混凝土技术教材现况与革新之策范文

当前中国混凝土工程建设的规模和新技术的应用都是史无前例的。混凝土正经历着从传统技术向绿色高性能混凝土技术转化的重要时期。新旧观念的碰撞与冲突在工程界和学术界普遍存在。虽然说混凝土工程技术的进步是显而易见的，但是问题之多也是有目共睹。许多混凝土工程问题的背后都有其教育背景，例如很多人认为混凝土以28天强度进行工程验收是天经地义的，不可改变，其实是不理解依据混凝土强度发展规律确定标准龄期的原则；结构设计人员不断追求高强度，造成配筋率高，对混凝土流动性要求越来越高，其实是不了解现代混凝土坍落度过大，匀质性不易保证的道理；有些地区仍然倾向于在混凝土中使用高水泥用量，其实是许多教科书中还在不加解释地传授标准中对水泥最低用量的限制。本文针对混凝土工程中折射出的教育问题作如下分析。

1教材编写缺乏新意与特点

在教材编写方面，许多教师坚持的一个重要原则就是写入教材的一定是经典的理论和成熟的技术。但是，现在是知识爆炸的时代，近十几年混凝土技术理念和工程技术发展迅速，可以用“眼花缭乱”来形容。于是教材编写绝大部分采用以不变应万变的对策，固守着所谓的成熟观点和结论，罗列着未变的标准规范。

1.1教材内容严重落后于工程实践

例如，一本部级“十一五”规划教材《土木工程材料》中在“影响混凝土强度的因素”这一部分，仍然将水泥强度列在第一条，而且只提水灰比，没有提到水胶比的概念；在“提高混凝土耐久性措施”这一部分还是“合理选择水泥品种、采用较小水灰比、保证水泥用量”这些传统说法；在“混凝土配合比设计”这一部分没有涉及泵送混凝土知识。另一本部级“十一五”规划教材《土木工程材料》中在“提高混凝土强度的主要措施”这一部分根本没有提及低水胶比的技术措施；在“提高混凝土耐久性的措施”这一部分也只是提出提高密实度等技术原则，不够明确和详细。在粗骨料部分，仍然提到“要求岩石强度与混凝土强度之比应该不小于1.5”，忽略了现代混凝土是以预拌泵送混凝土为主，石子在混凝土中呈悬浮状态，混凝土强度基本上与骨料强度无关[1]的现状。还有几乎所有教科书在耐久性这一部分中，碳化只是提一下钢筋锈蚀，但对于混凝土钢筋锈蚀的原因、机理与环境条件却不予说明，而这对于混凝土结构耐久性是最重要的。应该强调的是成熟不等于落后，当混凝土技术已经进入预拌大流态时代，教科书还在大讲干硬性、塑性混凝土，这怎么能使我们的学生适应现代工程建设？

1.2教材编写千篇一律，没有特色，不敢创新

目前，《土木工程材料》全国有几十个版本，可谓“大家编建材”。但是在教材结构体系、内容、叙述等方面相差不大，许多内容抄来抄去，没有创意与个性。不管张教授还是李教授写的建材大都一个样。这样做有几个明显问题：第一，做学问是一种感悟、归纳和提炼的过程，教材应该体现编写者的学术水平和工程能力，应该把自己悟出的道理写入教材，有助于引导学生在短时间内把握和理解课程重点与难点。如果不是这样，编写教材就没有学识问题。学生想看看参考书都觉得区别不大，不利于培养学习能力和提高教学效果；第二，对学生造成不良引导，向学生展示一种错误做法，就是习惯于不变的东西。没有创新勇气和创新思想，教材没有生命，没有活力。这一点我们应该学习国外学者，举个例子，《混凝土技术》一书中在讲述水泥水化产物时，就提出氢氧化钙在混凝土中有什么作用的问题，然后进行解答。当前的《土木工程材料》教材对现代混凝土技术与理念系统介绍的很少，原因之一是从众心理和不敢也不愿为人先。这似乎是中国人的做事习惯。但教师不能这样，因为如果我们希望学生具有创新意识，我们自己就首先应该有创新精神。

