胶凝材料学

《胶凝材料学》课程大纲

一、课程性质和目标

本课程是无机非金属材料工程专业的一门专业必修课，课程内容包括常见无机胶凝材料的组成和结构、胶凝性能的本质、水化硬化条件、调控机理和方法、胶凝材料的性能特点和工程应用性质；新型胶凝材料组成、结构、性能特点和主要应用途径。培养学生对胶凝材料的“组成－结构－性能”的认知和应用能力，具备应用专业基本原理解决复杂工程问题的能力。

通过本课程的理论教学，使学生具备基本的知识和能力，课程的具体课程目标如下：

知识目标：

课程目标1：常用无机胶凝材料的组成、水化硬化过程、硬化体结构及技术性质等基础知识，并能运用分析材料组分、结构与性能之间的相互关系。

课程目标2：能利用胶凝材料的基础理论，依据其水化硬化及结构形成过程的规律，   对胶材浆体结构的形成过程进行调控与设计。

课程目标3：能根据胶凝材料组成、结构和性能之间的关系，分析工程应用中的相关问题，具备解决工程问题的基本素质和能力。

能力目标：

课程目标4：认识和学习行业的相关规范，具备解决与胶凝材料水化、凝结和硬化过程等相关环境工程问题的能力。

二、 本课程所支撑的毕业要求

本课程所能支撑的毕业要求如下：

本课程内容与课程目标、毕业要求指标点的对应关系

三、 教学基本内容

1. 绪论 （2学时）

（1）基本要求：

胶凝材料的基本概念、分类以及胶凝材料学研究的内容和研究的思路，认识胶凝材料发展的典型的五个阶段。

（2）教学内容：

1）胶凝材料的定义及分类；

2）胶凝材料发展历史；

3）胶凝材料研究的内容与方法。

4）课程大纲解读

课程性质、课程内容、课程目标，对毕业要求的支撑，考核方法等

（3）重点和难点

重点： 胶凝材料的定义及其内涵、分类特点；凝胶材料学研究的核心内容。

难点： 气硬性和水硬性胶材的本质区别。

2.气硬性胶凝材料—石膏（6学时）

（1）基本要求

学习建筑石膏的制备过程；理解建筑石膏的结构特征以及具有胶凝性的本质原因、水化硬化过程以及过饱度建立的条件；石膏硬化体的结构特征以及改性的机理；利用所学知识分析、解决石膏在工程应用中的相关问题。

（2）教学内容

• 石膏胶凝材料的制备、石膏胶凝材料的组成、结构与其胶凝性能的关系；
• 石膏胶凝材料的水化硬化、凝聚结构形成过程、特性及其影响因素；
• 石膏硬化体的结构与其工程性质间的关系；
• 石膏的应用以及改性的机理和措施。

（3）重点和难点

重点：石膏胶材的水化硬化机理，硬化体的结构特征与其工程性质关系；

难点：石膏凝结过程中过饱和度是如何建立、从结构上如何改善石膏硬化体的不足。

3.气硬性胶凝材料—石灰（6学时）

（1）基本要求

学习石灰的制备过程；理解建筑石灰的结构特征以及具有胶凝性的本质原因、块状和磨细生石灰的水化硬化过程以及过饱度建立的条件；石灰硬化体的结构特征以及改性的机理；利用所学知识分析、解决石灰在工程应用中的相关问题。

（2）教学内容

1）石灰胶凝材料的制备、生石灰胶凝材料的组成、结构与其胶凝性能的关系。

• 块状和磨细生石灰凝材料的水化特点、凝聚结构形成过程及其影响因素。
• 石灰硬化体的结构与其工程性质间的关系。
• 石灰的应用以及改性的机理和措施。

（3）重点和难点

重点：石灰浆体凝聚结构的形成及特性，硬化体的结构特征与其工程性质关系；

难点：石灰凝结过程中过饱和度是如何建立，在工程应用中结构的改性以及施工方案的设计与优化。

4.气硬性胶凝材料—镁质胶凝材料（2学时）

（1）基本要求

学习镁水泥的制备过程；理解镁水泥的结构特征以及具有胶凝性的本质原因、水化硬化过程以及过饱度建立的条件；镁水泥胶凝材料硬化体的结构特征。

（2）教学内容

1）镁水泥制备的原材料和生产方法、镁水泥的组成、结构与其胶凝性能的关系。

• 镁水泥的水化特点、凝聚结构形成过程及其影响因素。
• 镁水泥硬化体的特征及其工程应用。

（3）重点和难点

重点：镁水泥浆体凝聚结构的形成及特性，工程应用。

难点：氧化镁—水体系过饱和降低的机理及其措施，在工程应用中施工设计。

5.水硬性胶凝材料—硅酸盐水泥（16学时）

（1）基本要求：

学习硅酸盐水泥熟料的煅烧过程及其形成机制；率值和矿物组成计算方法、硅酸盐水泥四种主要矿物的微观结构特征、硅酸盐水泥的水化机理以及水泥石的结构和工程性质；理解水泥浆结构形成过程的一般描述及机理。

