土木工程材料课程作业-盘古文库

土木工程材料课程作业

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来源：火烈鸟

作者：开心麻花

2025-09-19

土木工程材料课程作业（精选6篇）

土木工程材料课程作业第1篇

1.何谓失效？零件失效方式有哪些？

通常来说，将“产品丧失其规定功能的现象”称之为失效。

主要失效类型有：过量弹性变形、塑性变形和断裂。

2.何谓过冷度？为什么结晶需要过冷度？它对结晶后晶粒大小有何影响？

熔融金属平衡状态下的相变温度与实际相变温度的差值。纯金属的过冷度等于其熔点与实际结晶温度的差值，合金的过冷度等于其相图中液相线温度与实际结晶温度的差值。

每一种物质都有自己的平衡结晶温度或者称为理论结晶温度，但是，在实际结晶过程中，实际结晶温度总是低于理论结晶温度的，这种现象称为过冷现象，两者的温度差值被称为过冷度。过冷度的大小与冷却速度密切相关，冷却速度越快，实际结晶温度就越低，过冷度就越大；反之冷却速度越慢，过冷度就越小，实际结晶温度就更接近理论结晶温度。连续冷却时候，冷却速度的高低影响相变时过冷度的大小。正是过冷度的大小影响组织形貌和结晶类型。缓慢冷却时候，合金在不大的过冷度下就发生了相变。这时候只能结晶析出石墨。过冷度足够大冷却速度足够快时候，就会析出渗碳体。

3.何谓过冷奥氏体？如何测定钢的奥氏体等温转变图？奥氏体等温转变有何特点？

钢的过冷奥氏体等温转变曲线的开始温度和终了温度曲线像英文字母C，它描述了奥氏体在等温转变过程中，不同温度和保温时间下的析出物的规律，称为C曲线或者TTT曲线，而连续冷却曲线是各种不同冷速下，过冷奥氏体转变开始和转变终了温度和时间的关系简称连续冷却转变图或者CCT图。

相同点是二者均是过冷奥氏体的转变图解，前者是在一定温度下的等温转变，后者是以一定的冷却速度时的连续转变，二者在本质上是一致的，转变过程和转变产物的类型基本相互对应。

二者的区别在于冷却条件的不同，其显着的区别主要有：

一、连续冷却时，过冷奥氏体是在一个温度范围内完成组织转变的，其组织的转变很不均匀，先转变的组织较粗，而后转变的组织较细，往往得到几种组织的混合物。

二、共析钢连续冷却时，只有珠光体的转变而无贝氏体的转变。原因在于当冷却速度缓慢时，过冷奥氏体将全部转变为珠光体，当冷却速度过快时，则过冷奥氏体在中温区停留时间还未达到贝氏体转变的孕育区，已经降到Ms点开始转变为马氏体。

4.哪些合金元素可使钢在室温下获得铁素体组织？哪些合金元素可使钢在室温下获得奥氏体组织？并说明理由。

在钢中加入合金元素后，钢的基本组元铁和碳与加入的合金元素会发生交互作用。钢的合金化目的是希望利用合金元素与铁、碳的相互作用和对铁碳相图及对钢的热处理的影响来改善钢的组织和性能。

一、合金元素与铁、碳的相互作用合金元素加入钢中后，主要以三种形式存在钢中。即：与铁形成固溶体；与碳形成碳化物；在高合金钢中还可能形成金属间化合物。

1.溶于铁中

几乎所有的合金元素（除Pb外）都可溶入铁中，形成合金铁素体或合金奥氏体，按其对α-Fe或γ-Fe的作用，可将合金元素分为扩大奥氏体相区和缩小奥氏体相区两大类。

扩大γ相区的元素—亦称奥氏体稳定化元素，主要是Mn、Ni、Co、C、N、Cu等，它们使A3点（γ-Feα-Fe的转变点）下降，A4点（γ-Fe的转变点）上升，从而扩大γ-相的存在范围。其中Ni、Mn等加入到一定量后，可使γ相区扩大到室温以下，使α相区消失，称为完全扩大γ相区元素。另外一些元素（如C、N、Cu等），虽然扩大γ相区，但不能扩大到室温，故称之为部分扩大γ相区的元素。

缩小γ相区元素——亦称铁素体稳定化元素，主要有Cr、Mo、W、V、Ti、Al、Si、B、Nb、Zr等。它们使A3点上升，A4点下降（铬除外，铬含量小于7%时，A3点下降；大于7%后，A3点迅速上升），从而缩小γ相区存在的范围，使铁素体稳定区域扩大。按其作用不同可分为完全封闭γ相区的元素（如Cr、Mo、W、V、Ti、Al、Si等）和部分缩小γ相区的元素（如B、Nb、Zr等）。

2.形成碳化物

合金元素按其与钢中碳的亲和力的大小，可分为碳化物形成元素和非碳化物形成元素两大类。

常见非碳化物形成元素有：Ni、Co、Cu、Si、Al、N、B等。它们基本上都溶于铁素体和奥氏体中。常见碳化物形成元素有：Mn、Cr、W、V、Nb、Zr、Ti等（按形成的碳化物的稳定性程度由弱到强的次序排列），它们在钢中一部分固溶于基体相中，一部分形成合金渗碳体，含量高时可形成新的合金碳化合物。

5.何谓石墨化？铸铁石墨化过程分哪三个阶段？对铸铁组织有何影响？

钢中渗碳体分解成为游离碳并以石墨形式析出，在钢中形成石墨夹杂的现象。

铸铁的石墨化过程铸铁中石墨的形成过程称为石墨化过程。铸铁组织形成的基本过程就是铸铁中石墨的形成过程。因此，了解石墨化过程的条件与影响因素对掌握铸铁材料的组织与性能是十分重要的。根据Fe－C合金双重状态图，铸铁的石墨化过程一，铸铁的石墨化过程铸铁中石墨的形成过程称为石墨化过程。铸铁组织形成的基本过程就是铸铁中石墨的形成过程。因此，了解石墨化过程的条件与影响因素对掌握铸铁材料的组织与性能是十分重要的。根据Fe－C合金双重状态图，铸铁的石墨化过程可分为三个阶段：第一阶段，即液相亚共晶结晶阶段。包括，从过共晶成分的液相中直接结晶出一次石墨，从共晶成分的液相中结晶出奥氏体加石墨，由一次渗碳体和共晶渗碳体在高温退火时分解形成的石墨。中间阶段，即共晶转变亚共析转变之间阶段。包括从奥氏体中直接析出二次石墨和二次渗碳体在此温度区间分解形成的石墨。第二阶段，即共析转变阶段。包括共折转变时，形成的共析石墨和共析渗碳体退火时分解形成的石墨。

