土木工程材料论文范文精选

1研究现状

1.1国内外研究现状

国外对碳纤维复合材料的研究起步比较早。结合研究需要成立了相应的碳纤维复合材料研究协会，制订了相应的测量标准、实施规范、检测标准、施工规程等，制订了研究发展方向，加大经碳纤维复合材料再实际中的应用研究，经过多年的研究，目前国外发达国家已经有较为成熟的碳纤维复合材料理论、研究体系和研究成果，并且通过实验性应用获得了第一手资料，通过大量实验已经有了一定的应用实例。目前由于碳纤维复合材料特有的可根据工程需要加工成各种织物材料，满足工程需要，而且织物表现出很高的强度的特点，因此碳纤维复合材料大量应用在房屋建筑工程的加固工程中、桥梁工程等的加固、维修和保养上。从研究现状来看，我国对碳纤维复合材料的研究起步比较晚，缺少系统化、本土化的研究体系，主要理论和研究标准、方法借鉴先进国家的研究成果，缺少实际使用经验的搜集和整理，施工规范上过于依赖国外成熟经验，缺少本土化的实践经验和研究体系，研究方向主要集中碳纤维增强聚合物片材加固和修复钢筋混凝土结构，而且应用也比较成熟。例如采用碳纤维增强聚合物片材对上海财经大学24m跨度的木结构进行加固，采用碳纤维布对天安门城楼上的大型木柱进行加固[1]；等等。单丽萍《碳纤维布在建筑结构加固中的施工措施浅析》（民营科技2012.8）研究指出，碳纤维增强聚合物加固技术是一种新型高效的土木工程加固修复技术，具有质量轻、强度高强、施工简单等优点。并对碳纤维布在加固和维护建筑结构中的施工措施进行分析，之处随着对新材料碳纤维(CFRP)的研究的深入，用CFRP取代钢板作为外贴对建筑物进行加固是一种必然趋势。并现针对碳纤维加固的原理、依据、前提进行了探讨，并对施工工艺进行了简要的论述。张勇《CFRP加固混凝土梁的冻融试验研究》（河北建筑工程学院学报2012.1），碳纤维(CFRP)虽然在加固工程中已得到广泛应用，但其长期的加固性能尚未得到证实。尤其在我国北方较寒冷地区，因此研究冻融循环对碳纤维加固的混凝土构件的影响。试验研究显示碳纤维基本能够满足寒冷地区的加固要求。舒亚《码头改造工程中碳纤维加固技术的运用》（水利建设与管理2014.3）一文中研究指出：伴随着材料研究的深入，混凝土结构的加固技术也日益提高，结合工程实例，阐述在码头改造工程中如何将碳纤维加固技术运用到水工结构物的主要受力构件，为码头水工结构物的加固修复带来新的举措，保障了码头水工建筑物的安全。整体上来说，碳纤维复合材料在土木工程中的使用研究目前基本集中在混凝土结构的修复和加固上，相信随着研究的深入，碳纤维加固技术在土木工程结构的运用日益广泛。

1.2最新研究进展和趋势

日本开发研制成功一种带有铝合金接头碳纤维聚合卷管。研究发现这种聚合卷管具有高效的结构体系，在实际应用中可以获得特殊的建筑效果[1]。也有学者提出利用碳纤维优良的导电性，通过相应手段监测碳纤维复合材料加固部位导电性能的变化情况，实现对对土木建筑物或桥梁等的无创口健康监测和诊断，而目前利用碳纤维优良的导电性，实现对建筑结构的实时监测应用研究不多，郑立霞《局部叠层碳纤维水泥基材料的应变电阻效应研究》（四川大学学报(工程科学版)2011.2）研究指出利用不同将碳纤维所具有的特有的导电特性，将不同碳纤维取代钢筋加入普通混凝土中，普通混凝土便成为具有自诊断功能特性的智能混凝土。利用这些功能特性可望实现土木工程结构和基础设施的健康监测。并通过实验研究局部叠层碳纤维取代钢筋形成的三点弯曲梁在单调和循环拉应力作用下电阻的变化规律，分析了局部叠层碳纤维水泥基材料的应变-电阻效应，在此基础上进行横向对比，实验结果表明，局部叠层碳纤维水泥基材料的应变灵敏系数是连续碳纤维水泥基材料应变灵敏系数的近23倍，但稳定性要差一些；局部叠层碳纤维水泥基材料的电阻和拉伸应变成正比例，因此利用这一特性把可望把局部叠层碳纤维用于土木工程，便于实现在结构和基础设施的健康监测。

