土木工程材料A教学大纲长沙理工大学.docx

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土木工程材料A教学大纲长沙理工大学

实验教学大纲

“建筑材料实验”实验教学大纲

大纲执笔人：

李九苏课程负责人：

李九苏大纲审核人：

龙科军

课程编号：

0805100015

英文名称：

ExperimentsofBuildingMaterials

学分：

0.5

学时：

16

适用对象:

土木工程专业（桥梁、隧道、岩土、建筑方向）

先修课程：

土木工程材料、材料力学等

一、课程性质与目的

综合大土木类及我校桥梁、隧道、岩土、建筑专业的教学需要和安排，开设《建筑材料实验》课程，为一门专业基础选修课程。

设置本课程的目的主要有：

1．学习试验方法，培养科学的研究能力和严谨的科学态度；

2．掌握常用土木工程材料技术性能的测试方法、数据处理、结果评定等基本技能；

3．了解常用土木工程材料的质量及检验方法的现行技术标准规范；

4．培养综合设计试验的能力和创新能力，为从事科学研究工作打好基础；

5．为后续课程和将来从事土木工程类工作打下基础。

二、基本要求

1．通过实验课，巩固理论课所学的土木工程材料相关知识，使理论更好地与实践相结合；

2．通过基本技能的训练，达到正确地、较为熟练地操作各种仪器设备，掌握各种试验操作技巧、计算与记录方法，了解仪器的构造与性能；

3．培养综合设计试验的能力和创新能力，为后续课程和从事科学研究工作打好基础。

三、重点与难点

1．重点内容

粗细集料组成设计试验、水泥物理力学性能试验、普通混凝土配合比设计试验。

2．难点内容

水泥混凝土配合比设计试验。

四、实验项目名称和学时分配

序号

实验项目名称

实验性质（打）

学时分配

必做或选做

每组人数

基础性

设计或综合性

课内

课外

1

粗、细集料物理力学性能试验

4

2

必做

4

2

粗、细集料组成设计试验

2

2

必做

4

3

水泥物理力学性能试验

4

2

必做

4

4

沥青物理力学性能试验

2

2

必做

4

5

普通水泥混凝土配合比设计试验

4

2

必做

4

五、单项实验内容和目的

1．粗、细集料物理力学性能试验

实验内容：

（1）进行粗、细集料的表观密度和松装密度试验；

（2）实验教师演示并讲解集料含水率、吸水率、压碎值、磨耗值等试验；

（3）综合评定集料物理力学性能。

实验要求：

（1）掌握粗、细集料表观密度和松装密度的试验方法；

（2）加深理解表观密度同密度的区别，学会计算集料的空隙率；

（3）学会综合评价集料物理力学性能的方法。

主要仪器：

容量瓶、烘箱、干燥器、浅盘、料勺、容量筒（1L和10L）、压碎值仪、洛杉矶磨耗机等。

2．粗、细集料筛分及组成设计试验

实验内容：

（1）通过粗集料筛分试验，确定粗集料的最大粒径和级配；

（2）根据粗集料筛分结果和目标混合料的级配要求，进行粗集料的组成设计；

（3）通过细集料的筛分试验，确定其粗细程度和级配。

实验要求：

（1）实验前熟悉与试验相关的规范、规程，材料组成设计方法等；

（2）熟悉实验仪器的重要参数、性能及其使用方法；

（3）根据混合料设计级配要求,进行集料的组成设计；

（4）掌握砂、石的筛分方法，根据筛分结果，确定砂的级配区，绘制砂的级配曲线，计算砂的细度模数，确定砂的名称；

（5）根据混合料设计级配要求,进行集料的组成设计；

（6）试验完成后，听从试验指导教师安排，清理好实验室。

主要仪器：

摇筛机、标准筛、天平。

3．水泥性能试验

实验内容：