影响铸铁石墨化的因素铸铁的组织取决于石墨化进行的程度，为了获得所需要的组织，关键在于控制石墨化进行的程度。实践证明，铸铁化学成分、铸铁结晶的冷却速度及铁水的过热和静置等诸多因素都影响石墨化和铸铁的显微组织。1.化学成分的影响铸铁中常见的C，Si、Mn、P、S中，C，Si是强烈促进石墨化的元素，S是强烈阻碍石墨化的元素。实际上各元素对铸铁的石墨化能力的影响极为复杂。其影响与各元素本身的含量以及是否与其它元素发生作用有关，如Ti、Zr、B、Ce、Mg等都阻碍石墨化，但若其含量极低（如B、Ce＜0.01％，T＜0.08％）时，它们又表现出有促进石墨化的作用。2.冷却速度的影响一般来说，铸件冷却速度趋缓慢，就越有利于按照Fe-G稳定系状态图进行结晶与转变，充分进行石墨化；反之则有利于按照 Fe-Fe3C亚稳定系状态图进行结晶与转变，最终获得白口铁。尤其是在共析阶段的石墨化，由于温度较低，冷却速度增大，原子扩散困难，所以通常情况下，共析阶段的石墨化难以充分进行。铸铁的冷却速度是一个综合的因素，它与浇注温度、传型材料的导热能力以及铸件的壁厚等因素有关。而且通常这些因素对两个阶段的影响基本相同。提高浇注温度能够延缓铸件的冷却速度，这样既促进了第一阶段的石墨化，也促进了第二阶段的石墨化。因此，提高浇注温度在一定程度上能使石墨粉化，也可增加共析转变。3.铸铁的过热和高温静置的影响在一定温度范围内，提高铁水的过热温度，延长高温静置的时间，都会导致铸铁中的石墨基体组织的细化，使铸铁强度提高。进一步提高过热度，铸铁的成核能力下降，因而使石墨形态变差，甚至出现自由渗联体，使强度反而下降，因而存在一个‘临界温度’。临界温度的高低，主要取决于铁水的化学成分及铸件的冷却速度。一般认为普通灰铸铁的临界温度约在1500一1550℃左右，所以总希望出铁温度高些。

6.铝合金是如何分类的？

按用途分为铸造铝合金和变形铝合金，又细分成各个牌号按制造的成品分为工业铝、航空铝、民用铝、导电铝几大类按含铝量分为熟铝和生铝按形态分为铝板、铝锭、铝线、铝杆、铝饼等按生产出处分为原生铝和再生铝。

7.简述高分子链的结构特点，它们对高聚物性能有何影响？

高分子链的结构特点：1高分子呈现链式结构，2高分子链具有柔性，3高聚物的多分散性。

高分子链的化学成份及端基的化学性质对聚合物的性质都有影响。通常主要是指有机高分子化合物，它是由碳-碳主链或由碳与氧、氮或硫等元素形成主链的高聚物，即均链高聚物或杂链高聚物。

高密度聚乙烯（HDPE）结构为－[CH2CH2]n－，是高分子中分子结构最为简单的一种，它的单体是乙烯，重复单元即结构单元为CH2CH2，称为链节，n为链节数，亦为聚合度。聚合物为链节相同，集合度不同的混合物，这种现象叫做聚合物分子量的多分散性。

聚合物中高分子链以何种方式相连接对聚合物的性能有比较明显的影响。对于结构完全对称的单体（如乙烯、四氟乙烯），只有一种连接方式，然而对于CH2=CHX或CH2=CHX2类单体，由于其结构不对称，形成高分子链时可能有三种不同键接方式：头-头连接，尾-尾连接，头-尾连接。如下所示：

头-头（尾-尾）连接为：

头-尾连接为：

这种由于结构单元之间连接方式的不同而产生的异构体称为顺序异构体。一般情况下，自由基或离子型聚合的产物中，以头-尾连接为主。用来作为纤维的高聚物，一般要求分子链中单体单元排列规整，使聚合物结晶性能较好，强度高，便于抽丝和拉伸。

8何谓陶瓷？陶瓷的组织由哪些相组成？它们对陶瓷性能各有何影响？

陶瓷的原料通常是由粘土、石英和长石三部分组成。在加热烧成或烧结和冷却过程中，由这三部分组成的坯料相继发生四个阶段的变化：

（1）低温阶段（室温～300℃）残余水分的排除。

（2）分解及氧化阶段（300～950℃）结构水的排除；有机物、碳素和无机物等的氧化；碳酸盐、硫化物等的分解；石英晶型转变。

（3）高温阶段（950℃～烧成温度）氧化、分解反应继续进行；相继出现共熔体等液相，各组成物逐渐溶解；一次莫来石（3Al2O3·2SiO2）晶体生成；二次莫来石晶体长大；石英块溶解成残留小块；发生烧结成瓷。

