《混凝土工艺学》课程的可视化教学实践

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摘要：通过分析混凝土的制备与施工工艺，结合学生的就业岗位，开设了《混凝土工艺学》课程。在该课程中主要讲授了混凝土搅拌工艺、钢筋工艺、混凝土输送工艺、混凝土密实成型工艺及混凝土养护工艺，并采用了照片、动画及录像等可视化教学手段。结果表明该课程内容利于学生将来的工作，教学手段易于学生对知识点的理解和吸收。

关键词：混凝土；工艺；教学实践

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2012）12-0071-02

随着我国基础设施与城市建设的持续发展，水泥混凝土作为廉价的建筑材料，仍占据了重要的地位。现代建筑与施工的混凝土包括现场浇注与预制两种形式，围绕着这两种建筑方式，混凝土制备与施工工艺经历了从干硬性到流动性直至大流动性混凝土的发展过程；混凝土生产方式经历了现场加工到工厂化的预拌商品混凝土的转变；混凝土的施工技术也经历了从人工操作到全面机械化，以及泵送混凝土及预应力混凝土大量使用的转变。为了适应现代化的技术发展，笔者所在学校的“材料科学与工程专业”下设三个专业方向——材料科学、材料工程及材料应用，其中材料应用主要围绕建筑材料的生产、应用及销售来展开教学。在未设置《混凝土工艺学》之前，该专业方向的专业课包括《建筑结构材料》、《建筑功能材料》、《建筑材料管理》、《建筑材料营销》及《土木工程材料的测试技术原理》等，而现阶段毕业生的择业单位主要为大型土木工程现场实验室检测人员、建筑公司材料销售人员、管理及售后技术服务人员、混凝土搅拌站技术人员、混凝土预制品厂技术人员等。这些工作决定了学生们除了需要掌握大量的混凝土材料的性能、测试原理材料的销售及售后技术服务能力外，还要掌握混凝土的制备工艺和施工技术。为此，笔者所在的西安建筑科技大学于2011年增设了《混凝土工艺学》课程，期望经过该课程的讲授，让学生掌握混凝土的各工艺过程原理、设备及技术要点。截止到目前为止，该课程使用自编讲义已经成功开设了两年，现将该课程的教学实践情况作以下总结。

一、《混凝土工艺学》的授课内容

混凝土的制备与施工工艺过程主要包括混凝土搅拌工艺、钢筋工艺、混凝土输送工艺、混凝土密实成型工艺及混凝土养护工艺。结合学生将来的工作性质和岗位，在各工艺的讲授过程中主要关注以下内容。

1.混凝土搅拌工艺。在混凝土的搅拌工艺中，首先要求掌握混凝土的搅拌原理、搅拌均匀性的评价方法、搅拌均匀性的影响因素、主要搅拌机械的工作原理和构造。在此基础上，结合现在商品混凝土大量生产和应用的特点，重点讲授混凝土搅拌站（楼）的构成、主要组成部分的特点和工作原理，包括搅拌系统、输送系统（水泥、粉煤灰、骨料、水等）、计量系统、控制系统及其他配套设置。通过这些内容的学习，使学生懂得了影响混凝土搅拌均匀性的关键参数、混凝土搅拌机的选择与计算、混凝土搅拌站（楼）的工作原理与配套选型。

2.钢筋工艺。由于钢筋能显著改善混凝土的脆性，混凝土很少单独使用，因此工艺中讲授钢筋工艺是必须的。钢筋工艺中的主要讲授内容包括：钢筋冷加工原理与工艺，钢筋连接种类、原理与工艺，预应力混凝土工艺。其中预应力混凝土是本部分的主要内容，包含了预应力混凝土原理和特点、预应力混凝土对原材料的要求、先张法预应力混凝土施工的原理与工艺过程、后张法预应力混凝土施工的原理与工艺过程、无粘结预应力混凝土施工的原理与工艺过程。通过本部分的学习，学生可掌握施工现场的钢筋冷加工和连接，混凝土预制制品生产（一般采用先张法生产），桥梁等大型工程中的混凝土预制构件的生产（一般为后张法或无粘结法生产）。