（2）教学内容：

1）硅酸盐水泥熟料的生产过程与方法，熟料的组成与结构；

2）硅酸盐水泥具备各种技术特性的因素分析；

3）硅酸盐水泥的水化反应及机理；水泥凝聚结构的形成过程及特征；

4）水泥石的结构；

5）水泥石的工程性质。

（3）重点和难点

重点：硅酸盐水泥熟料的形成机制、率值和矿物组成计算方法；硅酸盐水泥各种熟料矿物水化机理、石膏在水化硬化中的作用；水泥石的结构和工程性质。

难点：硅酸盐水泥的水化特点、凝聚结构的形成过程以及硬化体结构特征。

6. 高炉矿渣和矿渣水泥（6学时）

（1）基本要求：

学习水淬高炉矿渣产生、分类，矿渣硅酸盐水泥的性能特点及应用矿渣的其他水泥；水淬高炉矿渣组成、结构及其与水硬活性之间的关系；理解水淬高炉矿渣水硬活性的激发及其原理；利用矿渣结构的知识，制定激发措施，提高其利用率，并利用矿渣的水化和结构特性来解决混凝土抗氯盐侵蚀难题。

（2）教学内容：

1）高炉矿渣产生及分类、水淬高炉矿渣组成、结构和矿渣活性来源的本质。

2）水淬高炉矿渣水硬活性的激发及其原理。

3）矿渣水泥的水化硬化及性能特点。

4）矿渣水泥的应用以及其它渣质型水泥的技术特性。

（3）重点和难点：

重点：水淬高炉矿渣组成、结构及其与水硬活性之间的关系，水淬高炉矿渣水硬活性的激发及其原理；矿渣硅酸盐水泥的技术特性与应用

难点：高炉矿渣组成、结构与水硬活性之间的关系，矿渣的活性激发措施。

7. 火山灰质混合材料和火山灰水泥（4学时）

（1）基本要求

认识火山灰质混合材来源以及火山灰质硅酸盐水泥，粉煤灰硅酸盐水泥的技术特性；火山灰质混合材活性评价的一般方法，粉煤灰、煤矸石的组成与活性来源以及火山灰质混合材活性的激发措施；利用火山灰质材料的结构特性，优化掺和料的使用来解决环境和复杂工程问题。

（2）教学内容

1）火山灰质混合材来源，火山灰质混合材活性评价的一般方法。

2）粉煤灰、煤矸石的生产过程，其组成、结构与水硬活性的来源

3）掺火山灰质、粉煤灰以及煤矸石硅酸盐水泥的技术特性。

（3）重点和难点

重点：火山灰质混合材的特点以及活性评定方法、粉煤灰、煤矸石的组成、结构与水硬活性的来源。

难点：火山灰质混合材的结构特征与活性激发。

8. 铝酸盐水泥和其他品种水泥（6学时）

（1）基本要求

   认识高铝水泥生产原料、一般生产方法以及其他品种水泥的技术特性以及工程应用；高铝水泥的组成、结构与其水化活性的关系以及水化凝结过程；理解高铝水泥和硅酸盐水泥之间的性能差异；快硬高强水泥的组成与技术特性；利用铝酸盐系列水泥以及矿物掺和料之间微集料效应、形态效应以及化学效应等，解决重大工程的抢修、修补、水下施工等难题，并有效降低环境污染。

（2）教学内容

1）铝酸盐水泥及高铝水泥定义，高铝水泥生产过程以及水泥熟料的结构特征。

2）高铝水泥的水化硬化过程，硬化体的结构特征与改性。

3）快硬高强铝酸盐、低钙铝酸盐耐火、抗硫酸盐等几种特种水泥的技术特性。

（3）重点和难点

重点：高铝水泥组成、结构与其活性间关系；高铝水泥水化凝聚结构形成过程以及各种铝酸盐水泥的技术特性。

难点：铝酸盐水泥的硬化体结构特征以及在针对具体工程应用时的改性机理和措施。

四、达成课程目标的途径和措施

1.教学方法

教学方法是实现教学目标、教学内容的重要环节。本课程涉及到的教学方法有“讲授与Flash动画结合法”、“讨论法”“典型工程案例法”等，具体根据教学内容和目标不同采取更合适的教学方法。