（4）冷却阶段（烧成温度～室温）二次莫来石晶体析出或长大；液相转变；残留石英晶型转变。

陶瓷的典型组织结构包括三种相：晶体相（莫来石和石英）、玻璃相和气相

晶体相是陶瓷的主要组成相，主要有硅酸盐、氧化物和非氧化合物等。它们的结构、数量、形态和分布，决定陶瓷的主要性能和应用。

玻璃相作用

①粘连晶体相，填充晶体相间空隙，提高材料致密度；

②降低烧成温度，加快烧结；

③阻止晶体转变，抑制其长大；

④获得透光性等玻璃特性；

⑤不能成为陶瓷的主导相：对陶瓷的机械强度、介电性能、耐热耐火性等不利。

气相是陶瓷组织内部残留下来的孔洞。它的形成原因比较复杂，几乎与原料和生产工艺的各个过程都有密切的联系，影响因素也比较多。

9.何谓复合材料？都有哪些类型？

由异质、异性、异形的有机聚合物、无机非金属、金属等材料作为基体或增强体，通过复合工艺组合而成的材料。除具备原材料的性能外，同时能产生新的性能。

复合材料是一种混合物。在很多领域都发挥了很大的作用，代替了很多传统的材料。复合材料按其组成分为金属与金属复合材料、非金属与金属复合材料、非金属与非金属复合材料。按其结构特点又分为：①纤维增强复合材料。将各种纤维增强体置于基体材料内复合而成。如纤维增强塑料、纤维增强金属等。②夹层复合材料。由性质不同的表面材料和芯材组合而成。通常面材强度高、薄；芯材质轻、强度低，但具有一定刚度和厚度。分为实心夹层和蜂窝夹层两种。③细粒复合材料。将硬质细粒均匀分布于基体中，如弥散强化合金、金属陶瓷等。④混杂复合材料。由两种或两种以上增强相材料混杂于一种基体相材料中构成。与普通单增强相复合材料比，其冲击强度、疲劳强度和断裂韧性显着提高，并具有特殊的热膨胀性能。分为层内混杂、层间混杂、夹芯混杂、层内/层间混杂和超混杂复合材料。

10.简述热电偶的测温原理；不同测温范围所用热电偶有何不同？

将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来，构成一个闭合回路。当导体A和B的两个执着点1和2之间存在温差时，两者之间便产生电动势，因而在回路中形成一个大小的电流，这种现象称为热电效应。热电偶就是利用这一效应来工作的。

（1）热电偶的种类

常用热电偶可分为标准热电偶和非标准热电偶两大类。所调用标准热电偶是指国家标准规定了其热电势与温度的关系、允许误差、并有统一的标准分度表的热电偶，它有与其配套的显示仪表可供选用。非标准化热电偶在使用范围或数量级上均不及标准化热电偶，一般也没有统一的分度表，主要用于某些特殊场合的测量。标准化热电偶我国从1988年1月1日起，热电偶和热电阻全部按IEC国际标准生产，并指定S、B、E、K、R、J、T七种标准化热电偶为我国统一设计型热电偶。

（2）热电偶的结构形式为了保证热电偶可靠、稳定地工作，对它的结构要求如下：①组成热电偶的两个热电极的焊接必须牢固；②两个热电极彼此之间应很好地绝缘，以防短路；③补偿导线与热电偶自由端的连接要方便可靠；④保护套管应能保证热电极与有害介质充分隔离

70年代开始研究和应用。早期用于薄钢带、钢丝的连续退火，能量密度最高可达10瓦/厘米。电子束表面淬火除应在真空中进行外，其他特点与激光相同。当电子束轰击金属表面时，轰击点被迅速加热。电子束穿透材料的深度取决于加速电压和材料密度。例如，150千瓦的电子束在铁表面上的理论穿透深度大约为0.076毫米；在铝表面上则可达 0.16毫米。电子束在很短时间内轰击表面，表面温度迅速升高，而基体仍保持冷态。当电子束停止轰击时，热量迅速向冷基体金属传导，从而使加热表面自行淬火。为了有效地进行“自冷淬火”，整个工件的体积和淬火表层的体积之间至少要保持5∶1的比例。表面温度和淬透深度还与轰击时间有关。电子束热处理加热速度快，奥氏体化的时间仅零点几秒甚至更短，因而工件表面晶粒很细，硬度比一般热处理高，并具有良好的力学性能。

激光在热处理中的应用研究始于70年代初，随后即由试验室研究阶段进入生产应用阶段。当经过聚焦的高能量密度（10瓦/厘米）的激光照射金属表面时，金属表面在百分之几秒甚至千分之几秒内升高到淬火温度。由于照射点升温特别快，热量来不及传到周围的金属，因此在停止激光照射时，照射点周围的金属便起淬冷介质的作用而大量吸热，使照射点迅速冷却，得到极细的组织，具有很高的力学性能。如加热温度高至使金属表面熔化，则冷却后可以获得一层光滑的表面，这种操作称为上光。激光加热也可用于局部合金化处理，即对工件易磨损或需要耐热的部位先镀一层耐磨或耐热金属，或者涂覆一层含耐磨或耐热金属的涂料，然后用激光照射使其迅速熔化，形成耐磨或耐热合金层。在需要耐热的部位先镀上一层铬，然后用激光使之迅速熔化，形成硬的抗回火的含铬耐热表层，可以大大提高工件的使用寿命和耐热性。

11.应用电子束可进行哪些表面热处理？其基本原理是什么？与激光表面热处理相比，它有哪些优缺点？

12.简述断裂韧性在选材中的意义。

断裂韧性表征材料阻止裂纹扩展的能力，是度量材料的韧性好坏的一个定量指标。在加载速度和温度一定的条件下，对某种材料而言它是一个常数。当裂纹尺寸一定时，材料的断裂韧性值愈大，其裂纹失稳扩展所需的临界应力就愈大；当给定外力时，若材料的断裂韧性值愈高，其裂纹达到失稳扩展时的临界尺寸就愈大。

土木工程材料课程作业第2篇

国家体育场——“鸟巢”，位于北京奥林匹克公园中心区南部，国家体育场“鸟巢”为2008年第29届奥林匹克运动会的主体育场。国家体育场“鸟巢”工程总占地面积21公顷，国家体育场“鸟巢”建筑面积258,000M²。国家体育场“鸟巢”内观众坐席约为91000个，其中临时坐席约11000个。国家体育场“鸟巢”将举行奥运会、残奥会开闭幕式、田径比赛及足球比赛决赛。奥运会后将成为北京市民广泛参与体育活动及享受体育娱乐的大型专业场所，国家体育场“鸟巢”并成为具有地标性的体育建筑和奥运遗产。

“鸟巢”工程为特级体育建筑，主体结构设计使用年限100年，耐火等级为一级，抗震设防烈度8度，地下工程防水等级1级。工程主体建筑呈空间马鞍椭圆形，南北长333米、东西宽294米，高69米。主体钢结构形成整体的巨型空间马鞍形钢桁架编织式“鸟巢”结构，钢结构总用钢量为4.2万吨，混凝土看台分为上、中、下三层，看台混凝土结构为地下1层，地上7层的钢筋混凝土框架-剪力墙结构体系。钢结构与混凝土看台上部完全脱开，互不相连，形式上呈相互围合，基础则坐在一个相连的基础底板上。

