《混凝土工藝學》課程的可視化教學實踐

李國新，何廷樹，宋學鋒，伍勇華

摘要：通過分析混凝土的制備與施工工藝，結合學生的就業崗位，開設了《混凝土工藝學》課程。在該課程中主要講授了混凝土攪拌工藝、鋼筋工藝、混凝土輸送工藝、混凝土密實成型工藝及混凝土養護工藝，并采用了照片、動畫及錄像等可視化教學手段。結果表明該課程內容利于學生將來的工作，教學手段易于學生對知識點的理解和吸收。

關鍵詞：混凝土；工藝；教學實踐

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2012）12-0071-02

隨著我國基礎設施與城市建設的持續發展，水泥混凝土作為廉價的建筑材料，仍占據了重要的地位?，F代建筑與施工的混凝土包括現場澆注與預制兩種形式，圍繞著這兩種建筑方式，混凝土制備與施工工藝經歷了從干硬性到流動性直至大流動性混凝土的發展過程；混凝土生產方式經歷了現場加工到工廠化的預拌商品混凝土的轉變；混凝土的施工技術也經歷了從人工操作到全面機械化，以及泵送混凝土及預應力混凝土大量使用的轉變。為了適應現代化的技術發展，筆者所在學校的“材料科學與工程專業”下設三個專業方向——材料科學、材料工程及材料應用，其中材料應用主要圍繞建筑材料的生產、應用及銷售來展開教學。在未設置《混凝土工藝學》之前，該專業方向的專業課包括《建筑結構材料》、《建筑功能材料》、《建筑材料管理》、《建筑材料營銷》及《土木工程材料的測試技術原理》等，而現階段畢業生的擇業單位主要為大型土木工程現場實驗室檢測人員、建筑公司材料銷售人員、管理及售后技術服務人員、混凝土攪拌站技術人員、混凝土預制品廠技術人員等。這些工作決定了學生們除了需要掌握大量的混凝土材料的性能、測試原理材料的銷售及售后技術服務能力外，還要掌握混凝土的制備工藝和施工技術。為此，筆者所在的西安建筑科技大學于2011年增設了《混凝土工藝學》課程，期望經過該課程的講授，讓學生掌握混凝土的各工藝過程原理、設備及技術要點。截止到目前為止，該課程使用自編講義已經成功開設了兩年，現將該課程的教學實踐情況作以下總結。

一、《混凝土工藝學》的授課內容

混凝土的制備與施工工藝過程主要包括混凝土攪拌工藝、鋼筋工藝、混凝土輸送工藝、混凝土密實成型工藝及混凝土養護工藝。結合學生將來的工作性質和崗位，在各工藝的講授過程中主要關注以下內容。

1.混凝土攪拌工藝。在混凝土的攪拌工藝中，首先要求掌握混凝土的攪拌原理、攪拌均勻性的評價方法、攪拌均勻性的影響因素、主要攪拌機械的工作原理和構造。在此基礎上，結合現在商品混凝土大量生產和應用的特點，重點講授混凝土攪拌站（樓）的構成、主要組成部分的特點和工作原理，包括攪拌系統、輸送系統（水泥、粉煤灰、骨料、水等）、計量系統、控制系統及其他配套設置。通過這些內容的學習，使學生懂得了影響混凝土攪拌均勻性的關鍵參數、混凝土攪拌機的選擇與計算、混凝土攪拌站（樓）的工作原理與配套選型。

2.鋼筋工藝。由于鋼筋能顯著改善混凝土的脆性，混凝土很少單獨使用，因此工藝中講授鋼筋工藝是必須的。鋼筋工藝中的主要講授內容包括：鋼筋冷加工原理與工藝，鋼筋連接種類、原理與工藝，預應力混凝土工藝。其中預應力混凝土是本部分的主要內容，包含了預應力混凝土原理和特點、預應力混凝土對原材料的要求、先張法預應力混凝土施工的原理與工藝過程、后張法預應力混凝土施工的原理與工藝過程、無粘結預應力混凝土施工的原理與工藝過程。通過本部分的學習，學生可掌握施工現場的鋼筋冷加工和連接，混凝土預制制品生產（一般采用先張法生產），橋梁等大型工程中的混凝土預制構件的生產（一般為后張法或無粘結法生產）。