1.3教材不注重理论联系实际

说过：“精通的目的全在于应用。”教材不能理论联系实际是我们许多教材的弊病。讲述一个知识点如果结合一个工程案例则效果大不相同。例如：讲到混凝土碳化导致钢筋锈蚀这一部分，结合案例，北京十大建筑中的美术馆、人民大会堂等建筑由于混凝土水灰比较高、冬季施工使用氯盐、保护层相对较薄，目前不同程度出现混凝土钢筋锈蚀问题，学生肯定会记忆深刻。如果通过案例分析西部地区虽然具备碳化需要的相对湿度环境，但是年相对湿度比较低，混凝土钢筋锈蚀的可能性很小。学生就会更深刻地了解混凝土容易导致碳化和钢筋锈蚀的环境条件。反之，像现在的教材这样，只是条款式地进行叙述，对于没有很多混凝土感性认识的学生而言，教学效果就不好。

2教师的工程能力和专业学识需要锻炼与继续教育

2.1教师必须不断学习以免“以其昏昏，使人昭昭”

“一个人一生中能遇到一个‘好教师’，就很幸运了；如果你有不止一个‘好教师’，你也许会成为天才。”的确，许多“天才”并非天生，正是优秀教师的悉心教导才使得他们的潜能得到最大的开发；反之，水平低下的教师却有可能误人子弟、埋没人才。所以对于教师而言学习是终身的任务。我们经常在一些场合听到一些教师的学术发言中出现错误概念和观点，例如“粉煤灰不能多掺，否则会造成混凝土泌水”，“混凝土中粉煤灰掺量大，氢氧化钙减少，所以混凝土碳化快”，“石子起骨架作用，传递应力。骨料的强度是保证混凝土强度的前提”。在混凝土技术日新月异的今天，如果我们的教师不加强专业新知识、新技术的学习，只是看看教材就去讲课，就会造成“以其昏昏，使人昭昭”的现象。

还原论对当代自然科学与技术科学的发展已产生很大作用，但其缺点是分得愈细，愈易脱离整体和实际，因此无法从整体来全面有效地解决问题或认识事物的本质。对于混凝土这种非常复杂的材料，用分解论进行量化分析造成的局限性是显而易见的[3]。例如拌合物的工作度，通常采用坍落度试验来评价，但是掺与不掺外加剂和掺和料的拌合物，坍落度一样并不意味着工作度等同。大掺量粉煤灰混凝土拌合物可以用较小的坍落度良好地泵送。据Mehta报道[4]，高掺粉煤灰的混凝土拌和物坍落度为125mm时，可相当于180mm的普通混凝土。由于用水量很低，它不离析或泌水。所以在讲授大掺量粉煤灰混凝土应用于大体积混凝土时应该提醒适当控制混凝土坍落度以免影响匀质性。

2.2参与工程实践和科学研究是教师提高教学效果的必由之路

不久前，全国首届大学生混凝土材料设计大赛在大连理工大学成功举办，比赛题目要求学生配制C40混凝土。结果47支代表队配合比相差之大令人印象深刻。例如就单方水泥用量而言，最低160Kg，最高460Kg；单方用水量最高284Kg，最低140Kg。学生表现的背后映射出指导教师的专业技术水平和素养落差很大。有些教师对混凝土产业的技术现状不了解，所掌握的配制技术明显落后。其实是教师很少参与混凝土工程实践的缘故。学以致用是教与学过程中必须围绕的一条主线，要想将我们的学生培养成应用型人才，高校教师就必须解决自身工程能力问题，在工程中锻炼自己，提高解决实际问题的能力，掌握现代混凝土技术。

教师只有积极参加科学研究，不断更新专业知识和理念，提高学术水平才可以提高教学效果。比如，混凝土配合比设计方法中的粉煤灰超量取代法提出，粉煤灰超量取代法中的粉体增加部分等体积减砂原则，实际上因为细度量级的差别在功能上粉煤灰并不是砂，不可能代砂，仍然是胶凝材料，却因为超量而变相增加浆体含量。有人认为掺粉煤灰后的混凝土抗裂性改善不明显，浆骨比增大是其原因之一。建议今后不再采用这种实际上增加浆骨比的计算方法[2]，教师在讲授超量系数法时应该说明相关正确理念。

