《新型工程材料》課程教學(xué)大綱一、課程簡介現(xiàn)了顯著拓展與提升，新技術(shù)與新工藝不斷涌現(xiàn)。以水泥混凝土為例，它已從單一的承重材料演化為多功能復(fù)合體系，其應(yīng)用涵蓋核輻射屏蔽、道路融冰化雪、能量采集與存儲，甚至通過自感知實(shí)現(xiàn)自我調(diào)節(jié)與自我修復(fù)。展望未來，在“雙碳”戰(zhàn)略與高質(zhì)量發(fā)展要求的引領(lǐng)下，工程材料將在綠色低碳、循環(huán)利用、智慧建材等方面發(fā)揮更加重要的作用，為“美麗中國”建設(shè)和新質(zhì)生產(chǎn)力培育提供堅(jiān)實(shí)支撐。當(dāng)代建材工業(yè)正在經(jīng)歷由“高速度發(fā)展”向“高質(zhì)量發(fā)展”的轉(zhuǎn)型，低碳、節(jié)能、環(huán)保與高性能已成為核心理念，新材料、新工藝與數(shù)字化智能技術(shù)的廣泛應(yīng)用正在深刻改變工程實(shí)踐。因此，本課程目的在于幫助學(xué)生在掌握傳統(tǒng)材料基本理論與性能的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)了解新型工程材料的發(fā)展前沿，使其具備面向現(xiàn)代工程的一體化思維與創(chuàng)新能力。本課程的主要內(nèi)容：工程材料的發(fā)展歷史、材料的基本性質(zhì)、建筑鋼材、建筑涂料、建筑塑料、水泥及輔助膠凝材料、混凝土用骨料、混凝土用化學(xué)外加劑、現(xiàn)代混凝土、智能混凝土、防輻射混凝土，以及裝配式混凝土建筑技術(shù)和3D打印混凝土建筑技術(shù)。本課程的教學(xué)目的：本課程的目標(biāo)不僅在于使學(xué)生能夠依據(jù)工程特征與性能需求，合理選擇并正確使用工程材料，更希望培養(yǎng)學(xué)生面向未來的創(chuàng)新意識，鼓勵(lì)其在實(shí)踐中探索新材料的研發(fā)與改進(jìn)路徑。課程同時(shí)注重學(xué)生批判性思維與跨學(xué)科視野的養(yǎng)成，為后續(xù)相關(guān)專業(yè)課程及工程應(yīng)用奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。本課程的思政切入點(diǎn)：高質(zhì)量基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要保證，工程材料，特別是新型工程材料作為基礎(chǔ)建設(shè)必不可少的前提，在中華民族偉大復(fù)興過程中發(fā)揮著不可替代的作用，因此在介紹新型工程材料時(shí)，可結(jié)合大國重器（嫦娥六號、月壤3D打?。?，大國基建（港珠澳大橋、三峽工程、白鶴灘水電站等），提升學(xué)生的民族自豪感和自尊心的同時(shí)，樹立正確的價(jià)值觀，使新一代青年明白身上所擔(dān)負(fù)的重任，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力和學(xué)習(xí)熱情，鼓勵(lì)學(xué)生做一個(gè)愛黨愛國的人，為走上工作崗位樹立良好的開端。本課程建議學(xué)時(shí)：36學(xué)時(shí)。教學(xué)內(nèi)容與要求序號章節(jié)知識點(diǎn)思政融入點(diǎn)要求學(xué)時(shí)1緒論建筑材料的發(fā)展史講解中，以布達(dá)拉宮、故宮等宏偉的我國古代建筑，樹立文化自信；以再生骨料的使用，我國建筑材料的綠色轉(zhuǎn)型，展現(xiàn)負(fù)責(zé)任大國的正面形象。