“鸟巢”在北京奥林匹克公园内、北京城市中轴线北端的东侧，建筑面积为25．80万平方米，是科技奥运的完美体现，我国自主创新研制的Q460钢材，撑起了“鸟巢”的钢筋铁骨，建成后的“鸟巢”拥有固定座席80000个，临时座席11000个。2008年奥运会，这里将举办开幕式、闭幕式、田径比赛、男子足球决赛。在2005年的11月15日，体育场的混凝土主体结构封顶，及后的2006年8月31日中午1时，钢结构立面次结构的26个合龙焊口全部完成焊接，钢结构工程合龙完成，同年的9月17日，体育场钢结构卸载顺利完成，共消耗了14000吨钢，安装了78个卸载点。当中，最大的卸载点负荷了320吨的重量。3个月后，钢结构吊装工程也全部完成，共动用了24台吊车、1209人参与。至2008年6月28日，鸟巢正式竣工。

“鸟巢”，他作为国家体育场，其坐落在奥林匹克公园中央区平缓的坡地上，场馆设计如同一个的容器，高地起伏变化的外观缓和了建筑的体量感，并赋予了戏剧性和具有震撼力的形体，国家体育场的形象完美纯净，外观即为建筑的结构，立面与结构达到了完美的统一。结构的组件相互支撑，形成了网络状的构架，它就像树枝编织的鸟巢。体育场的空间效果即具有前所未有的独创性，却又简洁而典雅，它为2008年奥运会树立了一座独特的历史性的标志性建筑。体育场就像一个巨大的容器，不论是近看还是远观，都将给人留下与众不同的、永不磨灭的形象，它完全符合国家体育场在功能和技术上的需求，又不同于一般体育场建筑中大跨度结构和数码屏幕为主体的设计手法。体育场的空间效果既具有前所未有的独创性，而又简洁、典雅。体育场大厅，是一个室内的城市空间，设有餐厅和商店，其作用就如同商业街廊或广场，吸引着人们留恋忘返。

体育场外壳采用可作为填充物的气垫膜，使屋顶达到完全防水的要求，阳光可以穿过透明的屋顶满足室内草坪的生长需要。比赛时，看台是可以通过多种方式进行变化的，可以满足不同时期不同观众量的要求，奥运期间的20，000个临时座席分布在体育场的最上端，且能保证每个人都能清楚的看到整个赛场。入口、出口及人群流动通过流线区域的合理划分和设计得了完美得到的解决。

“鸟巢”外形结构主要由巨大的门式钢架组成，共有24根桁架柱，现已完成20根桁架柱整柱及2根下柱吊装。国家体育场建筑顶面呈鞍形，长轴为332.3米，短轴为296.4米，最高点高度为68.5米，最低点高度为42.8米。

“鸟巢”运用的钢材为Q460钢材，说起Q460钢材，大多数人可能都不了解。“鸟巢”结构设计奇特新颖，而这次搭建它的钢结构的Q460也有很多独到之处：Q460是一种低合金高强度钢，它在受力强度达到460兆帕时才会发生塑性变形，这个强度要比一般钢材大，因此生产难度很大。这是国内在建筑结构上首次使用Q460规格的钢材；而这次使用的钢板厚度达到110毫米，是以前绝无仅有的，在国家标准中，Q460的最大厚度也只是100毫米。以前这种钢一般从卢森堡、韩国、日本进口。为了给“鸟巢”提供“合身”的Q460，从2004年9月开始，河南舞钢特种钢厂的科研人员开始了长达半年多的科技攻关，前后3次试制终于获得成功。如今，为“鸟巢”准备的Q460钢材已经开始批量生产。2008年，400吨自主创新、具有知识产权的国产Q460钢材，将撑起“鸟巢”的铁骨钢筋。

此外，屋顶内环主桁架吊装和立面次结构安装已全面展开。“鸟巢”钢结构所使用的钢材厚度可达11厘米，以前从未在国内生产过。另外，在“鸟巢”顶部的网架结构外表面还将贴上一层半透明的膜。使用这种膜后，体育场内的光线不是直射进来的，而是通过漫反射，使光线更柔和，由此形成的漫射光还可解决场内草坪的维护问题，同时也有为座席遮风挡雨的功能。滑动式的可开启屋顶是体育场结构中必可少的一部分。当它合上时，体育场将成为一个室内的赛场。如同一个容器的盖子，不管屋顶是闭合还是开启，它都是建筑物的基本组成部分。除了一些特定的结构需要外，可开启屋顶的结构基本上也是一个网络状的架构，装上充气垫后，成为一个防水的壳体。

更为匠心独具的是，“鸟巢”把整个体育场室外地形微微隆起，将很多附属设施置于地形下面，这样既避免了下挖土方所耗的巨大投资，而隆起的坡地在室外广场的边缘缓缓降落，依势筑成热身场地的2000个露天座席，与周围环境有机融合，并再次节省了投资。

还有，屋盖结构的主要承重构件，桁架柱最大断面达25m×20m，高度达67m，单榀最重达500吨。而主桁架高度12m，双榀贯通最大跨度145.577+112.788m，不贯通桁架最大跨度102.391m，桁架柱与主桁架体型大、单体重量重。

由于本工程中的构件均为箱型断面杆件，所以，无论是主结构之间，还是主次结构之间，都存在多根杆件空间汇交现象。加之次结构复杂多变、规律性少，造成主结构的节点构造相当复杂，节点类型多样，制作、安装精度要求高。许多看过“鸟巢”设计模型的人这样形容：那是一个用树枝般的钢网把一个可容10万人的体育场编织成的一个温馨鸟巢！用来孕育与呵护生命的“巢”，寄托着人类对未来的希望。

整个体育场结构的组件相互支撑，形成网格状的构架，外观看上去就仿若树枝织成的鸟巢，其灰色矿质般的钢网以透明的膜材料覆盖，其中包含着一个土红色的碗状体育场看台。在这里，中国传统文化中镂空的手法、陶瓷的纹路、红色的灿烂与热烈，与现代最先进的钢结构设计完美地相融在一起。

整个建筑通过巨型网状结构联系，内部没有一根立柱，看台是一个完整的没有任何遮挡的碗状造型，如同一个巨大的容器，赋予体育场以不可思议的戏剧性和无与伦比的震撼力。这种均匀而连续的环形也将使观众获得最佳的视野，带动他们的兴奋情绪，并激励运动员向更快、更高、更强冲刺。在这里，人，真正被赋予中心的地位。