（1）掌握标准法测定标准稠度用水量；

（2）掌握ISO法确定水泥强度；

（3）掌握维卡仪法确定水泥凝结时间；

（4）了解雷氏夹法测试水泥安定性；

（5）了解负压筛法测试水泥细度；

（6）综合评定水泥性能。

实验要求：

（1）掌握水泥标准稠度用水量的试验方法，明确试验结果和水泥安定性试验、凝结时间试验之间的关系，明确试验结果对新拌混凝土工作性、强度和耐久性的影响；

（2）掌握水泥胶砂强度试验方法和步骤、试验结果处理方法和评定方法，能根据试验结果，确定水泥的强度等级；

（3）能通过其他试验（讲解或演示），了解水泥其他性能的试验方法和评价方法。

主要仪器设备：

水泥净浆搅拌机、水泥标准稠度测定仪、水泥砂浆搅拌机、抗压实验机、抗折试验机。

4．沥青性质试验

实验内容：

（1）进行沥青针入度试验，熟悉针入度与沥青粘滞性的关系；

（2）进行沥青延度试验，熟悉延度与沥青延展性的关系；

（3）进行沥青软化点试验（环球法），熟悉沥青软化点与沥青高温稳定性的关系。

实验要求：

（1）掌握沥青针入度试验的仪器设备和试验方法步骤；

（2）掌握沥青针入度试验的目的及其试验结果的处理方法；

（3）能根据沥青针入度试验结果确定粘稠石油沥青的标号；

（4）掌握沥青延度试验的仪器设备和试验方法步骤；

（5）掌握沥青延度试验的目的及其试验结果的处理方法；

（6）掌握沥青软化点试验的仪器设备和试验方法步骤；

（7）掌握沥青软化点试验的目的及其试验结果的处理方法；

（8）根据试验结果，综合评价沥青技术性能。

主要仪器：

（1）针入度仪、标准针、盛样皿、恒温水槽、平底玻璃皿、溶剂；

（2）延度仪、试模底板、试模、盛样皿、恒温水槽、温度计；

（3）软化点试验仪、钢球、试样环、钢球定位环、金属支架、温度计、恒温水槽；

（4）其他仪器。

5．水泥混凝土配合比设计试验

实验内容：

（1）掌握混凝土初步配合比设计的步骤和方法；

（2）熟悉基准混凝土配合比设计确定方法；

（3）熟悉实验室配合比设计确定方法；

（4）熟悉施工配合比设计确定方法。

实验要求：

（1）根据提供的工程条件和原材料，独立设计实验方案；

（2）根据混凝土配合比设计任务书及所给原材料，用体积法或质量法计算混凝土的初步配合比，供试验和校核用；

（3）根据初步配合比计算出试拌30L（或15L）的各材料用量，供试拌、调整和易性、测定表观密度和校核强度用；

（4）按试拌用量称量、拌和、进行坍落度试验并进行和易性调整，至满足设计要求为止；

（5）和易性满足要求后，测定拌合物的表观密度，并计算出混凝土的基准配合比；

（6）制作强度试件，标准养护至7d、28d龄期时测定抗压强度；

（7）绘制混凝土抗压强度与灰水比关系曲线，并求出满足配制强度的实验室配合比；

（8）根据施工现场砂、石含水状态，换算成施工配合比。

主要仪器设备：

混凝土搅拌机、混凝土振动台、坍落度筒、试模、压力试验机、标准养护室等。

六、考核方式

由教师根据学生现场操作及试验报告给出成绩：

试验操作50分，试验报告50分，共计100分。

七、推荐教材与参考资料

1．推荐教材：

[1]李九苏，欧阳岚主编.“高等学校土木工程专业系列教材——土木工程材料试验指导”.中南大学出版社，2010

2.推荐参考书：

[1]李九苏，唐旭光主编.“高等学校土木工程专业系列教材——土木工程材料”.中南大学出版社，2009

“土木工程材料实验A”实验教学大纲

大纲执笔人：

李九苏课程负责人：

李九苏大纲审核人：

龙科军

课程编号：

0805100135

英文名称：

Experiments（A）ofCivilEngineeringMaterials

学分：

1

学时：

30

适用对象:

