工程材料教 学 大 纲一、课程编号：041201二、课程名称：工程材料 （Engineering Materials）三、学分、学时：2学分； 32学时四、教学对象：给水排水工程、地质工程、水务工程专业本科生五、开课单位：材料科学与工程系。六、先修课程：物理、化学、材料力学、概率论及数理统计等七、课程性质、作用、教学目标本课程是工程管理专业必修的一门学科基础课程。本课程的作用主要是为专业课提供有关建筑材料方面的基础知识，并为今后从事专业技术工作时能合理选择和使用工程材料打下良好的基础。其目标是使学生了解材料的性能及其影响因素，理解材料的组成、结构与技术性质之间的关系及其有关的基本理论，熟悉有关材料的产品规格与应用方面的基本知识，学会常用工程材料的质量柃定及工程材料试验方面的基本技能。八、课程教学内容与基本要求（一）教学内容1、绪论工程材料的研究对象和任务，工程材料在国民经济中的作用和地位。工程材料的发展史和今后的发展方向。工程材料的一般分类和技术标准，本课程的性质，主要内容，基本要求和学习方法。2、工程材料的基本性质（1） 材料的物理性质：材料的密度、堆积密度和孔隙率。 （2）材料的力学性质：材料的强度，材料强度的微观概念（材料成分和结构对力学性质的影响，理论强度和实际强度），静力强度与比强度，冲击韧性与硬度，材料的变形（弹性变形和塑性变形），脆性与韧性。（3）材料与水有关的性质；材料与热有关的性质。（4）材料的耐久性：材料破坏的原因，材料的耐久性对工程的意义。3、气硬性无机胶凝材料（1）石灰：石灰的煅烧与分类，石灰的熟化（消解）与硬化，石灰的技术性质和质量评定，石灰的应用，磨细石灰和炭化石灰板。（2）石膏：二水石膏加热过程中的变化及其产物。建筑石膏的生产、凝结硬化过程中的物理化学变化，建筑石膏的性质应用和质量要求。石膏板的品种、性能和应用。4、水泥（1）硅酸盐水泥的定义、生产工艺与矿物成分。 （2）硅酸盐水泥的凝结硬化理论及其对生产实践的指导意义。水泥石的结构、强度发展规律。外界温度、湿度对强度发展的影响，水泥的变质与防潮。 （3）硅酸盐水泥的技术性质、质量标准与影响因素，硅酸盐水泥腐蚀的主要类型，引起腐蚀的原因及防止腐蚀的措施。（4）掺混合材料的硅酸盐水泥，混合材料的种类和作用，普通水泥、矿渣水泥、火山灰水泥及粉煤灰水泥的组成、特性、用途及应用范围。（5）特种水泥，包括：高铝水泥、快硬水泥、抗硫酸盐水泥、大坝水泥、白水泥、膨胀水泥和自应力水泥等特种水泥的一般介绍。5、水泥混凝土（1）概述：混凝土材料简介、组成及其作用。混凝土的分类，在建筑工程中的作用。（2）普通混凝土的组成材料：水泥品种与强度等级的选择，粗细骨料的产源及质量标准，骨料的物理性质，连续级配与间断级配，混凝土拌和与养护用水。 （3）普通混凝土的主要性质：混凝土拌和物的易性概念及其测定方法（坍落度与维勃稠度等），影响和易性的主要因素（水泥品种、用水量、水泥浆用量、水灰比、砂率、温度与时间、骨料性质、外加剂）及其调整，坍落度的选择。混凝土的力学性质：单轴抗压强度混凝土的立方体抗压强度与棱柱体抗压强度，混凝土的强度等级。混凝土受压破坏的机理，决定混凝土强度的主要因素（水灰比、水泥强度等级、硬化水泥浆与骨料的粘结力），混凝土强度公式，影响混凝土强度的其它因素；抗拉强度。混凝土的耐久性：耐久性的概念，抗渗性、抗冻性及耐化学腐蚀性的含义，混凝土碳化的概念。碱骨料反应。提高耐久性的措施（合理选择水泥品种，控制最大水灰比及最小水泥用量，掺用引气剂或引气减水剂，改善施工方法，提高施工质量等）。（4）外加剂：外加剂的定义、分类及其使用的技术经济意义，减水剂的作用机理，常用减水剂的品种以及它们的适用范围。（5）混凝土的质量控制：混凝土质量的检验，混凝土质量的波动 及评定，正态分布及标准正态分布，强度保证率，混凝土配制强度的确定。（6）普通混凝土配合比设计：配合比设计的任务，配合比设计的方法及步骤（初步配合比及计算一绝对体积法，及假定表观密度法，基准配合比及试验室配合比的确定，施工配合比的换算），配合比设计的实例。（7）其它品种混凝土：包括轻混凝土、碾压混凝土、粉煤灰混凝土等的技术要求、配制原理及配合比设计方法（任选）。6、建筑砂浆（1）建筑砂浆的组成与分类，砂浆与混凝土的区别与应用范围。 （2）砌筑砂浆的主要技术性质，强度等级，配合比设计。混合砂浆的组成及配合比设计。抹面砂浆和防水砂浆资料简介（特点及应用）。7、沥青及防水材料（1）石油沥青的成分、技术性质、质量标准及应用，煤沥青的特点及识别。（2）沥青的改性及沥青防水材料制品。