“鸟巢”的诞生与兴建走过了太多的风雨历程，其间经历了定方案、选地址、惹非议、停施工等众多热点，但所有这些，都不会影响这座目前世界最大的单体钢结构工程成为北京标志性的建筑。2002年3月31日国家体育场面向面向全球公开征集规划设计方案。2002年7月2日收到89个规划设计方案。2002年10月，北京奥组委向全球公布奥运项目资格预审和意向征集文件。次年年初，确定了5名国家体育场项目合格申请人进入项目法人招标的第二阶段。2003年4月，由瑞士赫尔佐格和德梅隆设计事务所、奥雅纳工程顾问公司及中国建筑设计研究院设计联合体共同设计的“鸟巢”方案，最终中选。2003年12月24日上午9时15分“鸟巢”破土动工。2004年7月，为了进一步实现“节俭办奥运”，“鸟巢”暂时停工。2004年12月28日，经过专家精心设计与重新评估，国家体育场工程正式复工，此后，工程进入高速进展期。内部看台混凝土结构已于去年10月份完成，2005年11月15日，国家体育场结构提前封顶。今年的主要任务是完成外部钢结构，2007年将开始装修工程。预计2007年年底整个工程全部完工。

北京奥运开幕点火方案初定将与“鸟巢”天人合一

从北京奥组委获悉，北京奥运会开幕式点火方案已经初步确定，开幕式场面将与“鸟巢”天人合一。

“鸟巢”的相关设计师们还运用流体力学设计，模拟出91000个人同时观赛的自然通风状况，让所有观众都能享有同样的自然光和自然通风。

“鸟巢”的观众席里，还为残障人士设置了200多个轮椅座席。这些轮椅座席比普通座席稍高，保证残障人士和普通观众有一样的视野。赛时，场内还将提供供助听器并设置无线广播系统，为有听力和视力障碍的人提供个性化的服务。

据悉，运动员通道的长度、运动员休息室的衣柜，观众厕所坑位的男女比例，媒体工作间里的引水点分布等等问题也都成为了相关部门的研究议题。

“无论是设计施工还是内部装修，我们的一切出发点都是以人为本，以运动员感受为准、以观众感官出发、以记者的要求衡量。”这是所有“鸟巢”的设计者、建设者们的一个目标。

组人：李光，庄心帅，莫若飞，陶涛 PPT:庄心帅论文：李光

土木工程材料课程作业第3篇

关键词：土木工程材料,实验课程,综合创新

一、引言

随着我国建筑、交通和煤矿行业的快速发展, 土木工程人才激增, 对土木工程人才培养提出了更高要求。既要有扎实的专业理论, 又要有良好的实践能力, 才能满足社会主义现代化建设需要。土木工程本科教学实践证明, 高水平实验教学有助于学生掌握基础知识、增强感知和提高实践能力。

《土木工程材料》课程是土建类专业基础课, 由理论、实验两个环节组成, 其实验课是学生实践的主要渠道。基于我校卓越土木工程师人才培养计划及土木工程专业本科教育评估要求, 结合土木工程实验教学示范中心的建设目标, 原验证性实验教学已不适应人才培养的要求, 需要对实验教学进行革新。

二、土木工程材料实验课程特点及现状

1.实验项目多, 周期长, 学时少

由于土木工程材料种类多, 实验项目多, 内容繁杂, 授课周期长。鉴于我校土木工程材料课程学时少 (32学时) , 专业课难以完成, 往往压缩实验课时 (8学时) , 连常规材料实验都难满足, 更何况进行所有材料实验。比如水泥、混凝士等材料研究是做试件、养护、测试, 而且测试组数多, 所以实验周期长。因此, 在实验教学中必须着重考虑学时问题, 统筹合理安排, 以保障正常实验课程的进行。

2.内容陈旧, 缺乏联系实际, 创新少

目前, 土木工程材料实验课以验证性实验为主, 缺乏综合设计实验项目, 不利于培养学生综合创新能力。且建筑材料水泥、混凝土性能实验研究模式单一, 内容陈旧, 导致学生学习兴趣低。因此, 在做材料基础性能实验时, 要适当添加新材料、新技术的实验, 充实实验内容, 加强创新能力培养。例如人们关心的高性能混凝土问题, 掺加外加剂对混凝土性质的影响, 以及使用带来的环境问题等。

3.学生多, 师资不足, 仪器设备少

由于扩招导致实验师资队伍紧缺, 在职工所占比例过低, 专任教师偏少, 实验教师身兼数职, 负担重, 精力不足, 严重影响教学质量;加之设备仪器硬件设施有限, 一般是大班上课, 教师演示, 学生看, 操作机会少, 导致学生动手能力差。鉴于集体上课, 学生不重视, 严重影响教学效果。师资、设备是实践教学的基础, 加大投入, 提高意识, 实验教学质量才能上高台。

4.实验教学评价体系、规章制度不完善

在实验室建设中往往重视物的投入, 忽视人的作用, 实验室不单是设备仪器和实验大楼, 实际上是资源的集合体。多数高校对教师评价以科研、论文为主体, 教师时间和精力主要放在科研上, 缺乏合理教学评价。特别是扩招后学生数量大幅增加, 师资、设备仪器、实验室管理纷乱, 一定程度上影响了实验教学。只有合理配置教学资源、提高教学质量, 满足培养综合创新人才的要求, 才能建好实验教学评价体系。

三、土木工程材料实验课程的优化措施

1.优化实验教学内容和教学模式

土木工程材料课程涵盖专业较多, 教学中必须结合专业自身, 优化教学内容。如将原来“砂石实验”与“混凝土和易性—强度”综合, 并与混凝土配合比设计结合, 使之成为一个综合设计实验。以“综合设计”模式替代“验证”模式, 打破教学形式呆板, 学生处于被动状态。针对道桥、建筑、给排水专业分别增设“沥青混合料”“木砖性能”“管材性能”实验等。由于实验学时少, 且有些实验持续时间长, 无法保证课内全部完成。采取课内、外实验相结合模式, 利用课余时间完成实验, 扩大学生视野。

与理论教学相比, 实验教学操作性强, 更宜采用多媒体教学, 既可以提高学生兴趣, 又能把校内、外实习基地相结合, 使学生切身体会实际问题, 突出实践创新能力的培养。