土木工程专业（道路方向）

先修课程：

土木工程材料、材料力学等

一、课程性质与目的

根据我校土木工程专业道路方向本科生的培养计划，开设《土木工程材料实验A》课程，为一门专业基础必修课程。

设置本课程的目的主要有：

1．学习试验方法，培养科学的研究能力和严谨的科学态度；

2．掌握常用土木工程材料技术性能的测试方法、数据处理、结果评定等基本技能；

3．了解常用土木工程材料的质量及检验方法的现行技术标准规范；

4．培养综合设计试验的能力和创新能力，为从事科学研究工作打好基础；

5．为后续课程和将来从事土木工程类工作打下基础。

二、基本要求

1．通过实验课，巩固理论课所学的土木工程材料相关知识，使理论更好地与实践相结合；

2．通过基本技能的训练，达到正确地、较为熟练地操作各种仪器设备，掌握各种试验操作技巧、计算与记录方法，了解仪器的构造与性能；

3．培养综合设计试验的能力和创新能力，为后续课程和从事科学研究工作打好基础。

三、重点与难点

1．重点内容

粗细集料组成设计试验、水泥物理力学性能试验、普通混凝土配合比设计试验。

2．难点内容

水泥混凝土拌合物和易性的测定与调整试验、基准混凝土与掺外加剂混凝土性能的对比试验、沥青混合料基本性能试验。

四、实验项目名称和学时分配

序号

实验项目名称

实验性质（打）

学时分配

必做或选做

每组人数

基础性

设计或综合性

课内

课外

1

粗、细集料物理力学性能试验

4

2

必做

4

2

粗、细集料组成设计试验

4

2

必做

4

3

水泥物理力学性能试验

4

2

必做

4

4

沥青物理力学性能试验

4

2

必做

4

5

水泥混凝土拌合物和易性的测定与调整试验

4

2

必做

4

6

普通水泥混凝土配合比设计试验

4

2

必做

4

7

基准混凝土与掺外加剂混凝土性能的对比试验

6

2

选做

4

8

沥青混合料基本性能试验

6

2

选作

4

五、单项实验内容和目的

1．粗、细集料物理力学性能试验

实验内容：

（1）进行粗、细集料的表观密度和松装密度试验；

（2）实验教师演示并讲解集料含水率、吸水率、压碎值、磨耗值等试验；

（3）综合评定集料物理力学性能。

实验要求：

（1）掌握粗、细集料表观密度和松装密度的试验方法；

（2）加深理解表观密度同密度的区别，学会计算集料的空隙率；

（3）学会综合评价集料物理力学性能的方法。

主要仪器：

容量瓶、烘箱、干燥器、浅盘、料勺、容量筒（1L和10L）、压碎值仪、洛杉矶磨耗机等。

2．粗、细集料筛分及组成设计试验

实验内容：

（1）通过粗集料筛分试验，确定粗集料的最大粒径和级配；

（2）根据粗集料筛分结果和目标混合料的级配要求，进行粗集料的组成设计；

（3）通过细集料的筛分试验，确定其粗细程度和级配。

实验要求：

（1）实验前熟悉与试验相关的规范、规程，材料组成设计方法等；

（2）熟悉实验仪器的重要参数、性能及其使用方法；

（3）根据混合料设计级配要求,进行集料的组成设计；

（4）掌握砂、石的筛分方法，根据筛分结果，确定砂的级配区，绘制砂的级配曲线，计算砂的细度模数，确定砂的名称；

（5）根据混合料设计级配要求,进行集料的组成设计；

（6）试验完成后，听从试验指导教师安排，清理好实验室。

主要仪器：

摇筛机、标准筛、天平。

3．水泥性能试验

实验内容：

（1）掌握标准法测定标准稠度用水量；

（2）掌握ISO法确定水泥强度；

（3）掌握维卡仪法确定水泥凝结时间；

（4）了解雷氏夹法测试水泥安定性；

（5）了解负压筛法测试水泥细度；

（6）综合评定水泥性能。

实验要求：

（1）掌握水泥标准稠度用水量的试验方法，明确试验结果和水泥安定性试验、凝结时间试验之间的关系，明确试验结果对新拌混凝土工作性、强度和耐久性的影响；