C1建材領(lǐng)域的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)A建筑材料的環(huán)境影響評價(jià)以我國“碳達(dá)峰、碳中和”雙碳目標(biāo)為切入點(diǎn)，結(jié)合正在構(gòu)建的綠色建材評價(jià)體系，從環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域出發(fā)，樹立民族自豪感。B前沿應(yīng)用和發(fā)展方向以張吉懷鐵路酉水大的國產(chǎn)新型鋼材、北京大興國際機(jī)場的國產(chǎn)新型涂料、港珠澳大橋所使用的國產(chǎn)新型塑料模具、北京建筑大學(xué)首座全集配再生混凝土建筑、白鶴灘水電站所使用的國產(chǎn)高抗裂高耐久水工低熱水泥混凝土及成套應(yīng)用技術(shù)等新型建筑材料，樹立學(xué)生的產(chǎn)業(yè)自信。以火神山、雷神山所用裝配式建筑，體現(xiàn)了中國的抗疫速度，體現(xiàn)中華民族萬眾一心的理念。B2材料的基本性質(zhì)基本組成、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造講解材料的構(gòu)造時(shí)，引入“秦磚漢瓦”的制作工藝以及糯米灰漿在古代建筑中的應(yīng)用，展現(xiàn)中華文明在材料科學(xué)領(lǐng)域的深厚積淀。同時(shí)，鼓勵(lì)同學(xué)們從傳統(tǒng)材料中汲取靈感，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代材料技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展。B2材料的性質(zhì)從“基建強(qiáng)國”戰(zhàn)略切入：材料強(qiáng)度、耐久性關(guān)乎百年工程安全，折射國家科技自立與民族復(fù)興使命，培養(yǎng)學(xué)生“大國工匠”責(zé)任感。A建筑材料的耐久性以港珠澳大橋120年設(shè)計(jì)使用壽命的實(shí)現(xiàn)，說明我國在工程建設(shè)領(lǐng)域的國際領(lǐng)先地位。A3建筑鋼材鋼的生產(chǎn)與分類以我國高品質(zhì)特殊鋼冶金與制備國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室富氫低碳冶煉熱模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)為例，說明我國在新型鋼鐵制備工業(yè)方面的領(lǐng)先地位。B3建筑鋼材的主要技術(shù)性能以我國第一艘自主建造的極地科學(xué)考察破冰船，也是全球第一艘采用船艏、船艉雙向破冰技術(shù)的極地科考破冰船—雪龍2號極地考察船為例，用“破冰自如”的硬核材料講好中國智造故事，樹立民族自信。B建筑鋼材的品種與選用以鳥巢所使用自主產(chǎn)權(quán)Q460E-Z35高強(qiáng)度鋼材，國家游泳中心所使用國產(chǎn)Q420C高強(qiáng)度鋼材為例，用自主鋼撐起奧運(yùn)地標(biāo)，彰顯中國材料硬核自信。A鋼材防火與防銹以拉林鐵路藏木雅魯藏布江特大橋采用的國產(chǎn)采用了Q345qENH和Q420qENH免涂裝耐候鋼為例，以百年免漆守護(hù)雪域生態(tài)，彰顯中國材料自立自強(qiáng)與綠色基建擔(dān)當(dāng)。C4建筑涂料墻面涂料以北京奧運(yùn)會主體育場“鳥巢”、青藏鐵路、杭州灣跨海大橋等所用國產(chǎn)氟樹脂建筑涂料為例，見證中國材料自立自強(qiáng)，激揚(yáng)民族自信與綠色擔(dān)當(dāng)。A3地坪涂料以北京奧運(yùn)會水立方泡泡吧聚氨酯藝術(shù)地坪為例，零溶劑、高耐磨、十年如新，用中國材料點(diǎn)亮綠色奧運(yùn)，堅(jiān)定民族自信與美麗中國使命感。