2.加强综合创新性实验

土木工程材料实验大都是水泥、砂石等常规试验, 如水泥细度、标准用水量、砂石筛分实验等。在把握基本实验原则下, 强调综合, 鼓励创新。综合创新实验的重要特征是发挥学生主体性, 内容要有深度。例如, 混凝土配合比实验整合了粗、细骨料性能, 拌合物和易性调整、立方体抗压强度等多项实验, 涉及多个知识点, 成为一个完整、连贯性很强的综合设计试验。在上述实验基础上, 针对建筑研究热点, 就再生混凝土、无损检测、建筑节能等内容, 提倡学生进行实验研究。由老师出题, 学生选题, 并独立完成实验各项步骤, 以此加强创新能力的培养, 增强学生专业认识, 继而实现提高教学质量目标。

3.建立新的实验教学评价体系

以往实验教学都统一纳入理论教学中, 对实验教学没有任何评价, 只要学生考好试就能拿高分, 严重影响了实验质量。对此, 完善实验教学评价体系, 教师依学生实验表现和成果, 综合评价实验成绩, 再按一定比例计入最终成绩, 该制度的实施鼓舞了学生对实验的兴趣, 主动和教师联系做实验, 不但掌握了理论知识, 而且提高实验技能。教学中教师和学生是主体, 尤其是学生, 最有资格评判教学质量。同时师生在教学中角色不同, 对问题的判断也不同。因此, 宜采用学生、同行、领导及教师自我进行综合评价, 以实现教学质量评价可靠度。实验教学质量评价体系中设有教风、业务能力、教学文本、教学质量、教学管理、教学改革六项指标, 促成了以考查实验教师教学质量为核心的新体系建立。

4.加强实验室建设与实验教学资源的投入

设备是实验教学改革的基础, 是提高实验教学质量的硬件。士木工程材料品种多, 材料发展日新月异。因此, 实验室还应设置更新材料样品, 便于直观教学。增置多媒体设备, 方便演示, 使学生充分了解实验过程和方法, 拓展学生知识面, 达到实验教学的基本要求。同时加强管理, 健全体制, 我院实验中心实行院、系两级管理, 学院负责指导, 中心实行主任负责制。要建设好实验室, 充分发挥实验培养学生创新功能, 不仅需要仪器设备, 更需建设一支高水平、高素质、结构合理的实验队伍, 尽量保持实验队伍的稳定。通过学习、考察等方法让教师接触工程实践, 深入单位学习, 提高实验队伍的素质。总之, 实验室建设将是一个不断完善的过程。

四、结语

实验教学是高等教育中培养学生实践和创新能力的重要途径, 是完成高等教育人才培养目标的重要教学环节。鉴于土木工程材料实验课存在的一些问题, 如何有效地组织和实施实验教学。近年来, 笔者以培养学生综合设计创新能力为目标, 不断优化教学内容和模式, 完善实验教学评价体系, 加强实验室建设投入, 使学生科学实验能力及教学质量得以提高。

参考文献

[1]金南国, 钱匡亮, 孟涛.高校土木工程材料实验教学单独设课的探讨[J].实验室研究与探索, 2009, 28 (9) :111-112.

[2]吴芳, 周代军.提高土木工程材料课程实验教学质量的思考[J].高等建筑教育, 2010, 19 (2) :125-127.

[3]邓夕胜, 王泽根, 李璐.土木工程材料实验教学改革与实践[J].高校实验室工作研究, 2009, 99 (1) :7-8.

土木工程材料课程作业第4篇

关键词：实验教学改革；验证性；设计性

1前言

一直以来，在任何学科专业中实践课程的教学对培养学生学习兴趣、端正学习态度、提高动手能力都有着非常重要的作用。土木工程材料是土木工程专业的一门重要的专业基础课，其教学目的在于使学生掌握土木工程材料的性质、用途、制备和使用方法以及检测和质量控制方法，并了解工程材料性质与材料结构的关系，以及性能改善的途径，以便能够针对不同工程合理选则和使用材料。而土木工程材料实验课程正是达到这一教学目的的重要途径，因此进行土木工程材料实验课程教学改革的研究与探索，对实现该课程教学目的，完成人才培养目标具有重要意义。

2传统教学模式的现状及存在的问题

2.1教学方法陈旧

目前在该实验课程的教学中通常都是先在课堂上讲解理论知识，再到实验室进行实验，实验时由老师介绍实验目的、仪器设备、操作步骤，学生按部就班，看一步做一步，机械化的完成实验，最终实验结果要求全部合格。这种方式难以调动学生的积极性，也很难深入理解实验的目的，更难以创新。

2.2教学内容陈旧

现在大多数教科书上设置的还都是一些传统的经典的材料实验，比如材料的基本性质试验、钢筋拉伸试验、普通混凝土试验、木材试验等。随着科技的进步建筑材料也在不断的发展，各种绿色节能材料、合成高分子材料越来越多的用于土木建筑，而这些材料的实验方法却相当缺乏，难以满足现代教学要求。

2.3与实际工程脱节

土木工程材料实验课不仅应该培养学生实际操作能力，更应该以此锻炼培养学生的工作和科研能力，而传统实验教学中都是验证性实验，即通过实验验证理论，。比如混凝土配合比设计部分，大多数都是老师讲设计过程，学生按步骤计算，将初步配合比的调整与校正过程的练习略过，因为在实验室里只完成混凝土拌合物和易性测定和混凝土立方体抗压强度测定，其结果均为合格，不需要调整，这样就缺乏理论与实践相结合。因此传统实验教学模式无法适应工程应用。

3实验教学改革措施

3.1转变实验教学模式

土木工程材料实验课程中部分验证性实验难以调动学生的学习兴趣和求知欲望，改变成设计性实验更能让学生真正的参与进来，从而对理论知识有更加深刻的认识。比如混凝土试验，按照某一设计强度要求，根据所提供的原材料，由学生自己计算出计算配合比，然后进行混凝土拌合物的和易性和混凝土强度试验，观察其计算配合比是否能满足坍落度及强度要求，不满足则将按照各材料的特点及计算原理对水泥浆的数量和水胶比进行调整，直到满足各项要求为止，还可以让各组比较哪一组配合比更经济。通过这一实验过程才能让学生真正理解混凝土的性能及影响因素，同时也更加深刻的认识到该实验目的。