（2）掌握水泥胶砂强度试验方法和步骤、试验结果处理方法和评定方法，能根据试验结果，确定水泥的强度等级；

（3）能通过其他试验（讲解或演示），了解水泥其他性能的试验方法和评价方法。

主要仪器设备：

水泥净浆搅拌机、水泥标准稠度测定仪、水泥砂浆搅拌机、抗压实验机、抗折试验机。

4．沥青性质试验

实验内容：

（1）进行沥青针入度试验，熟悉针入度与沥青粘滞性的关系；

（2）进行沥青延度试验，熟悉延度与沥青延展性的关系；

（3）进行沥青软化点试验（环球法），熟悉沥青软化点与沥青高温稳定性的关系。

实验要求：

（1）掌握沥青针入度试验的仪器设备和试验方法步骤；

（2）掌握沥青针入度试验的目的及其试验结果的处理方法；

（3）能根据沥青针入度试验结果确定粘稠石油沥青的标号；

（4）掌握沥青延度试验的仪器设备和试验方法步骤；

（5）掌握沥青延度试验的目的及其试验结果的处理方法；

（6）掌握沥青软化点试验的仪器设备和试验方法步骤；

（7）掌握沥青软化点试验的目的及其试验结果的处理方法；

（8）了解沥青闪点试验（演示）、薄膜烘箱试验（演示）、溶解度试验等（演示）其他试验；

（9）根据试验结果，综合评价沥青技术性能。

主要仪器：

（1）针入度仪、标准针、盛样皿、恒温水槽、平底玻璃皿、溶剂；

（2）延度仪、试模底板、试模、盛样皿、恒温水槽、温度计；

（3）软化点试验仪、钢球、试样环、钢球定位环、金属支架、温度计、恒温水槽；

（4）克利夫兰开口杯式闪点仪、加热板、温度计、点火器、铁支架；

（5）其他仪器。

5．水泥混凝土拌合物和易性的测定与调整试验

实验内容：

（1）通过测定拌合物流动性，观察其粘聚性和保水性，综合评定混凝土的和易性；

（2）掌握各种情况下的混凝土拌合物和易性调整方法；

（3）了解干硬性混凝土和易性测定方法；

（4）了解流态混凝土和易性的测定方法。

实验要求：

（1）能根据给定的混凝土配合比进行试拌，熟悉坍落度试验步骤、评价方法；

（2）能根据坍落度的技术要求，对试验配合比进行合理调整，直至满足要求，并将试验结果换算成基准配合比。

主要仪器：

台秤、天平、拌板、量筒、拌铲、标准坍落度筒、弹头形捣捧、装料漏斗、直尺、抹刀、小铲等。

6．水泥混凝土配合比设计试验

实验内容：

（1）掌握混凝土初步配合比设计的步骤和方法；

（2）熟悉基准混凝土配合比设计确定方法；

（3）熟悉实验室配合比设计确定方法；

（4）熟悉施工配合比设计确定方法。

实验要求：

（1）根据提供的工程条件和原材料，独立设计实验方案；

（2）根据混凝土配合比设计任务书及所给原材料，用体积法或质量法计算混凝土的初步配合比，供试验和校核用；

（3）根据初步配合比计算出试拌30L（或15L）的各材料用量，供试拌、调整和易性、测定表观密度和校核强度用；

（4）按试拌用量称量、拌和、进行坍落度试验并进行和易性调整，至满足设计要求为止；

（5）和易性满足要求后，测定拌合物的表观密度，并计算出混凝土的基准配合比；

（6）制作强度试件，标准养护至7d、28d龄期时测定抗压强度；

（7）绘制混凝土抗压强度与灰水比关系曲线，并求出满足配制强度的实验室配合比；

（8）根据施工现场砂、石含水状态，换算成施工配合比。

主要仪器设备：

混凝土搅拌机、混凝土振动台、坍落度筒、试模、压力试验机、标准养护室等。

7．基准混凝土与掺外加剂混凝土性能的对比试验

实验内容：

（1）测定及比较基准混凝土与掺外加剂混凝土拌合物流动性；

（2）观察粘聚性和保水性，综合分析掺外加剂对混凝土的和易性的影响程度；

（3）保持工作性不变，计算掺入减水剂时的混凝土配合比；

（4）进行抗压强度测试，试验确定减水剂对混凝土强度的影响；

（5）基准混凝土中掺入缓凝剂，试验确定缓凝剂对混凝土凝结时间的影响；

（6）基准混凝土中掺入早强剂，试验确定早强剂对混凝土强度的影响。

实验要求：

（1）根据实验室现有原材料确定实验方案，设计实验路线，选择实验方法和步骤，选用仪器设备和材料，独立设计实验方案；