B防水涂料以“港珠澳大橋海底隧道防水工程”為例，其采用多道和防水涂料體系，才能達(dá)到120年的設(shè)計(jì)使用壽命。性能的巨大的提升，是千百次的試驗(yàn)驗(yàn)證的，體現(xiàn)的“精益求精，追求卓越”的工匠精神，也啟示學(xué)生技術(shù)創(chuàng)新沒有捷徑，唯有腳踏實(shí)地。B功能性建筑涂料公安部四川消防研究所等單位所研發(fā)的多個(gè)超薄型防火涂料品種，遠(yuǎn)銷海外，在巴基斯坦核電站、斐濟(jì)體育館、緬甸沙倫基紡織廠等項(xiàng)目得到了廣泛應(yīng)用，講好中國科技守護(hù)全球安全的責(zé)任與自信。B5建筑塑料塑料管材我國塑料制品摻量2010超過美國躍居世界第一位，到2024年我國產(chǎn)量更是達(dá)到7707.6萬t，塑料用量的躍升折射了人民生活水平與國家制造實(shí)力同步攀升。B2塑料門窗以20世紀(jì)80年代中后期，國產(chǎn)塑鋼門窗就已經(jīng)安裝在了南極長城考察站和中山考察站，用中國材料挺起極地科考脊梁，樹立民族自信。C塑料地板以北京大興新機(jī)場南航運(yùn)行控制中心PVC地板，國家體育場仰山河旁人行步道的國產(chǎn)木塑地板為例，用綠色耐久材料擦亮“雙奧之城”名片，彰顯中國智造自信與美麗中國擔(dān)當(dāng)。C塑料壁紙介紹一些融合了傳統(tǒng)文化元素的塑料壁紙?jiān)O(shè)計(jì)，如中國傳統(tǒng)紋樣、傳統(tǒng)色彩等在壁紙中的應(yīng)用，讓學(xué)生了解到裝飾材料也可以成為傳承和弘揚(yáng)民族文化的重要載體。鼓勵(lì)學(xué)生在今后的設(shè)計(jì)和應(yīng)用中，善于挖掘和融入文化元素，使產(chǎn)品更具文化底蘊(yùn)和獨(dú)特的藝術(shù)魅力，增強(qiáng)民族自豪感和文化認(rèn)同感。C新型建筑塑料我國企業(yè)獨(dú)立承建了巴西費(fèi)拉茲司令南極科學(xué)考察站落成，該科考站的外包絡(luò)板材，采用便是我國企業(yè)自主研制的220mm厚度金屬面硬質(zhì)聚異氰脲酸酯外墻夾芯板。A6水泥及輔助膠凝材料通用硅酸鹽水泥1949年我國水泥產(chǎn)量才僅為66萬t，而2002年則達(dá)到了7億t，2023年產(chǎn)量更是達(dá)到了20.23億t，現(xiàn)如今我國水泥產(chǎn)量已多年位居世界首位。A4特種水泥鐵鋁酸鹽水泥等我國擁有完整知識產(chǎn)權(quán)的特種水泥。A輔助膠凝材料對于粉煤灰等工業(yè)固廢作為輔助膠凝材料的使用，改善了我國的生態(tài)環(huán)境，踐行了習(xí)總書記的“綠水青山就是金山銀山”的理念。A水泥的問題和發(fā)展方向以“粉煤灰是白天鵝還是丑小鴨”為題，引導(dǎo)學(xué)生們使用辯證的方法對問題進(jìn)行分析。A7混凝土用骨料骨料的堿活性及含水狀態(tài)、拌合與養(yǎng)護(hù)用水強(qiáng)調(diào)骨料的堿活性及含水狀態(tài)、拌合與養(yǎng)護(hù)用水的質(zhì)量等細(xì)節(jié)，會影響土木工程的質(zhì)量和安全。讓學(xué)生認(rèn)識到在實(shí)際工程中，作為專業(yè)的技術(shù)人員，必須嚴(yán)格把控這些關(guān)鍵環(huán)節(jié)，以確保工程的結(jié)構(gòu)安全和耐久性。就像在講述堿活性骨料可能導(dǎo)致混凝土膨脹開裂，從而影響建筑物整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性時(shí)，可以讓學(xué)生明白如果在工程選材和施工過程中忽視了對骨料堿活性的檢測與控制，就可能給整個(gè)工程帶來巨大的安全隱患，甚至?xí)?dǎo)致坍塌等嚴(yán)重后果，由此培養(yǎng)學(xué)生的責(zé)任意識。