3高校学生实践教学环节必须改变现状

3.1课程实验内容和安排需要改革

目前，全国绝大部分高校混凝土相关教学实验仍然按照传统模式进行，实验内容包括水泥胶砂强度、标准稠度用水量、砂筛分、砂石表观密度、堆积密度、塑性混凝土试配。存在的问题是首先实验没有以六组分流态混凝土为目标，与混凝土工程实际不符合。其次实验安排不利于学生自主学习和感知现代混凝土。比如实验材料是实验室指定的，水泥、骨料、掺合料、外加剂没有选择和优化的可能，学生就不可能比较和控制各组分品质对混凝土的影响。举个例子，如果我们给出不同材质、不同粒形、粒径和级配的骨料，让学生自主选择和堆积搭配，教学效果就会大大提高。

3.2实践教学环节需要加强

目前，《土木工程材料》课程实验一般为8学时，个别学校学时还要低。在课内实验中让学生理解、初步掌握现代混凝土配制技术难度很大。像土木工程专业许多课程设置课程设计周一样，《土木工程材料》课也需要设置混凝土配制与性能技能训练周以强化学生专业实践能力，促进学生对课程知识的理解意义重大。这里涉及教育理念问题，在培养体系有限的学时安排中，必须舍得减少理论课程所占比例。我国高校理论课程门类过多，所占比例过大，说深了，其实浪费了学生大量的自主学习时间，很多理论课程少上也罢，不上也罢，对于今后意义不大。实践教学是人才培养的重要手段，其意义并不低于理论教学，尤其对于以应用型人才培养为目标的高校，更是如此。

实践教学环节不仅包括校内的专业技能类训练，还必须包括校外工程中的实践锻炼，让学生了解到实验室中测试的混凝土性能（property）的优劣并不能代表结构中混凝土的性能（performance）。所以有人得出“掺粉煤灰的混凝土早期强度低,抗碳化性、抗冻性差”的结论，除配合比、原材料的原因外,很可能是试验方法问题。例如试验龄期等，一方面许多混凝土结构提前劣化，另一方面在试验室检测性能很差的混凝土，在现场却有很好的表现[5]。通过工程实践学生要逐步理解从原材料、配合比设计、生产、施工、结构、环境等环节的因素对最终结构混凝土表现的影响。

3.3教学实验形式应该改变

以丰富的、开放的、自主的形式取代目前刻板的实践教学模式值得尝试。还以首届全国大学生混凝土设计大赛为例，180名全国大学生的激情点燃了这次赛会，说明大家很有兴趣，积极性很高，这次竞赛形式的实践教学活动会极大地提高了学生的专业素质，激发了学生对混凝土的热爱，促使他们有理想、有信心改变中国混凝土与水泥制品行业的未来。同时还可以以专题、任务、实操考核形式设置实验内容，最大限度促使学生自主设计、思考，激发学生的兴趣和创新精神，锻炼学生试验技能，这些都是实践教学环节改革应该尝试的形式与方法。

4土木工程专业人才培养应该重视材料知识的学习

目前，土木工程界仍然存在一种轻视混凝土材料以及相关知识的现象。体现在许多土木工程学科都将材料方向看做是一个次要方向。结构工程专业研究生选择研究方向一般不会想到选择材料方向。有的土木工程学院院长直接向教授材料课程的教师讲，我们土木工程的学生，对混凝土知道一点儿就行了。对材料在土木专业与学科的地位和作用缺乏认同感。

材料是工程的基础，不同材料有不同的设计理论和方法以及不同的施工方法设计和施工方法，必须跟随材料的变更或更新而变更或更新。工程中的主要问题是如何处理使用材料时所遇到的各种相互矛盾的因素，最大限度地做到对立的统一，以实现“百年大计”。混凝土是今后相当长时期主要的、大宗的材料，人们对混凝土材料这种复杂多相体的认识仍在不断地发展。在校期间所学的材料知识不过硬会造成知识的缺陷和局限性，工作中只能机械地执行规范，不利于甚至阻碍混凝土工程技术的进步。