2碳纤维复合材料在构件承载力不足的情况下的应用

虽然在土木工程施工过程中在施工阶段，从上到下有严格的施工规范和要求，但是实际过程中却常常存在由于施工管理不严、施工人员能力缺陷、致使施工质量不能达到要求，特别是混凝土构件承载力不足导致在建工程或建成工程使用时在安全隐患，存在一定的潜在质量风险，可能导致伤害事故的发生，在这种情况下，如何在不拆除现有混凝土结构的条件下对混凝土构件进行范围内的加固和修复是要解决的问题，使用碳纤维复合材料为主要原料的纤维增强聚合布进行加固，可以在不毁坏现有结构的基础上，使混凝土结构得到理想的增补效果。加上纤维增强聚合布施工过程中无需任何重型机械，施工空间不受限制的优点，因此在维护和加固现有建筑中得到大量应用。

2.1碳纤维复合材料在民用建筑加固方面的应用

一、教学内容的改革

土木工程材料种类繁多，各类自成体系，教学内容大多数是叙述性和分析性内容;同时，土工工程材料发展迅速，新材料层出不穷，以致学生在土木工程材料课程学习中难以抓住重点，出现什么都学、什么都学不好的情况。为了进提高土木工程材料课程的教学质量，增强学生课程学习效果，笔者从教材编写、授课内容编排、课时分配等三个方面对土木工程材料课程的教学内容进行改革。

(一)教材编写

2013年，南昌大学与其他兄弟院校编写出版了教材《土木工程材料》。新编教材充分考虑到现有教材的不足，强化混凝土章节内容，增加了轻质混凝土、高性能混凝土、纤维混凝土、再生混凝土、大体积混凝土、喷射混凝土、活性粉末混凝土等新型混凝土的相关知识;根据实际教学情况，弱化部分章节，将石材、木材、合成高分子材料等章节内容进行相应删减;紧跟土木工程材料发展趋势，增加建筑节能材料章节;设置案例，在各章节中多设案例，引导学生用理论知识分析问题，与实践相结合。

(二)授课内容编排

根据土木工程材料课程特点，对授课内容进行重新编排，力求做到以下几点:突出重点内容，授课时以水泥、混凝土、沥青、沥青混合料为主要重点，以土木工程材料基本性质、气硬性胶凝材料、建筑钢材、新型墙体材料、建筑节能材料为次要重点，同时兼顾建筑功能材料、合成高分子材料、砂浆、石材、木材等;体现专业特点，注意授课内容与不同专业方向的有机融合，土木工程工民建方向专业重点突出水泥与混凝土的内容，土木工程道桥方向专业则要求掌握沥青混合料的配合比设计;水利水电工程专业则要求详细讲解大体积混凝土及其施工;紧跟土木工程材料发展趋势，更新教学内容，授课时将土木工程新材料(如新型混凝土、新型墙体材料)、新技术(如隧道盾构技术、大型混凝土构件预制技术)以及教师自身科研课题成果引入课堂教学中;结合工程应用，将国内外典型工程(如新型混凝土技术在三峡大坝、杭州湾跨海大桥应用)融入课堂教学中。

(三)课时分配

土木工程材料课程是一门理论性、实践性、实验性都非常强的课程，而土木工程材料课程的学时有限，在教学中合理分配课时是保证土木工程材料课程教学质量的关键。南昌大学的土木工程材料课程共48学时，其中课堂授课32学时，实践2学时，实验14学时。

一、教师的工程实践科研项目与教学实践的有机结合

1.混凝土耐久性实验方案设计

在土木工程材料耐久性实验课安排中，结合授课教师的浙江省自然科学基金项目“荷载、碳化和氯盐耦合作用下混凝土细微观结构演变及对离子传输影响”，指导学生选择目标混凝土配合比，确定混凝土强度后，还需确定混凝土加载方案。土木工程材料课程的第四章所提到的混凝土耐久性对象是无荷载作用下混凝土耐久性，因此在设计试验方案时，授课教师讲解实际土木工程混凝土构筑物在服役期间均在受荷状态，只有考虑受荷混凝土耐久性才与实际工况相吻合。学生根据实际工况提出轴压荷载和弯拉荷载两种工况形式。那么为了测试受荷状态混凝土耐久性又该如何进行加载呢？对此，可以组织学生分组讨论，得出了加载方案，在此基础上再确定试验混凝土加载程度，然后进行混凝土耐久性测试。此环节增强了学生对书本知识的理解，锻炼了学生的动手能力。