3.混凝土输送工艺。由于现在混凝土多采用预拌混凝土合泵送施工，因此混凝土输送工艺中主要讲授的内容为：流变学基本理论，混凝土流变学原理，泵送混凝土的流变学原理，混凝土的主要输送设备（混凝土搅拌运输车、混凝土泵车、混凝土车载泵）的特点与工作原理。通过本部分的学习，学生可掌握混凝土搅拌站和施工现场混凝土质量的分析和调整，输送设备的选择与配备。

4.混凝土密实成型工艺。为了获得密实的混凝土结构，混凝土都需要进行合适的密实成型工艺。本部分主要讲授的内容包括：混凝土密实成型原理，离心密实成型、振动密实成型、真空密实成型、喷射密实成型等工艺的原理和主要参数的选择。通过本部分的学习，学生可掌握预制混凝土生产厂和施工现场的混凝土密实成型方法和关键因素控制。

5.混凝土养护工艺。为了使混凝土的强度能够持续发展，或缩短养护周期而使模具能较快周转，对混凝土制品和现场构件均需要进行合适的养护。通过本部分的学习，学生可掌握现场自然养护混凝土时应注意的问题，预制混凝土生产厂对混凝土进行蒸汽养护和蒸压养护时的工艺参数选择。

二、《混凝土工艺学》的授课方法

考虑到《混凝土工艺学》中涉及到的各种工艺及设备，如采用文字来描述则显得难以理解和接受。为此，笔者在备课的时候，采用了多种可视化的途径，即采用照片、动画和录像等来辅助讲解内容。在授课过程中，各部分均使用了照片。在一些重要环节的讲授过程中，还采用了动画和录像，具体情况如下。

1.混凝土搅拌工艺：采用照片、动画、录像方式讲授，其中搅拌原理采用动画，搅拌的均匀性采用录像。

2.钢筋工艺：采用照片、动画、录像方式讲授，其中冷拉、冷拔、闪光对焊等采用录像，先张法施工原理、后张法施工原理与设备采用动画讲解。

3.混凝土输送工艺：采用照片、动画、录像方式讲授，其中混凝土泵的工作原理采用动画，混凝土的泵送采用录像讲解。

4.混凝土密实成型工艺：采用照片和录像方式讲解，其中离心、振动密实成型采用录像讲解。

5.混凝土养护工艺：采用照片讲解。

三、《混凝土工艺学》的授课效果

在2011年和2012年《混凝土工艺学》课程讲授完毕之后，均组织了座谈会，主要讨论的问题是该课程的教学内容是否合理，是否能满足将来工作的实际需要，可视化教学的效果是否良好等。

同学们结合认识实习和生产实习在混凝土搅拌站、建筑施工现场及混凝土制品厂的所见所闻，对该课程的教学作了以下评价。

1.该课程抓住了混凝土制备和施工的重要工艺环节，讲授的工艺原理易于理解，并有利于用来分析工程实际问题。

2.教学内容贴近实际应用，与混凝土的技术发展程度相同步，利于同学们将来在工作岗位上发挥自己的才能。

3.采用的可视化教学模式，利用了照片、动画及录像片段，直观、易于理解和消化的特点，提高了同学们的学习兴趣，使教学目的更容易实现。

《混凝土工艺学》课程内容紧扣混凝土制备工艺与施工技术的最新发展，采用易于知识理解和吸收的可视化教学模式，将混凝土制备与施工的主要工艺过程进行了重点讲解，不仅收到了较好的教学效果，而且对学生的就业和将来的工作也有很好的影响。

参考文献：

[1]文梓芸，钱春香，杨长辉.混凝土工程与技术[M].武汉：武汉理工大学出版社，2004.

[2]庞强特.混凝土制品工艺学[M].武汉：武汉理工大学出版社，1990.

基金项目：论文受“西安建筑科技大学教育教学改革面上项目”支持

作者简介：李国新（1975-），男，湖北汉川人，博士，副教授。