（2）实验方案经指导老师同意后，独立操作完成实验，并写出实验报告。

主要仪器：

混凝土搅拌机、混凝土振动台、坍落度筒、压力试验机等。

8．沥青混合料基本性能试验

主要包括沥青混合料强度、冻融、浸水马歇尔、弯曲实验。

（1）沥青混合料间接抗拉强度实验

实验内容：

在间接拉伸荷载条件下测量沥青混合料的抗拉强度。

混合料试件可以是室内制作的试件，也可以是路面钻孔试件。

每个试件可分别在5℃、25℃、40℃下试验；荷载一般为半正弦间隙荷载，频率为0.33Hz、0.5Hz、1.0Hz，得到不同试验温度和荷载频率组合下的抗拉强度。

此值可用于评价材料的力学性质；研究温度、荷载作用时间和间隙时间等对材料力学性质的影响。

亦可用于路面设计。

实验要求：

要求学生结合沥青混合料强度的基本知识，学习间接拉伸强度实验的步骤，根据实验数据计算沥青混合料间接拉伸强度。

主要仪器：

能施加具有一定频率、间隙时间和荷载作用的试验机；可以在5~40℃（±1.1℃）范围内控温的环境箱，并能存放3个试件；可量测0.00025mm最小水平变形的位移传感器（LVDT）；压条宽度为13mm（直径为101.6mm的试件）和19mm（直径为152mm的试件），压条边缘光滑。

（2）沥青混合料冻融劈裂实验

实验内容：

对沥青混合料进行冻融循坏，测定混合料试件在受到水损害前后劈裂破坏的强度比，以评价沥青混合料水稳定性。

非经注明，实验温度为25℃，加载速率为50mm/min。

实验要求：

要求学生掌握沥青混合料水稳性的知识与要求，学习实验过程中相关参数的规定，会计算劈裂抗拉强度和冻融劈裂抗拉强度。

实验仪器：

马歇尔实验仪、恒温冰箱、恒温水槽、压条、劈裂实验夹具、塑料袋、卡尺、天平、记录纸、胶皮手套。

（3）沥青混合料浸水马歇尔实验

实验内容：

用马歇尔试验仪量测沥青混合料的流值和稳定度，供检验沥青混合料受水损害时抵抗剥落的能力时使用，通过测试其水稳定性，检验配合比设计的可行性。

标准击实法中集料公称最大粒径不大于26.5mm，大型击实法中集料公称最大粒径应不大于37.5mm。

实验要求：

要求学生结合沥青混合料设计步骤，了解测定沥青混合料浸水马歇尔稳定度的重要意义，掌握实验的基本步骤，能够根据浸水马歇尔稳定度指标调整沥青混合料配合比设计。

实验仪器：

马歇尔击实仪、试模及混合料拌和等试件制备设备；恒温水槽；温度计等。

（4）沥青混合料的弯曲实验

实验内容：

沥青混合料的弯曲实验是对规定尺寸的标准梁试件，在跨中一点给试件施加集中荷载至断裂破坏的实验；由破坏的最大荷载求得沥青混合料的破坏弯拉应变，试件破坏时的抗弯拉强度与破坏时的梁底最大弯拉应变的比值为破坏时的弯曲劲度模量，以MPa计。

本方法使用于测定热拌沥青混合料在规定温度和加载速率时弯曲破坏的力学性质。

实验要求：

要求学生结合路面设计中控制指标的学习，了解测定沥青混合料弯拉性能的重要意义，掌握实验的基本步骤，能够根据实验数据计算弯曲劲度模量。

实验仪器：

拌和设备、轮碾成型机、万能材料实验机、压力机、跨中位移测定装置及相应的记录设备、恒温水槽或冰箱、烘箱。

六、考核方式

由教师根据学生现场操作及试验报告给出成绩：

试验操作50分，试验报告50分，共计100分。

七、推荐教材与参考资料

1．推荐教材：

[1]李九苏，欧阳岚主编.“高等学校土木工程专业系列教材——土木工程材料试验指导”.中南大学出版社，2010

2．推荐参考书：

[1]李九苏，唐旭光主编.“高等学校土木工程专业系列教材——土木工程材料”.中南大学出版社，2009

“测量学实验A”实验教学大纲

大纲执笔人：

唐平英课程负责人：

唐平英大纲审核人：

闻德保

课程编号：

0816100015

英文名称：

SurveyingExperimentA

学分：

0.5

学时：

16

适用对象:

土木工程专业、港口航道与海岸工程专业、水利水电工程专业、给水排水工程专业、交通运输类交通工程专业、水文与水资源工程专业二年级或三年级本科学生

先修课程：

测量学A

一、课程性质与教学目的

1．课程性质：

专业基础课。

2．教学目的：

巩固课堂所学的测量知识，使理论更好地与实践相结合。

通过测量基本技能的训练，达到正确地、较为熟练地操作各种测量仪器，掌握各种测量、计算与记录方法，了解仪器的构造与性能、应满足的几何条件和检校方法的目的；在此基础上，通过提高性实验、研究创新性实验和自带实验，进行工程实践和高新技术训练，培养学生的创新意识和工程实践能力。

二、基本要求

掌握基本技能，熟练操作仪器，获得合格的成果，正确地处理数据。

三、重点与难点

四等水准测量的记录与计算；经纬仪的安置；全站仪三维导线测量。

四、实验项目名称和学时分配

序号

实验项目名称

实验性质（打）

学时分配

必做或选做

每组人数

基础性

设计或综合性

课内

课外

1

水准仪的构造与使用

2

必做

4-6

2

高程测量综合实验

4

必做

4-6

3

经纬仪的构造与使用

2

必做

4-6

4

角度测量综合实验

2

必做

4-6

5

测绘仪器的检验与校正

4

选做

3-4

6

距离测量与直线定向综合

2

选做

3-4

7

全站仪的构造与使用

2

必做

4-6

8

全站仪三维导线测量

2

必做

4-6

9

经纬仪测绘法成图

2

必做

4-6

10

数字化成图

4

选做

3-4

11

建筑基线的放样（测设）

3-4

必做

4-6

12

工程建筑物的变形观测

选做

4-6

13

圆曲线测设

选做

4-6

14

缓和曲线测设

选做

4-6

15

纵横断面测量

选做

4-6

16

全站仪坐标法测设中线与断面

选做

4-6

17

三角测量

选做

4-6

18

GPS在工程测量中的应用

选做

4-6

19

RTKGPS施工放样

选做

4-6

20

虚拟实验或自带实验

注：

有些实验在实习中完成。

五、单项实验内容和目的

1．基本（基础性）实验

（1）水准仪的构造与使用

实验内容：

了解水准仪的一般构造及各部分螺旋的作用，轴系关系；反复练习粗平、瞄准、精平、读数四项基本操作技术。

实验目的：

认识水准仪的一般构造﹔掌握水准仪的正确使用方法。

主体设备或软件环境要求：

水准仪、自动安平水准仪。

（2）经纬仪的构造及使用

实验内容：

认识经纬仪各部件的名称、作用及操作方法，掌握各轴系名称及应满足的条件；反复练习经纬仪的对中、整平、瞄准、读数四项基本操作。

实验目的：

熟悉经纬仪各部分螺旋的作用及操作方法，掌握经纬仪的四项基本操作。

主体设备或软件环境要求：

经纬仪。

（3）全站仪的构造与使用

实验内容：

了解全站仪的基本构造，认识面版主要功能及其操作。

实验目的：

熟悉全站仪的主要部件，功能键，掌握测距仪、全站仪的操作方法。

主体设备或软件环境要求：

测距仪、全站仪、反光镜。

2．设计性实验

3．综合性实验

（1）高程测量综合实验（建议4学时）

实验内容：

设计一条约500米长的闭合水准路线，分别采用普通水准测量和等级水准测量的方法，进行高差测量，比较两种观测方法的优势，分析高差测量的误差来源，确定各观测方法应达到的要求。

实验目的：

掌握普通水准测量、等级水准测量的作业过程，观测程序、记录、计算和成果校核方法。

主体设备或软件环境要求：

水准仪、自动安平水准仪、水准尺、尺垫。

（2）角度测量综合实验

实验内容：

选择一个合适的观测场地，设计4-5个观测目标，分别采用测回法和方向观测法观