2.泡沫混凝土浇筑实验设计

在土木工程材料成型实验课教学过程中，通过授课教师的国家星火计划项目“农作物废弃物新型保温建材制备技术集成与示范”，参与现场施工环节可以让学生明确泡沫混凝土浇筑、养护与普通混凝土有何不同，分别注意哪些问题，具体涉及到《土木工程材料》教材第十一章的知识。比如，在测定泡沫混凝土立方体抗压强度的标准值时，标准试块的制作、养护、龄期、加载方式，泡沫混凝土的导热系数与强度之间的关系，以及减少泡沫混凝土收缩开裂的措施等。与此同时，可要求学生查阅有关保温材料施工技术的文献，以拓展知识面。

3.钢筋的加载实验

在钢筋教学实验中，可以采用逐级加载方式，对钢筋施加荷载，指导学生如何使得钢筋强化。首先未加荷载的钢筋进行试验，学生从中了解了钢筋在拉伸过程中经历了弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和颈缩阶段四个阶段，然后要求学生把一根钢筋拉伸到强化阶段的任何点后卸载，再对此钢筋进行拉伸试验，学生可以发现钢筋的屈服点提高了。那么在实际工程中采用这种工艺会起到何种效果？通过现场实验学生了解了钢筋强化的过程及作用。另外，根据项目研究需要，为了提高钢筋防锈能力，是在钢筋强化前做防锈措施，还是在钢筋强化后做防锈措施？把这些问题作为课后大作业，使学生进行充分讨论。在探讨的基础上，授课教师对各种结果进行分析总结，最后确定具体的实验方案。

4.试验结果分析

1土木工程施工中的材料选择的问题

(1)对材料的管理方式没有更新。为了保证工程的进度和工程的正常运行，施工企业需要时刻掌握建筑材料的情况以便及时进行补充。但是，目前大部分的企业对于建筑材料都存在着问题。现如今，大部分建筑企业都采取了传统管理方式对建筑材料进行管理，没有对材料进行统一管理，各个部门对于其他相关部门材料的粗存情况不了解。建筑材料名目繁多，在进出库房的过程中都要经过都要经过一定的手续，这样就使得办事效率降低，增加了工作人员犯错的几率。一旦发生错误，那么就会使得库房积压，使得资金流动减慢。使得最后统计数据变得困难，企业难以对材料在部门之间进行调剂，导致工程的进度滞停。(2)严重缺乏优秀材料管理人才。现如今，在建筑材料的管理层人员，各方面水平有所欠缺，一个合格的管理人员，不仅需要丰富的管理经验和较高的文化水平，而且还需要扎实的专业理论知识，但是在现实中，往往管理人员都会缺乏其中一部分，但是社会所需要的却是综合型的人才［2］。

2如何做好土木工程施工中的材料选择及质量控制分析

对于建筑材料的一些相关工作而言，其不仅是在施工过程中有所体现，在施工结束后其也有所表现，例如回收、管理和放置材料等工作，它在土木工程施工的整个过程当中，都有所涉及。要想做好土木工程施工中的材料选择及质量控制分析不是一件极为简单的事，相反，它极其复杂和繁琐。在施工企业的各部门和各个岗位中，都需要做好这项工作，并且还要做好与其长期争斗的打算。通过与土木工程施工中出现的一些问题相结合，本文探讨出以下几项材料选择和质量控制的方法:(1)对采购部门进行单独划分，将材料选择工作做好。为让企业材料得到集中选择和管理，就需要在企业中成立专门的材料采购部门。在做好材料选择及质量控制工作中，这是极为关键的。若材料有专业人员把关，那就不仅可以确保材料价格的合理性，还能保证其质量，这在一定程度上还能促进企业层面各项目之间的平衡。除此之外，这还能减少企业内部之间的一些暗箱操作情况和腐朽现象。(2)让现代信息化材料管理模式建立起来。随着社会经济的发展，我国的科技水平得到了很大的提高，计算机在我们的日常生活中扮演着愈加重要的角色。因此，企业在管理材料时，也应该建立信息化管理，信息化管理不仅可以使这项工作变得更加简单和易于操作，还能在一定程度上使其实现升级和共享。若建立信息化材料管理，那在施工过程中，就能及时知道其存在的问题，对资料的实时状况有效查看，对于企业的各个工程项目而言，也能对其进行最大程度的调配，从而确保合理有效的利用资源，保证施工企业的工程进度。(3)加强材料管理制度和体系合理化。作为建设工程殊产品的原料，建筑材料质量好坏会对未来工程产品的优劣产生决定性的影响。所以，就需要严格控制建筑材料的质量，加强材料管理制度和体系的合理化。在土木工程项目中，材料是其实体，对于施工监理工作而言，监理材料就是其必不可少的一部分，要想确保施工质量体系，就需要严格控制进场材料。(4)强化对材料管理人员的培训。企业不仅要对材料管理人员进行专业知识的理论培训，还要注重提高材料管理人员的素质培养。在提高企业各个层面人员思想觉悟的同时，还应该提高相关人员的文化素养，在基础上防止浪费材料现象的出现，还要杜绝各种不管不问和以次充好现象的出现。除此之外，还应该对相关材料管理人员进行技能培训，例如对材料管理人员进行技能操作的演练和讲解等。为了让材料管理人员能在实际工作中发挥真正的作用，还要对其在实际生活中的学习情况进行检验，只有做到这个，我们才能培养出符合社会需求的、优秀的材料管理人才［3］。