3.2建设开放式实验室

由于该课程实验教学学时有限，所以难以满足部分对实验环节有更高需求和求知欲望较强的同学的要求，所以将实验室改革成开放式实验室教学平台，只要学生有动手操作的要求，便可提出书面申请，申请审核通过方可进入实验室进行实验。在满足教学大纲基本要求的同时也满足了不同层次的学生对实验课程的需求。

3.3结合工程实际

土木工程材料在入场后使用前需对其性能进行检测，以判断是否可以用于工程施工，作为建筑工程专业学生在毕业后就业方向之一可能会是工程质量检测机构，其主要工作便是建筑材料检测。因此在实验课堂上增加模拟实验，模拟某实际工程，从材料取样、实验到数据整理、出具检测报告，完全按照现行的相关规范操作，之后与实际工程的材料实验结果进行对比，找出不足并提出合理化的处理办法。这样不仅可以调动学生学习的积极性，曾强工作的责任心，也能在毕业后更快的进入工作状态。

3.4注意实验内容的更新与对师资力量的提高

随着工程技术的发展，土木工程材料实验方法与标准液在不断更新，各种新材料、新仪器、新设备的的问世都对实验教师提出了更严格的要求。因此在教学内容不断更新的同时也要注重对任课教师的培训，只有对教师定期组织培训或外出学习才能不断的提高教学质量，同时也将提高教师的科学技术水平与科研能力。

3.5改变成绩考核方式

原有的教学模式中都是将实验教学纳入到该课程中，对实验部分没有单独的评价，学生只是通过考试获得该学分，这严重影响了实验教学的质量。改革后对学生土木工程材料试验课单独设置评价体系，在原来只占总成绩的10%的基础上提高实验课程的权重，增加到占课程的30%，由实验指导老师根据学生在实验过程中操作的规范性、解决问题方法的合理性、数据处理的准确性和学习态度等方面来判定实验成绩，若实验成绩不合格则将取消该门课程考试资格。在实验课程中增设课程论文，通过设计性实验研究公开发表论文的给与一定的奖励。改变后的成绩考核方式不仅提高了学生的研究创新能力，并且将该门课程的及格率有原来的70%调高到了85%。

4结论

通过教学改革不仅改变了教师的教学观念，也改变了学生的学习态度与方法。使学生能够真正的将理论与实践相结合，掌握了相关的实际操作技能，调动了学习的积极性，变被动为主动，提高了动手能力、创新能力，正适应了我校“应用型”人才培养目标的要求。

参考文献

[1]邓夕胜，王泽根，李璐.土木工程材料实验教学改革与实践[J].高校实验室工作研究，2009，（3）：7-8.

[2]杨枫，罗才松.《土木工程材料》实验教学的思考与改革实践[J].长沙铁道学院学报，2010，（9）：108-109.

[3]鄢朝勇，叶建军.《土木工程材料实验》教学改革研究[J].教育教学论坛，2013，（11）：43-44.

[4]彭春元，张俊平.土木工程材料实验教学体系改革思路[J].理工高教研究，2004，（8）：123-124.

土木工程材料作业题四第5篇

1：[论述题]

1.为什么混凝土在潮湿条件下养护时收缩较小，干燥条件下养护时收缩较大，而在水中养护时却几乎不收缩？

2、石油沥青的牌号是根据什么划分的？牌号大小与沥青主要性能的关系如何？

3、为何说屈服点（бs）、抗拉强度（бb）和伸长率（δ）是建筑用钢材的重要技术性能指标。

4、质量为3.4kg，容积为10L的容量筒装满绝干石子后的总质量为18.4kg。若向筒内注入水，待石子吸水饱和后，为注满此筒功注入水4.27kg。将上述吸水饱和的石子擦干表面后称得总质量为18.6kg（含筒重）。求该石子的吸水率，表观密度，堆积密度，开口孔隙率。

参考答案：

1、为什么混凝土在潮湿条件下养护时收缩较小，干燥条件下养护时收缩较大，而在水中养护时却几乎不收缩？

答：混凝土在干燥条件下养护时，由于水化过程不能充分进行，混凝土内毛细孔隙的含量较高，因而干缩值较大；当在潮湿条件下养护时，水分较充足，毛细孔隙的数量相对较少，因而干缩值较小；当混凝土在水中养护时，毛细孔隙内的水面不会弯曲，不会引起毛细压力，所以混凝土不会产生收缩，且由于凝胶表面吸附水，增大了凝胶颗粒间的距离，使得混凝土在水中几乎不产生收缩。但将水中养护的混凝土放置于空气中时，混凝土也会产生干缩，不过干缩值小于一直处于空气中养护的混凝土。

2、石油沥青的牌号是根据什么划分的？牌号大小与沥青主要性能的关系如何？

答：石油沥青的牌号主要是按针入度来划分的，而每个牌号还应保证相应的延度和软化点，以及溶解度、蒸发损失、蒸发后针入度比、闪点等。总体来说，牌号由小到大，沥青性质表现为粘性逐渐降低，塑性增大，温度敏感性增大。

3、为何说屈服点（бs）、抗拉强度（бb）和伸长率（δ）是建筑用钢材的重要技术性能指标。

答：屈服点（бs）是结构设计时取值的依据，表示钢材在正常工作承受的应力不超过бs；屈服点与抗拉强度的比值（бs?бb）称为屈强比。它反应钢材的利用率和使用中安全可靠程度；伸长率（δ）表示钢材的塑性变形能力。钢材在使用中，为避免正常受力时在缺陷处产生应力集中发生脆断，要求其塑性良好，即具有一定的伸长率，可以使缺陷处超过бs时，随着发生塑性变形使应力重分布，而避免钢材提早破坏。同时，常温下将钢材加工成一定形状，也要求钢材要具有一定塑性。但伸长率不能过大，否则会使钢材在使用中超过允许的变形值。

4、质量为3.4kg，容积为10L的容量筒装满绝干石子后的总质量为18.4kg。若向筒内注入水，待石子吸水饱和后，为注满此筒功注入水4.27kg。将上述吸水饱和的石子擦干表面后称得总质量为18.6kg（含筒重）。求该石子的吸水率，表观密度，堆积密度，开口孔隙率。解：石子的质量为m＝18.4-3.4＝15.0(kg)