（3）沥青混凝土及砂浆。（4）防水堵漏材料简介。8、建筑钢材（1）钢的分类、冶炼及加工对钢材质量的影响（包括：沸腾钢和镇静钢，钢的热加工等）。（2）建筑钢的技术性质（力学性质与工艺性能）及其影响因素。（3）建筑钢材的技术标准和选用：普通碳素钢的分类，质量标准，低合金结构钢的分类，质量标准和应用，钢筋用钢、桥梁用钢、钢轨用钢和高强度钢丝的种类，成分与质量要求。（1） 钢材的锈蚀和防锈。九、实践性环节的内容、要求1习题 基本性质、水泥、混凝土、砂浆应布置作业，要求作混凝土、砌筑砂浆的配合比设计。2.试验试验的目的意义，取样及操作方法，试验的条件和相对性，试验的科学态度。（1）基本性能试验：密度、表观密度和孔隙率、量具与衡器使用，其它有关性质演示。（2）水泥：细度、标准稠度、凝结时间、安定性、强度检验。（3）混凝土用砂石：砂石骨料的筛分试验，视密度、堆积密度、空隙率、骨料吸水率测定。（4）水泥混凝土：普通混凝土试验室拌和方法，混凝土试拌，坍落度测定，微勃稠度试验演示和抗压强度试验，霹裂抗拉试验，混凝土的非破损试验（回弹法）。（5）砂浆：试拌和易性测定，强度试验。（6）建筑钢材：钢材冷弯、抗冲击、硬度试验表演。（7）沥青材料：石油沥青的针入读、延伸度、软化点测定。 十、多媒体教学手段运用的内容、要求及占用学时已开始进行多媒体教学软件建设；部分内容先行多媒体教学手段，约占学时数3040。十一、教材及参考书1、教材：宜新编工程材料教材。暂用武汉大学李亚杰主编：建筑材料，中国水利水电出版社，2001.3。2、参考书：湖南大学，天津大学等合编：建筑材料，中国建筑工业出版社，1988。符芳主编：建筑材料，东南大学出版社，1992。十二、考核方式本课程考核方式由试卷、平时作业和实验报告三方面综合评定。十三、教学大纲说明（一）与其它课程的关系本课程的先修课程为：概率论及数理统计、物理、化学 、材料力学等，在课程安排和内容上，应适当考虑需要和互相衔接。（二）课程的重点、深度和广度1、 基本性质以材料的基本性质为重点，着重了解材料各项基本性质的定义及其实用意义，掌握材料基本性质之间的相互关系。 重点内容；材料的密度、表观密度、孔隙率和空隙率及孔隙特征；材料的强度与强度等级。材料在水作用下的物理性质及材料的导热性。 2、气硬性无机胶凝材料 以石灰为重点，通过石灰的熟化和硬化了解气硬性胶凝材料的性质和应用。并了解石膏在硬化过程中的特征及其在工程中的应用。 3、水泥 以硅酸盐水泥为重点，着重了解水泥的主要性质与技术要求，水泥矿物成分对水泥性质的影响，水泥的凝结硬化过程及其实际意义，硬化水泥浆结构对水泥石性质的影响，水泥石强度的发展及其影响因素，在学习硅酸盐水泥的基础上，可用对比的方法学习了解掺混合材料的水泥普通水泥、矿渣水泥、火山灰质水泥和粉煤灰水泥的特点与应用范围，其它特种水泥只求了解它们的特性，具有这些特性的原因及应用范围。 4、水泥混凝土 混凝土是本课程的重点内容，要求了解混凝土的组成、性质以及影响性质的因素，熟悉对原材料的质量要求，了解其检验方法，学会混凝土配合比设计方法，熟悉施工工艺对混凝土质量的影响以及控制混凝土质量方面的知识。 混凝土的原材料以粗细骨料为主要内容，着重了解粗细骨料的技术要求及其对混凝土性质的影响。了解就地取材的经济意义。 混凝土和易性是混凝土拌和物的重要施工性能，必须掌握和易性概念及其影响因素，了解混凝土拌和物的和易性好坏对混凝土质量的影响。 混凝土的力学性质是本章的重点内容，应着重了解混凝土的受力破坏过程，应力应变关系，裂缝扩展和破坏机理，了解混凝土强度的影响因素，能正确理解和应用混凝土强度公式。 混凝土外加剂已经逐渐发展成为混凝土的基本组成材料，应着重了解主要减水剂的作用机理，适宜掺量及其主要技术经济效果，其他外加剂要求了解其特性及应用。 高强混凝土的配制特点及应用。 轻骨料混凝土及其它特种混凝土只要求一般的了解其特点及应用范围。 5、建筑砂浆砂浆是没有粗骨料的混凝土，应结合其组成特点了解砂浆的性能和应用，着重了解砌筑砂浆的使用要求和混合砂浆的配合比确定方法。6、沥青及防水材料着重了解石油沥青的性能和使用，比较石油沥青和煤沥青在产源、性能和使用上的不同鉴别方法，了解石油沥青的标号划分以及测定主要技术性质的常用方法，了解水工沥青混凝土及配合比设计方法，其它沥青制品及堵漏材料要求一般了解。7、建筑钢材重点为钢材的分类、国家标准、技术性质（包括力学性能与工艺性能）及其影响因素，钢筋的冷加工及时效。编制单位：材料科学与工程系编 制：肖玉明 审 核：李兴贵