A2技術(shù)指標(biāo)和檢測方法我國自主研發(fā)的條形孔篩，可以簡單快速地評價(jià)骨料粒形的不規(guī)則程度。A8混凝土用外加劑高效減水劑和高性能減水劑中國國際絲路中心大廈建設(shè)過程，使用國產(chǎn)減水劑達(dá)到了國內(nèi)混凝土最快澆筑速度，36小時(shí)澆筑3.18萬立方米的記錄。A2常用外加劑技術(shù)以中國外加劑產(chǎn)業(yè)逆襲為例，21世紀(jì)初，日本等國外企業(yè)壟斷高端減水劑市場，B外加劑復(fù)配方法與有關(guān)問題C新型功能性化學(xué)外加劑我國自主研發(fā)的混凝土減蒸劑，在泰州大橋等重點(diǎn)工程開始進(jìn)行應(yīng)用。A9現(xiàn)代混凝土新拌混凝土性能天津117大廈一泵到頂最大高度596.5m，混凝土實(shí)際泵送高度可達(dá)到了621m，A5混凝土的力學(xué)性能廣州新世界增城發(fā)展中心項(xiàng)目，C130超高強(qiáng)機(jī)制砂混凝土，強(qiáng)度超過花崗巖。A混凝土的變形A混凝土的耐久性港珠澳大橋設(shè)計(jì)使用壽命120年。A混凝土的質(zhì)量控制與強(qiáng)度評定A混凝土的配合比設(shè)計(jì)我國提出的高性能混凝土(HPC)配合比設(shè)計(jì)新方法——全計(jì)算法。A高性能混凝土的技術(shù)要點(diǎn)及工程實(shí)例吳中偉院士提出的中心質(zhì)假說，引出院士“愛祖國、惜寸陰”的故事，公派留學(xué)時(shí)表示：我此去非為個(gè)人名利，志在學(xué)習(xí)國外的先進(jìn)技術(shù)，以期改變祖國落后的工業(yè)而貌。激勵(lì)同學(xué)們在國外學(xué)習(xí)后，回國報(bào)效。B10智能混凝土自感應(yīng)混凝土清華大學(xué)王強(qiáng)課題組研發(fā)的新型導(dǎo)電混凝土作為輸電桿塔的接地電極，在青海西寧市小寨330kV輸變電工程（曹家堡-杏園π入小寨變線路工程）做了試點(diǎn)工程，助力了我國特高壓技術(shù)。B2自調(diào)節(jié)混凝土B自修復(fù)混凝土B智能混凝土的發(fā)展趨勢C11防輻射混凝土電離輻射與物質(zhì)的相互作用實(shí)例宣傳于敏、朱光亞等兩彈一星元?jiǎng)讉儫釔圩鎳?、無私奉獻(xiàn)，自力更生、艱苦奮斗，大力協(xié)同、勇于登攀的精神。B3電離輻射的衰減機(jī)制C防輻射混凝土的原材料廢棄CRT等有害固體廢棄物等作為防輻射混凝土原料，對廢棄物的合理利用減少了廢棄物對環(huán)境的污染，同時(shí)也降低了生產(chǎn)成本，符合可持續(xù)發(fā)展理念。借此引導(dǎo)學(xué)生樹立環(huán)境保護(hù)意識，在今后的工程實(shí)踐中積極尋求資源的循環(huán)利用。A防輻射混凝土的配合比設(shè)計(jì)A防輻射混凝土的質(zhì)量控制A防輻射混凝土工程案例以海南昌江核電廠、浙江三澳核電站、武漢協(xié)和醫(yī)院質(zhì)子中心等超級工程，以大國重器引起學(xué)生們的民族自豪感。B12第12章裝配式混凝土常用構(gòu)件及連接方式A3裝配式混凝土建筑的項(xiàng)目運(yùn)作流程火神山、雷神山采用了裝配式的建筑形式，僅用了10天左右雙雙落成，是黨領(lǐng)導(dǎo)下社會主義集中力量辦大事的政治優(yōu)勢，是這政治優(yōu)勢下凝聚的全社會的合力和眾志成城。A預(yù)制混凝土構(gòu)件的生產(chǎn)A預(yù)制混凝土構(gòu)件的質(zhì)量控制C新技術(shù)及行業(yè)發(fā)展趨勢B13混凝土3D打印技術(shù)混凝土3D打印原理A4混凝土3D打印技術(shù)進(jìn)展在3D打印混凝土的制備過程中，通過精確控制材料的用量和形狀，能夠?qū)崿F(xiàn)資源的高效利用，符合可持續(xù)發(fā)展的理念，也體現(xiàn)了對資源的尊重和珍惜。