3结束语

综上所述，要想做好土木工程施工中的材料选择及质量控制分析，就必须对相关程序及思路加以理清，因为材料选择和质量控制不仅是一项复杂的工作，其也是一项极其需细化的工作。只有将这项工作和实际情况相结合，对工作中出现的情况不断分析及探讨，和一些相关的科技、制度相结合，才能真正将这项工作落到实处。

作者：王华英 单位：进贤县建设工程质量监督站

一、培养学生学习兴趣，提高学生学习主观能动性

相比材料力学课程的枯燥而言，理论力学可以说是土木工程专业力学系统相对简单的课程，是入门课程，而且它和大学以前学过的物理、数学结合得较紧密，学生学习起来会感到轻松一些。而材料力学则将学生带入一个全新的世界，这个世界如果能让学生感到精彩，他们就会学得不亦乐乎;若这个世界让学生觉得乏味，他们就会自暴自弃。因此如何培养学生的学习兴趣，使他们主动去学习就显得非常重要。一般土木工程专业的学生在大一已学过土木工程概论，但在教学过程中发现，许多学生仍对土木工程专业的内涵比较模糊，对材料力学在土木工程力学“家族”中的地位也不甚明了。因此，在教学过程中对绪论这部分内容必须给予重视。然而一些教师不注重绪论的讲解，仅作一些简单的介绍，甚至一笔带过直入正题;学生则更是不重视。笔者认为这种态度是不正确的，将严重影响该课程的后续学习。笔者在绪论部分的教学中，除了介绍课程的基本信息、目的要求、主要内容外，还特别向学生介绍了课程知识的应用前景和学习方法。应用前景包括该课程与后续结构力学、混凝土、钢结构等课程的关系，该课程知识在建筑结构、混凝土设计等专业课程，以及土木工程二级学科中的应用情况等。学习方法包括如弄清基本概念———思考、观察、读书、实验，注重知识获取过程———公式推导，认真完成作业———理解、体会、举一反三等。最后向学生推荐一些经典书籍和学习网站，供其课外阅读所用。

二、优化课程，推进教学内容与教学方法的改革

当今时代的发展，要求高层次工程技术人员必须具备坚实的力学理论基础。材料力学是力学理论体系的重要环节，在帮助学生明确工程概念、解决实际问题方面，发挥着夯实基础和启蒙引导的作用。随着高等教育的改革和发展，教育体制和课程设置以及学时分配都发生了重大变化，教学中往往出现教学课时不断被压缩、教学方法单调陈旧、实验课程不受重视、实践教学机会较少等问题。要解决这些问题，教学改革显得刻不容缓。

(一)整合教学内容，力求主次分明

材料力学课程内容涉及范围较广，有固体力学、材料学、电磁学等诸多学科，因此，教学内容必须主次分明，要抓住课程主线和重点，同时也要紧密联系土木工程专业，做到有的放矢，使学生在有限的时间里学到最需要的知识。传统材料力学教材的内容体系一般为“拉压→扭转→弯曲→组合变形”，其规律是由简到繁、由易到难，这种教学次序较为经典，但也存在教学起点低、内容重复多、课时量大等缺点。因此在教学过程中，首先应立足于土木的房建结构，对其各个部位进行受力分析，引导学生将这些构件简化为力学模型，然后再思考这些模型的共性，对其应力、应变情况进行集中分析比较。比如框架结构的柱，除了受压以外，还受什么作用?设计柱的时候，长细比对其有什么影响?柱的截面形状到底选哪一种才好?又比如阳台和雨棚，除了弯曲之外，还受什么作用?如何去改善它们的受力状态?在教学过程中遵循归纳—演绎的模式，始终抓住“外力—内力—应力—变形”的主线，以“内力图—应力状态—强度理论”为具体内容，强化知识的贯通与渗透，引导学生从本质上理解各种基本变形的内在联系。在具体的教学内容上，重点学习拉压、扭转、弯曲和组合变形，而对超静定、压杆稳定等问题可作适当的简化。还可结合教师的科研成果，对相关知识进行适当拓展和延伸。