石子的堆积体积为Vo?＝10L，石子所吸水的量为mw＝18.6-18.4＝0.2(kg)，水的体积为0.2L

开口孔隙体积为石子吸收水的量，即Vk＝0.2L

注入筒内的水的体积为V?w=4.27L，该体积等于石子间空隙的体积与石子开口孔隙之和。Vs+Vk＝4.27L

故，石子的质量吸水率为

Wm＝mw/m＝0.2/15×100%=1.3%

石子的体积吸水率为

Vv =Vk/Vo= 0.2/(10-4.27+0.2)×100% = 3.4%

石子的堆积密度为

ρod?=m/ Vo?=15/10=1500(kg/m3)

石子的表观密度为

ρod＝m/Vo=15/(10-4.27+0.2)=2530(kg/m3)

石子的开口孔隙率为

Pk＝Vk/Vo=0.2/(10-4.27+0.2)×100%=3.4%

2：[判断题]炎热地区屋面防水可以选用100号石油沥青.参考答案：错误

3：[单选题]对混凝土早期强度提高作用最大的外加剂为（）。A：M剂

B：硫酸钠

C：NaNO3

D：引气剂

参考答案：B 4：[单选题]用于吸水基底的砂浆强度,主要决定于（）A：石灰膏用量

B：水泥用量和水泥强度

C：水泥强度和水灰比

D：砂的强度

参考答案：B 5：[单选题]加气砼所采用的加气剂多为（）A：松香胶泡沫剂

B：磨细铝粉

C：氯化胺

D：动物血加苛性钠

参考答案：B 6：[单选题]现场拌制混凝土，发现粘聚性不好时最可行的改善措施为（）A：适当加大砂率

B：加水泥浆（W/C不变）

C：加大水泥用量

D：加CaSO4

参考答案：A 7：[判断题]沥青防水卷材是据原纸每平方米的质量（克）来划分标号的。参考答案：正确

土木工程材料作业题二第6篇

1：[单选题]

砂的密度、松堆密度、表观密度的大小排列为()

A：密度>松堆密度>表观密度

B：.密度>表观密度>松堆密度

C：松堆密度>表观密度>密度

D：松堆密度>密度>表观密度

参考答案：B 2：[单选题]已知混凝土的砂率为0.35，则砂石比为（）。A： 0.35

B： 0.54

C： 0.89

D： 1.86

参考答案：B 3：[单选题]石膏制品的特性中正确的为（）A：耐水性差

B：耐火性差

C：凝结硬化慢

D：强度高

参考答案：A 4：[判断题]强度检验不合格的水泥可以降级使用或作混凝土掺合料。………………………()参考答案：正确

5：[单选题]石灰熟化过程中的陈伏是为了（）A：利于结晶

B：蒸发多余水分

C：消除过火石灰的危害 D：降低发热量

参考答案：C 6：[判断题]高铝水泥的水化热大,不能用于大体积混凝土施工。………………………………()参考答案：正确

7：[判断题]我国北方有抗冻和抗渗要求的混凝土工程宜优先选用火山灰水泥。………()参考答案：错误

8：[单选题]具有调节室内湿度功能的材料为（）A：石膏

B：石灰

C：膨胀水泥

D：水玻璃

参考答案：A 9：[单选题]干燥环境中有抗裂要求的混凝土宜选择的水泥是()A：矿渣水泥

B：普通水泥

C：粉煤灰水泥

D：火山灰水泥

参考答案：B 10：[论述题]

1、矿渣水泥,普通水泥及快硬硅酸盐水泥中石膏的作用分别是什么?

2、什么是混凝土的碱―骨料反应？对混凝土有什么危害？

3、影响硅酸盐水泥凝结硬化（或凝结时间）的因素有哪些?

4、什么是砼的和易性，其影响因素有哪些？

5、石膏制品有哪些特点?

6、简述混凝土中掺减水剂的技术经济效果.7、材料的弹性与塑性、脆性与韧性有什么不同?

参考答案：

1、矿渣水泥,普通水泥及快硬硅酸盐水泥中石膏的作用分别是什么?

答:矿渣水泥中石膏作用:调节凝结时间;激发活性混合材水化.普通水泥中:调节凝结时间.快硬硅酸盐水泥:调节凝结时间;促进硬化,提高早期强度

2、什么是混凝土的碱―骨料反应？对混凝土有什么危害？

答:水泥中的强碱(氧化钠和氧化钾)在有水的条件下与骨料中的活性氧化硅反应,在骨料表面生成碱硅酸凝胶,产物吸水膨胀,导致混凝土的强度降低,甚至开裂,破坏.3、影响硅酸盐水泥凝结硬化（或凝结时间）的因素有哪些? 答：(1)水泥的矿物成分及水泥细度;(2)水泥混合材和水泥外加剂;(3)拌合用水量;(4)养护条件和时间.4、什么是砼的和易性，其影响因素有哪些？

答：和易性指混凝土在一定施工条件下,便于各种施工操作,并能获得均匀密实的混凝土的性能.包含流动性,粘聚性和保水性三个方面含义.影响因素:

(1)水泥品种和水泥细度;(2)单位用水量;(3)水泥浆量;(4)水灰比;

(5)骨料的品种,粒径,级配,含泥量等;(6)砂率;

(7)掺合料和外加剂;(8)搅拌;

(9)温度和时间.5、石膏制品有哪些特点?

答:(1)凝结硬化快,强度低;(2)硬化后体积微膨胀;

(3)孔隙率大,表观密度小,保温隔热效果好;(4)耐水性差,抗冻性差;(5)吸声效果好;

(6)具有调节室内湿度的功能;(7)防火性能好;(8)加工性能好.6、简述混凝土中掺减水剂的技术经济效果.答:(1)保持混凝土配合比不变,可以显著增大混凝土的流动性;

(2)保持混凝土流动性和水泥用量不变,可以减少用水量,提高强度;(3)保持流动性和强度不变,可以减少水泥用量;

(4)保持混凝土流动性要求不变,可以减少用水量,提高混凝土的抗冻性和抗渗性;

(5)可以延缓水泥的水化放热,降低大体积混凝土内的温度应力,减少开裂的可能.7、材料的弹性与塑性、脆性与韧性有什么不同?

答：弹性是指材料受力后产生变形，外力取消后材料完全恢复到原来状态的性质。