在授课方面，采用启发式教学，将前期部分基础课进行简单的回顾，引导学生自主联系本课程相关问题、来分析问题和解答问题。如各胶材过饱和度如何建立问题，各影响因素的谈论在数学知识中就是求偏导问题等。同时，为增大课堂互动氛围，重要知识点以工程案例问题或思考题方式提前让学生思考学习，对于课程难点，安排一定的课堂讨论。

此外，在具体教学过程中，教学内容应紧跟工程实践中存在的重点难点问题讨论，及时补充新方法、新技术、新材料等内容，并根据每届学生的考研或就业特点，对不同内容根据需要调整课堂讨论内容，促进毕业要求指标点的达成。

2. 教学手段

本课程利用采用现代化的教学手段，采用“多媒体”结合“板书”的教学手段进行授课，“多媒体”可将抽象的内容生动化，“板书”可用于辅助表达，二者充分发挥优势，扬长避短。

在胶材的结构组成部分和技术性能表征部分，采用Flash动画视频、强化学生的理解，达到课程目标要求。

3.课外阅读要求

推荐学生利用互联网资源、校园网资源（校园网数据库）、图书馆资源（期刊、专业文献）等多种手段获取信息，进行课外阅读。通过课外阅读，既能加深对教学内容的理解，又能拓展专业视野，紧跟行业发展前沿。

4.多环节训练

(1) 平时成绩：平时成绩包括作业、课堂笔记和出勤率。在教学环节讲授结束以后，均布置2~5道的课后习题，学生每次独立思考或完成作业时间约1~2小时。作业面覆盖所讲内容的重点与难点，以便于学生巩固所讲内容及考试复习。

(2) 期末考试

五、课程综合记分方法

课程考核由平时出勤、课堂笔记及作业和期末考试四部分组成，内容须覆盖全部课程目标和毕业要求指标点。各考核环节及所占比重见下表：

（注：无故旷勤1/3者，不允许参加期末考试。）

各个环节的评分标准如下：

1. 平时成绩

平时成绩包括作业、课堂笔记和出勤率。其中，每次作业必须在正式上课前交，迟交作业或作业不满足下列要求，均以零分计，每次作业按百分制评分，总评后折算成20分。每次出勤和课堂笔记均已百分制计算，其中课堂笔记可以记录独立笔记本上、或书上或在书上做特殊标记。总评后折算成10分，每项各占5分。

作业的评分标准

出勤和课堂笔记的评分标准

2.期末考试

期末考试成绩是通过闭卷考试的卷面成绩给出，考试内容须覆盖支撑全部毕业要求指标的授课内容。课程重点内容约占全部考试内容的80～90%，基本理论与基本概念约占考试内容的60%，理论联系实际占20%。按期末考试的标准答案和评分标准百分制评分，总评后折算成70分。

为了确保考核试卷的信度和效度，必须针对教学目标、把握能力层次，进行试卷蓝图设计。

试卷蓝图设计

六、评估方法

每学期课程结束后进行课程评估。本课程采用基于课程目标（即预期学习成果）的评估方法，包括：1）根据课程目标设计并实施相应的学习任务和学习活动；2）收集学习活动中各种学习成果的评估资料；3）分析和评估实际的学习成果，做出正确的判断。4）写出反思和持续改进报告（包括评估过程、评估结果、教学反思和持续改进）。

课程目标1的评估设计

课程目标2的评估设计

课程目标3的评估设计

课程目标4的评估设计

七、 课程评价与持续改进机制

1.课程评价

课程评价周期定为每2年评价一次，评价小组由教学指导委员会和专业负责人组成。评价小组依据毕业要求达成度目标值设置课程达成目标值，采用课程总评成绩分析法进行评价。依据课程评价的结果，寻找问题，持续改进课程教学质量。依据毕业要求达成度评价结果，持续改进课程体系。

2.持续改进机制

（1）建立持续改进制度

1）成立本课程持续改进组。

2）由课程持续改进组组长负责组织执行并监督持续改进过程。

3）制定持续改进措施。

（2）成立本课程持续改进组

组长：黄书珍

组员：孙国文、高礼雄

（3）本课程持续改进措施

根据各个考核环节的达成评价结果，寻找和分析学生的能力短板，进行课程持续改进，包括课程教学内容的改进、教学方法和手段的改进、考核方法的改进等。

制表： 孙国文 审核： 黄书珍 高礼雄 批准：         发布日期：