(二)教学方法与手段多样化，力求教学模式的创新

1．教学方法的创新

一、土木工程材料课程实验教学的突出问题

土木工程材料课程实验教学除了上述实验教学方法存在问题外，还有一个突出的问题，即学生实验学习与实验考评成绩之间并没有必然对应关系。实验成绩主要是对实验报告的考评，依据单一，而且往往实验报告抄袭现象非常严重，以致学生做好做坏一个样，动手操作与旁观一个样，预习与不预习一个样，这实际上是对学生不主动学习、实验不动手操作惰性的纵容。因此，要改变土木工程材料课程实验教学现状，关键在于打破这种不对应关系。学生课堂学习通过试卷考试来考评，但实验成绩不能采用试卷考试成绩来考评，因为试卷考试并不能真实反映学生实验操作情况。那么，要建立实验学习与实验考评成绩之间的对应关系，必须做到学习中有考评，考评过程就是学习过程，两者相互结合、相互影响，共同促使学生由被动学习变为主动学习，引导学生动手操作，积极思考，真正实现上述实验教学的两个目的。

二、实验学习与考评相结合的方法

(一)实验过程控制

为了使实验教学顺利进行，在实验课之前，应做好以下准备:

(1)按照自愿组合原则将每个班学生分成实验小组。

(2)详细讲解考评规则，强调实验学习与实验考评的结合方式，让学生清楚考评规则。

(3)课堂理论教学可利用视频、动漫等教学手段讲解实验，演示实验;实验课将不再讲解实验操作、实验步骤、注意事项等。

1土木工程材料课程特点

1)涵盖内容繁多、逻辑关系较差。本课程学习内容涵盖了无机材料、有机材料和复合材料等研究领域，包括了各类材料组成、性能及其影响因素、技术要求以及质量检测和控制等等;各类材料性能各异且用途不同，因此各章之间联系较少，导致逻辑关系不强。2)内容叙述性较强。教材内容涉及到与各类材料、工程密切相关的试验资料、实践经验和技术标准，偏重于叙述性，基本概念多、经验性的内容多，因此学生极易感觉到杂、乱、枯燥乏味，甚至产生厌学心理，影响学习效果。本课程具有很强的理论性和实践性，除了应抓住重点学好理论知识以外，还应重视实践环节，为此，本课程开设有多个学时的实验课，旨在通过动手实践，加深和巩固对理论知识的理解，培养学生对土木工程材料的检测技能。

2土木工程材料实验教学的传统模式

大量调研表明，多数高校土木工程材料实验的教学模式表现为“灌输式”，实验性质基本为验证类，综合类、设计类和研究类实验较少，具体表现如下:1)开展形式:多以分组。高校本科学生基数较大，实验教学多为分组进行。2)指导模式:授课教师的讲解和演示。每个实验小组的人数较多，学生通过演示实验观察实验过程，了解实验的基本操作流程。3)实验项目:根据实验教学大纲确定。一般只限于教材中规定的特定实验，其中验证类实验所占比例过大，而设计类和启发类实验相对较少;且考虑到实验学时的设置，实验过程较复杂、耗时较长且耗资较大的实验，实验教学尽量不涉及。4)实验教材:实验教师根据实验教学大纲编写实验指导书。实验过程中，学生根据指导书的实验目的、实验方法、实验要求、所用仪器设备进行相关实验即可。5)实验报告:近似或者雷同。不同层次的学生所做的实验项目相同，做相同的实验，得到近似的实验结果，一组或一个班写出基本相同的实验报告，不能充分调动学生的学习兴趣和积极性。