3.混凝土輸送工藝。由于現在混凝土多采用預拌混凝土合泵送施工，因此混凝土輸送工藝中主要講授的內容為：流變學基本理論，混凝土流變學原理，泵送混凝土的流變學原理，混凝土的主要輸送設備（混凝土攪拌運輸車、混凝土泵車、混凝土車載泵）的特點與工作原理。通過本部分的學習，學生可掌握混凝土攪拌站和施工現場混凝土質量的分析和調整，輸送設備的選擇與配備。

4.混凝土密實成型工藝。為了獲得密實的混凝土結構，混凝土都需要進行合適的密實成型工藝。本部分主要講授的內容包括：混凝土密實成型原理，離心密實成型、振動密實成型、真空密實成型、噴射密實成型等工藝的原理和主要參數的選擇。通過本部分的學習，學生可掌握預制混凝土生產廠和施工現場的混凝土密實成型方法和關鍵因素控制。

5.混凝土養護工藝。為了使混凝土的強度能夠持續發展，或縮短養護周期而使模具能較快周轉，對混凝土制品和現場構件均需要進行合適的養護。通過本部分的學習，學生可掌握現場自然養護混凝土時應注意的問題，預制混凝土生產廠對混凝土進行蒸汽養護和蒸壓養護時的工藝參數選擇。

二、《混凝土工藝學》的授課方法

考慮到《混凝土工藝學》中涉及到的各種工藝及設備，如采用文字來描述則顯得難以理解和接受。為此，筆者在備課的時候，采用了多種可視化的途徑，即采用照片、動畫和錄像等來輔助講解內容。在授課過程中，各部分均使用了照片。在一些重要環節的講授過程中，還采用了動畫和錄像，具體情況如下。

1.混凝土攪拌工藝：采用照片、動畫、錄像方式講授，其中攪拌原理采用動畫，攪拌的均勻性采用錄像。

2.鋼筋工藝：采用照片、動畫、錄像方式講授，其中冷拉、冷拔、閃光對焊等采用錄像，先張法施工原理、后張法施工原理與設備采用動畫講解。

3.混凝土輸送工藝：采用照片、動畫、錄像方式講授，其中混凝土泵的工作原理采用動畫，混凝土的泵送采用錄像講解。

4.混凝土密實成型工藝：采用照片和錄像方式講解，其中離心、振動密實成型采用錄像講解。

5.混凝土養護工藝：采用照片講解。

三、《混凝土工藝學》的授課效果

在2011年和2012年《混凝土工藝學》課程講授完畢之后，均組織了座談會，主要討論的問題是該課程的教學內容是否合理，是否能滿足將來工作的實際需要，可視化教學的效果是否良好等。

同學們結合認識實習和生產實習在混凝土攪拌站、建筑施工現場及混凝土制品廠的所見所聞，對該課程的教學作了以下評價。

1.該課程抓住了混凝土制備和施工的重要工藝環節，講授的工藝原理易于理解，并有利于用來分析工程實際問題。

2.教學內容貼近實際應用，與混凝土的技術發展程度相同步，利于同學們將來在工作崗位上發揮自己的才能。

3.采用的可視化教學模式，利用了照片、動畫及錄像片段，直觀、易于理解和消化的特點，提高了同學們的學習興趣，使教學目的更容易實現。

《混凝土工藝學》課程內容緊扣混凝土制備工藝與施工技術的最新發展，采用易于知識理解和吸收的可視化教學模式，將混凝土制備與施工的主要工藝過程進行了重點講解，不僅收到了較好的教學效果，而且對學生的就業和將來的工作也有很好的影響。

參考文獻：

[1]文梓蕓，錢春香，楊長輝.混凝土工程與技術[M].武漢：武漢理工大學出版社，2004.

[2]龐強特.混凝土制品工藝學[M].武漢：武漢理工大學出版社，1990.

基金項目：論文受“西安建筑科技大學教育教學改革面上項目”支持

作者簡介：李國新（1975-），男，湖北漢川人，博士，副教授。