們之前學(xué)習(xí)過水泥的強(qiáng)度、凝結(jié)時(shí)間等性能，這些性能與水泥的哪個(gè)微觀指標(biāo)密切相關(guān)呢？”“為什么不同細(xì)度的水泥強(qiáng)度發(fā)展速度不同？”總結(jié)導(dǎo)入：水泥比表面積是表征水泥細(xì)度的重要指標(biāo)，直接影響水泥的水化速度、凝結(jié)時(shí)間和強(qiáng)度發(fā)展。掌握比表面積的測定方法，是水泥質(zhì)量控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。今天我們就來學(xué)習(xí)采用透氣法測定水泥比表面積。（二）理論講授（20分鐘）水泥比表面積的定義與意義（5分鐘）

定義：單位質(zhì)量水泥顆粒所具有的總表面積，單位為cm2/g或m2/kg。意義：比表面積越大，水泥顆粒越細(xì)，與水接觸面積越大，水化反應(yīng)越快，早期強(qiáng)度越高，但后期強(qiáng)度增長可能放緩，且需水量增加，易產(chǎn)生收縮裂縫。因此，需嚴(yán)格控制水泥比表面積在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。透氣法測定原理（7分鐘）

核心原理：基于泊肅葉定律，即氣體在壓力差作用下，透過由水泥顆粒裝填而成的多孔層時(shí)，其透過速度與氣體粘度、壓力差、透氣層厚度、透氣層截面積及顆粒比表面積等因素相關(guān)。簡化原理：在一定條件下，通過測定一定體積的氣體透過水泥試樣層所需時(shí)間，計(jì)算出水泥的比表面積。當(dāng)使用標(biāo)準(zhǔn)砂校準(zhǔn)儀器后，可通過對比試樣與標(biāo)準(zhǔn)砂的透氣時(shí)間，得出水泥比表面積。動(dòng)畫演示：通過動(dòng)畫展示氣體透過試樣層的過程，幫助學(xué)生理解原理。儀器設(shè)備與試劑（3分鐘）

展示勃氏透氣儀實(shí)物及結(jié)構(gòu)圖，介紹各部件（透氣圓筒、壓力計(jì)、抽氣裝置）的作用。介紹電子天平、烘干箱等輔助儀器的精度要求及使用注意事項(xiàng)。說明水泥試樣、壓力計(jì)液體、標(biāo)準(zhǔn)砂等材料的準(zhǔn)備要求。操作流程與注意事項(xiàng)（5分鐘）

簡要梳理操作流程：試樣準(zhǔn)備→儀器組裝→試樣裝填→搗實(shí)→透氣測試→數(shù)據(jù)記錄→計(jì)算結(jié)果。強(qiáng)調(diào)關(guān)鍵注意事項(xiàng)：試樣需烘干冷卻、裝填均勻搗實(shí)、儀器密封良好、讀數(shù)準(zhǔn)確等。（三）實(shí)操演示與指導(dǎo)（25分鐘）分組安排：將學(xué)生分為4-5組，每組3-4人，明確小組分工（稱量員、裝填員、操作員、記錄員）。操作演示（5分鐘）：

播放實(shí)驗(yàn)操作視頻，或教師現(xiàn)場演示關(guān)鍵步驟（試樣稱量、裝填、搗實(shí)、儀器密封、透氣測試、數(shù)據(jù)讀?。Ｖ攸c(diǎn)演示試樣裝填方法：將水泥試樣通過漏斗裝入透氣圓筒，用搗棒均勻搗實(shí)（搗實(shí)次數(shù)固定），確保試樣層高度一致、無空隙。學(xué)生實(shí)操（15分鐘）：

學(xué)生按小組完成實(shí)驗(yàn)操作，教師巡回指導(dǎo)，及時(shí)糾正不規(guī)范操作（如稱量誤差、裝填不均、儀器密封不嚴(yán)等）。指導(dǎo)學(xué)生準(zhǔn)確記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（試樣質(zhì)量、透氣時(shí)間、環(huán)境溫度等）。鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、討論問題，教師適時(shí)解答。數(shù)據(jù)整理（5分鐘）：

指導(dǎo)學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算水泥比表面積，給出計(jì)算公式：

S=S×√(t/t)×√(ρ/ρ)其中：S為水泥比表面積；S為標(biāo)準(zhǔn)砂比表面積；t為水泥試樣透氣時(shí)間；t為標(biāo)準(zhǔn)砂透氣時(shí)間；ρ為水泥密度；ρ為標(biāo)準(zhǔn)砂密度。提醒學(xué)生注意單位統(tǒng)一，計(jì)算過程保留適當(dāng)小數(shù)位數(shù)。（四）課堂小結(jié)與答疑（5分鐘）小結(jié)內(nèi)容：

回顧水泥比表面積的定義與意義。梳理透氣法測定的核心原理、操作流程及關(guān)鍵注意事項(xiàng)。強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算的準(zhǔn)確性及結(jié)果判定的重要性。答疑解惑：解答學(xué)生在理論學(xué)習(xí)和實(shí)操過程中遇到的疑問，針對共性問題進(jìn)行重點(diǎn)講解。七、課后作業(yè)與拓展（5分鐘）完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告：包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理、儀器試劑、操作步驟、數(shù)據(jù)記錄與計(jì)算、結(jié)果分析、誤差來源討論等內(nèi)容。思考拓展：“除了透氣法，還有哪些測定水泥比表面積的方法？它們的原理有何不同？”“水泥比表面積過大或過小，對混凝土性能會(huì)產(chǎn)生哪些影響？”預(yù)習(xí)下一節(jié)內(nèi)容：水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量的測定。八、教學(xué)評價(jià)過程性評價(jià)（60%）：包括課堂互動(dòng)參與度、實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范性、小組協(xié)作表現(xiàn)、數(shù)據(jù)記錄完整性等。結(jié)果性評價(jià)（40%）：以實(shí)驗(yàn)報(bào)告的完整性、準(zhǔn)確性、分析深度為依據(jù)進(jìn)行評分。針對學(xué)生實(shí)操中存在的問題