3“塔式”实验教学模式

基于兄弟院校土木工程专业实验教学改革的成功经验，结合现有实验室的条件，遵循层次化、模块化的指导思想，对土木工程材料实验教学模式进行改革探索，分三阶段逐步提升的“塔式”方式:基础设计阶段、对比分析阶段与后期处理阶段。1)基础设计阶段:将一个行政班的学生分组后，要求其根据与本次实验项目相关的多种工程材料进行实验设计，且将设计方案在实验之前上交给实验教师审批，待审批合格后方可安排实验。这一阶段可以让学生根据实验目的，自行设计实验，使学生由被动变为主动，培养学生自主探究的能力;2)对比分析阶段:同一批次实验结束后，实验教师组织学生分别汇报实验设计方案与实验现象、结果，要求学生分析不同小组的结果并找到原因，可以增强学生分析问题和解决问题的能力;3)后期处理阶段:待同一个实验项目全部结束后，实验教师将本年度所有批次的实验方案与结果公布后，要求每个同学对本项目进行总结，并以此作为实验部分的考核。下面以“胶凝材料(水泥)的基本性质”为例，详细说明一下“塔式”教学模式。1)根据理论课进程，实验室要及时备好不同标号的水泥。实验教师通知学生进行实验方案设计，学生根据实验目的，每个小组选用不同胶凝材料设计方案。根据已经审核的实验方案与实验指导书，严格按照实验操作逐步完成水泥细度、水泥标准稠度用水量、水泥凝结时间、水泥安定性与水泥胶砂强度等实验内容，并做好相关数据的记录工作。2)同一批次实验全部结束后，各小组通报实验材料的选择与实验结果，要求每小组成员做好记录，并引导学生回顾理论课程中的相关知识，分析不同胶凝材料的性质，加强学生对理论课程叙述性知识的理解与记忆。3)所有班级本实验项目结束后，实验老师将所有小组的实验情况汇总并向学生公布，要求每人采用正交实验分析法对统计的实验结果进行分析，并结合理论知识对本次实验进行总结，与此同时，教师也可以对学生实验结果的统计数据进行分析总结，做好自己科研的支撑。

4教学模式改革效果

实践证明，采用“塔式”教学模式，达到了行之有效的教学效果。1)加强教学过程中师生之间、学生之间的互动交流;2)避免学生在进行验证性实验中按部就班、毫无思考的操作，启发学生思维，开拓学生视野;3)提高学生的学习热情和科研气氛，凸显学生的主体性，加深对实验原理的理解，加强学生的分析能力和综合能力;4)既提高了实验教师的教学能力，又提高其科研水平。教学和科研互相促进，相得益彰。

1土木工程材料实验教学的传统模式

大量调研表明，多数高校土木工程材料实验的教学模式表现为“灌输式”［5］，实验性质基本为验证类，综合类、设计类和研究类实验较少，具体表现如下:1)开展形式:多以分组。高校本科学生基数较大，实验教学多为分组进行。2)指导模式:授课教师的讲解和演示。每个实验小组的人数较多，学生通过演示实验观察实验过程，了解实验的基本操作流程。3)实验项目:根据实验教学大纲确定。一般只限于教材中规定的特定实验，其中验证类实验所占比例过大，而设计类和启发类实验相对较少;且考虑到实验学时的设置，实验过程较复杂、耗时较长且耗资较大的实验，实验教学尽量不涉及。4)实验教材:实验教师根据实验教学大纲编写实验指导书。实验过程中，学生根据指导书的实验目的、实验方法、实验要求、所用仪器设备进行相关实验即可。5)实验报告:近似或者雷同。不同层次的学生所做的实验项目相同，做相同的实验，得到近似的实验结果，一组或一个班写出基本相同的实验报告，不能充分调动学生的学习兴趣和积极性。