借此教育學(xué)生在工程實(shí)踐中樹立資源節(jié)約意識，合理規(guī)劃和使用材料，提高資源利用效率，減少浪費(fèi)。B3D打印混凝土材料A混凝土3D打印裝備B混凝土3D打印建造工藝中國建材總院研發(fā)的“基于3D打印混凝土的自動(dòng)縱向配筋技術(shù)”獲得國際金獎(jiǎng)，體現(xiàn)了我國在3D打印領(lǐng)域的創(chuàng)新能力和技術(shù)實(shí)力，有助于增強(qiáng)學(xué)生的民族自豪感和自信心，同時(shí)也激勵(lì)他們?yōu)樘嵘覈趪H建筑領(lǐng)域的競爭力而努力學(xué)習(xí)和創(chuàng)新。B3D打印混凝土的未來趨勢與展望我國探月工程的嫦娥六號，首次實(shí)施月球背面采樣返回?；谖覀冏约翰杉脑氯?，中國科學(xué)院太空制造技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室利用立體光刻3D打印技術(shù)，成功成型并燒結(jié)得到性能優(yōu)異的月壤結(jié)構(gòu)件。C其中，要求：A-掌握；B-熟悉；C-了解主要教學(xué)方法本課程作為智能建造專業(yè)的核心課程，概念豐富、實(shí)踐性強(qiáng)，既強(qiáng)調(diào)理論掌握，更要注重工程應(yīng)用。為此，宜采取“課前自主學(xué)習(xí)—課堂啟發(fā)互動(dòng)—案例分析與實(shí)驗(yàn)實(shí)踐”相結(jié)合的綜合性教學(xué)模式，充分利用現(xiàn)代信息化與智慧教學(xué)手段，從而實(shí)現(xiàn)知識傳授、能力培養(yǎng)與價(jià)值引領(lǐng)的多維融合。同時(shí)，課程宜進(jìn)行“課程思政”的全程貫穿，使專業(yè)教育與家國情懷培育同向同行。（一）知識傳授（1）案例驅(qū)動(dòng)教學(xué)：通過典型工程案例與理論知識點(diǎn)相結(jié)合，踐行“學(xué)以致用”的教學(xué)理念，既強(qiáng)化學(xué)生的現(xiàn)實(shí)感知，又提升學(xué)習(xí)趣味性與知識吸收深度。（2）結(jié)構(gòu)—性能—應(yīng)用的系統(tǒng)學(xué)習(xí)：針對新型工程材料品種多樣、性質(zhì)復(fù)雜的特點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生從組成與結(jié)構(gòu)入手，理解其性能特征及應(yīng)用要求，并結(jié)合實(shí)驗(yàn)操作，加深對材料內(nèi)在機(jī)理的把握，避免機(jī)械記憶。（3）比較與綜合方法：引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中掌握不同材料的差異性與共性規(guī)律，認(rèn)識材料性能的動(dòng)態(tài)性與可演化性，從而形成系統(tǒng)化和開放性的材料觀。（4）實(shí)驗(yàn)與匯報(bào)交流：設(shè)計(jì)性與探究性實(shí)驗(yàn)貫穿教學(xué)全過程，學(xué)生以小組形式完成實(shí)驗(yàn)并進(jìn)行成果匯報(bào)與討論。教師通過點(diǎn)評與引導(dǎo)，促進(jìn)師生、生生互動(dòng)，強(qiáng)化學(xué)生的表達(dá)能力、批判性思維與團(tuán)隊(duì)合作精神。（二）能力培養(yǎng)以“學(xué)生為中心”為核心理念，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)課堂“單向傳遞”為“雙向互動(dòng)”，