目前，工程设计人员、工程监理人员大都来自于土木工程专业，由于对现代混凝土材料缺乏系统的了解和学习，在实际工程中经常出现错误的管理、设计和监理行为。南方某省建筑工程质检机构下发文件称：“因为掺加较大比例粉煤灰的混凝土，早期存在塑性收缩的问题，易导致开裂，所以禁止使用粉煤灰”；许多施工企业在混凝土结构设计中倾向于促使混凝土追求高早强、大流动，造成混凝土结构体积稳定性变差；在东北某铁路建设项目上原材料明显发生变化，项目指挥部仍然禁止混凝土搅拌站对混凝土配合比作出调整，说如果调整，应先去委托试验，这种外行且不顾实际的做法令人无语；监理人员经常教条地“认真执行”明显过时的标准条款，给混凝土生产造成困惑；检测人员经常利用“回弹”来发现混凝土结构的所谓“质量问题”，搞得混凝土企业和施工单位焦头烂额。再举一例，某桥梁工程因施工单位提出：“C50箱梁混凝土的到场坍落度为160mm~180mm，入泵坍落度不超过160mm”的要求，现场施工队伍又没有相应的思想准备，肆意加水，混凝土严重离析，匀质性很差，造成工程事故。事故分析时，施工单位理直气壮地提出搅拌站没有执行不许掺加粉煤灰的要求是造成工程事故的主要原因。至于目前在行业内引起热议的“混凝土阴阳配合比现象”在很大程度上是部分标准、规范没有及时更新混凝土技术理念，仍然保留所谓最低水泥用量要求造成的。以上现象说明只有混凝土材料生产企业懂混凝土是不够的。保证混凝土结构质量需要设计、混凝土原材料制备、混凝土生产、施工、监理、检测等单位的人员都对现代混凝土有正确的认识，大家统一思想、协作完成。可见土木工程专业人才培养中不但不可轻视混凝土知识的学习，反而应当予以强化。

这一现状实际上正在不断改善，例如土木工程专业学位研究生培养计划已经将《现代建筑材料》为学位必修课程。2008-2009《土木工程学科发展报告》中“桥梁学科发展研究”一文中将材料创新列为桥梁工程师所肩负的五个使命和任务的第一位。

5发挥教学对混凝土工程积极作用的措施

为尽快推动我国绿色混凝土技术体系的成功应用，在混凝土与水泥制品行业人才培养中必须关注教学对混凝土工程的影响。从学校教学、继续教育等环节入手才可以从根本上解决我国混凝土工程中存在的许多技术与质量问题。

1.小平同志说过：“关键是教材，教材要反映出现代科学文化的先进水平，同时要符合我国的实际情况。”必须组织力量编写一批内容新、有特色的创新型教材，满足学校教育与技术培训的需要。例如，尽快编写《土木工程材料》、《混凝土工程学》、《现代混凝土工程技术》等教材。

2.定期组织全国教师，尤其是青年教师的混凝土新技术培训，包括理论和实际操作，提高教师教学水平。

3.推动高校混凝土材料类实践教学改革，从内容、形式、考核等多方面进行改革，保证教学实践环节的强化与高质量，调动学生学习兴趣，引导学生的创新意识。继续倡导定期开展各类大学生混凝土大赛，创造应用型人才培养的氛围。

4.混凝土与水泥制品协会应组织高等学校研究与推动混凝土卓越工程师培养计划，为培养行业杰出人才探索道路与模式。

5.混凝土与水泥制品协会应积极协调组织设计、施工、监理、检测行业与混凝土材料行业的交流、对话和培训，增进相互理解，促进协作。

6.建议在高等学校土木工程专业中开设《高性能混凝土工程》选修课，传授现代混凝土知识，为在土木工程中成功推进绿色混凝土技术奠定基础。