2“塔式”实验教学模式

基于兄弟院校土木工程专业实验教学改革的成功经验，结合现有实验室的条件，遵循层次化、模块化的指导思想［6］，对土木工程材料实验教学模式进行改革探索，分三阶段逐步提升的“塔式”方式:基础设计阶段、对比分析阶段与后期处理阶段。1)基础设计阶段:将一个行政班的学生分组后，要求其根据与本次实验项目相关的多种工程材料进行实验设计，且将设计方案在实验之前上交给实验教师审批，待审批合格后方可安排实验。这一阶段可以让学生根据实验目的，自行设计实验，使学生由被动变为主动，培养学生自主探究的能力;2)对比分析阶段:同一批次实验结束后，实验教师组织学生分别汇报实验设计方案与实验现象、结果，要求学生分析不同小组的结果并找到原因，可以增强学生分析问题和解决问题的能力;3)后期处理阶段:待同一个实验项目全部结束后，实验教师将本年度所有批次的实验方案与结果公布后，要求每个同学对本项目进行总结，并以此作为实验部分的考核。下面以“胶凝材料(水泥)的基本性质”为例，详细说明一下“塔式”教学模式。1)根据理论课进程，实验室要及时备好不同标号的水泥。实验教师通知学生进行实验方案设计，学生根据实验目的，每个小组选用不同胶凝材料设计方案，选用的实验材料具体见表1。根据已经审核的实验方案与实验指导书，严格按照实验操作逐步完成水泥细度、水泥标准稠度用水量、水泥凝结时间、水泥安定性与水泥胶砂强度等实验内容，并做好相关数据的记录工作。2)同一批次实验全部结束后，各小组通报实验材料的选择与实验结果，要求每小组成员做好记录，并引导学生回顾理论课程中的相关知识，分析不同胶凝材料的性质，加强学生对理论课程叙述性知识的理解与记忆。3)所有班级本实验项目结束后，实验老师将所有小组的实验情况汇总并向学生公布，要求每人采用正交实验分析法对统计的实验结果进行分析，并结合理论知识对本次实验进行总结，与此同时，教师也可以对学生实验结果的统计数据进行分析总结，做好自己科研的支撑。

3教学模式改革效果

实践证明，采用“塔式”教学模式，达到了行之有效的教学效果。1)加强教学过程中师生之间、学生之间的互动交流;2)避免学生在进行验证性实验中按部就班、毫无思考的操作，启发学生思维，开拓学生视野;3)提高学生的学习热情和科研气氛，凸显学生的主体性，加深对实验原理的理解，加强学生的分析能力和综合能力;4)既提高了实验教师的教学能力，又提高其科研水平。教学和科研互相促进，相得益彰。

作者：崔钊玮胡吉陈林单位：江苏大学土木工程与力学学院

1FRP复合材料的发展与应用

1958年，我国因钢材短缺，曾探索过用GFRP筋代替钢筋的研究。20世纪七八十年代，FRP在结构工程中的应用与研究逐渐增多。1972年在云南建造了一座直径为44m的球形GFRP雷达天线罩。1982年在北京密云建成了跨径20.7mGFRP简支蜂窝箱梁公路桥，设计荷载等级为汽-15、挂-80，并进行了现场荷载试验，这是国际上第一座GFRP公路桥。此后，FRP材料，尤其是价格比较便宜的GFRP，在工结构程中应用的范围越来越广。但是这些应用大多数都是附属性、临时性的构件，FRP材料的优越性能没有得到充分发挥，即使用FRP作为结构材料也都是尝试性的，没有形成规模。同时，多数的土木结构工程师不了解FRP材料性能和设计方法，大大限制了它在土木工程结构中的应用和推广。

2FRP复合材料在土木工程中的实践效果

2.1用于结构加固

我国对FRP加固技术的研究始于1997年，中冶建筑研究总院有限公司(国家工业建筑诊断与改造工程技术研究中心)于1997年10月进行了国内首批外贴碳纤维布加固梁试验。随后在短短几年中，外贴FRP片材加固技术已成为全国土木建筑行业研究和应用的热点，很快为市场所接受，而市场的扩大使材料的成本大幅下降，这为FRP材料在建筑中的应用发展提供了更大的可能，在我国已迅速发展成为建筑结构补强加固的主要技术。至2012年，国内从事FRP试验研究及技术开发的科研单位几十所，用于土木建筑行业中的碳纤维制品生产销售的厂家几十个，从事于碳纤维加固补强的专业公司上百个，已经形成了相当大的研发、生产、设计、应用的社会群体。目前FRP材料在土木建筑中的应用以加固钢筋混凝土结构为主，加固的形式又以外贴FRP片材为主，但FRP技术在砌体结构、钢结构、木结构中的应用，以及采用FRP筋材、网格材、预应力FRP片材加固技术的应用已有很多，新的应用形式、新的产品、新的规范规程的研究正在世界各地广泛开展。

2.2FRP筋在新建结构中代替钢筋

传统钢筋混凝土结构中配置非预应力和预应力钢筋，在处于恶劣环境条件时，如干湿交替、化学介质等作用下，极易引起钢筋的腐蚀，严重影响结构的耐久性和适用性，甚至导致结构承载能力的降低。相比之下，防腐性能好、粘结性能与钢筋相差不多且抗拉强度高的FRP筋成为代替钢筋的一个较好选择。20世纪80年代初开始，FRP筋逐渐大量应用于有特殊性能要求的结构物中代替钢筋，如有磁共振医疗设备的建筑及海堤、工业厂房屋面板等受严重化学侵蚀的结构物中。1985年，美国SanAntonio医院大楼的MRI设备的桩、柱和梁中均采用了GFRP筋。1986年，SanAntonio的大学建筑中的边墙和钢筋混凝土梁中配置了GFRP筋。FRP筋的另一个应用对象是岩土工程，目前已用于因潮汐变化等干湿交替的挡土墙、地基锚杆及地铁沉井等工程中。

2.3FRP结构及组合结构

摘要：针对传统的土木工程材料实验教学存在的诸多问题，本文总结了实验教学改革的若干经验，即：改革实验教学内容，注重培养学生的研究、创新能力；注重培养每个学生的动手能力、严谨认真的科学工作态度与作风；加强工程师的基本训练，规范学生的实验报告；改革课程的考核与评价方法，全方位考核学生的能力；课内与课外相结合，努力提高学生的研究创新能力等。

关键词：土木工程材料实验；教学改革；研究与创新

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）48-0043-02

《土木工程材料》是土建类专业必修的一门十分重要的专业基础课，通过本课程的学习，获得土木工程材料科学的基础理论、基础知识和材料试验检测的基本技能，进行科学研究的基本训练，培养学生严谨认真、实事求是的科学态度，提高分析问题和解决问题的能力。以便今后在专业设计和施工工作中能正确选择与合理使用建筑材料，也为今后在工程第一线从事建筑材料的科研奠定必要的基础。因此，《土木工程材料》是实践性很强的课程，材料试验是其重要组成部分，同时也是学习和研究土木工程材料的重要方法[1]。21世纪是充满活力、不断创新的知识经济时代。面对全球科学技术的飞速发展，加强素质教育，培养创新能力成为高等教育改革的一项迫切任务。土木工程材料实验对于培养学生的实验研究及创新能力具有重要意义，因此近几年国内许多院校对其进行了教学改革。笔者在实验教学方面进行了探索改革，其重点是注重提高学生的动手能力，培养工程素养与研究性学习能力。具体方法如下。

一、改革实验教学内容，注重培养学生的研究、创新能力

为了提高学生的实验动手能力以及培养学生进行科学研究的初步能力，采取的主要措施是：（1）常规实验主要加强对水泥、混凝土及建筑钢材等核心土木工程材料的基本检测方法的训练，满足工程第一线对实验技术人员的要求。（2）对实验内容进行改革与创新，减少验证性实验，增加综合性、设计性、研究性实验，突出研究、创新能力的培养。自编实验讲义，在已开出的综合性、设计性实验项目的基础上，增加研究性内容，开出研究性实验。编写了《土木工程材料综合性、设计性、创新性实验指导书》，目前已开出两个综合性、设计性与研究性实验项目：普通混凝土绿色高性能化配合比设计实验、新型绿色建筑砂浆配合比设计实验。其实验学时占总学时的比例达到40%。在指导研究性实验项目《普通混凝土绿色高性能化配合比设计实验》、《新型绿色建筑砂浆配合比设计实验》时，采用的方法是：将学生分为2人一组，分别研究探讨所设计的不同强度等级、不同水胶比的混凝土或砂浆中掺入不同比例的矿渣粉、粉煤灰取代不同量的水泥时对其强度的影响规律。每个小组的实验参数都不一样，最后把实验结果进行汇总，实验数据共享，进行分析研究，据此写出研究性实验报告，有能力的学生还可写出试验研究小论文，如2008级土木工程专业的学生段邦政据此写出了一篇实验研究小论文。学生对某一问题进行了较为全面的试验研究，得到了进行科学研究的初步训练，还培养了团队合作精神，获益匪浅[2]。

二、注重培养每个学生的动手能力、严谨认真的科学工作态度与作风

每学期根据实验教学大纲和实验教学内容改革的要求，精心设计实验教学方案，包括实验教学计划及进度表、实验课表等，减少实验小组每组人数，每个实验组由过去的4～5人缩小为2～3人，尽量保证每个学生都能动手操作，并加强实验的考勤与考核，尽量让每个学生都得到实验技能的训练。教师在实验过程中满腔热情地精心指导，要求每个学生都动手操作，对学生的实验以及实验报告严格要求。若实验结果达不到有关标准，要求学生认真分析原因，不得对试验数据进行修改，培养实事求是、严谨认真的科学工作态度与作风。实验教学的教学质量与效果达到优良，受到学校教学督导组的好评以及教务处的通报表彰。