李福海， 何肖云峰， 李 瑞， 王江山， 靳賀松， 李星燁

（西南交通大學(xué)土木工程學(xué)院，成都610031）

0 引 言

科學(xué)研究離不開(kāi)實(shí)驗(yàn)，它是掌握建筑材料性能的主要有效途徑。在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容中存在的弊端與缺陷不僅抑制了學(xué)生興趣、不利于能力培養(yǎng)，同時(shí)不能滿足日益變化的科研和工程實(shí)際的需求［1］。實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)主要存在以下幾方面的問(wèn)題：①課時(shí)較少、內(nèi)容相對(duì)多且缺乏關(guān)聯(lián)性；②機(jī)械單一的授課和考核模式；③以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，學(xué)生參與度低，能力無(wú)法得到有效提升；④教學(xué)內(nèi)容陳舊滯后、缺少實(shí)際案例，不能滿足新時(shí)代要求、學(xué)生興趣大大降低［1-8］。本文擬從科研課題、實(shí)驗(yàn)拓展、工程應(yīng)用3 個(gè)方面入手進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)的創(chuàng)新探討，以達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生科研創(chuàng)新精神、提高實(shí)踐能力、提升學(xué)習(xí)興趣的目的。主要體現(xiàn)為：①引入科研課題更新實(shí)驗(yàn)材料和內(nèi)容，改善傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容老套、缺乏新意的弊端；②把傳統(tǒng)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)與科研和工程應(yīng)用相結(jié)合，開(kāi)展課題所需的綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)、工程實(shí)踐型實(shí)驗(yàn)［3］，達(dá)到優(yōu)化驗(yàn)證性、設(shè)計(jì)性、綜合性、研究性實(shí)驗(yàn)比例的目的；③開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，讓學(xué)生能更好地利用課余零散時(shí)間，彌補(bǔ)課時(shí)較少的缺陷；④將新材料應(yīng)用于工程的實(shí)例照片、實(shí)驗(yàn)流程、施工視頻穿插在教學(xué)中［4］，與普通混凝土形成對(duì)比，展示新材料的可行性、重要性、特殊性，有助于啟發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思考、引起實(shí)踐興趣。這種理論與實(shí)際相輔相成的新型教學(xué)模式，既彌補(bǔ)了傳統(tǒng)模式的缺陷，又增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)與實(shí)驗(yàn)之間、實(shí)驗(yàn)與工程之間的聯(lián)系，把抽象的理論知識(shí)形象化，加深學(xué)生對(duì)新混凝土材料特性和應(yīng)用意義的理解，為以后的科研競(jìng)賽、工作提供知識(shí)素材支撐，奠定基礎(chǔ)。

本文以地聚物混凝土為例，詳細(xì)介紹了基于科研的實(shí)驗(yàn)課題以及地聚物混凝土的力學(xué)性能、工作性能、微觀拓展等各個(gè)新增實(shí)驗(yàn)的示例與結(jié)果分析。再結(jié)合工程應(yīng)用現(xiàn)狀，從“科研課題-實(shí)驗(yàn)拓展-工程應(yīng)用”3個(gè)方面論述創(chuàng)新教學(xué)改革的實(shí)現(xiàn)方式與每個(gè)方面對(duì)學(xué)生的幫助與啟示。

1 地聚物混凝土教學(xué)實(shí)驗(yàn)概述

1.1 地聚物研究的意義

地質(zhì)聚合物（Geopolymer），簡(jiǎn)稱地聚物，在20 世紀(jì)70 年代末由法國(guó)人Davidovits［9］提出。它以礦渣、粉煤灰等工業(yè)廢棄物以及富含硅和鋁元素的硅鋁酸鹽類礦物作為原材料，在化學(xué)激發(fā)劑作用下，由硅氧四面體與鋁氧四面體聚合而成的三維網(wǎng)絡(luò)膠凝體［10］。與每生產(chǎn)1 kg普通硅酸鹽水泥產(chǎn)生的0.66 ～0.82 kg碳排放相比，生產(chǎn)每千克地聚物混凝土僅產(chǎn)生0.18 kg碳排放，僅為普通硅酸鹽水泥的1/5［11］。在材料最為重要的力學(xué)性能方面，地聚物混凝土表現(xiàn)優(yōu)異，具有較高的抗壓、劈拉、抗折強(qiáng)度，同時(shí)擁有較好的耐久性和抗?jié)B性［12］。并且在一定配比條件下使用一些特殊的外加劑，使地聚物混凝土擁有良好的工作性［13］。因此地聚物混凝土在未來(lái)的工程建設(shè)中擁有極大的應(yīng)用潛力，其研究成果可以為今后的工程應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。同時(shí)，將地聚物混凝土科研課題創(chuàng)新性地引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，可以使學(xué)生接觸并了解到最新的科研方向，緊跟新技術(shù)的發(fā)展腳步，為祖國(guó)建設(shè)培養(yǎng)素質(zhì)高、創(chuàng)新力強(qiáng)、視野開(kāi)闊的人才。

1.2 試驗(yàn)方案概況

為了達(dá)到鍛煉學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐、探究等能力，教師可鼓勵(lì)學(xué)生參與地聚物混凝土課題的大部分試驗(yàn)，包括前期較為基本的堿激發(fā)劑——?dú)溲趸c溶液的配置、混凝土試件的制作、養(yǎng)護(hù)；抗壓和抗折強(qiáng)度試驗(yàn)、坍落度和砂漿凝結(jié)時(shí)間等測(cè)試［14］，并對(duì)地聚物混凝土力學(xué)性能、工作性能等后期試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析和總結(jié)。為了提高學(xué)生對(duì)新型建筑材料的認(rèn)知，新模式對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行拓展，增設(shè)壓汞試驗(yàn)和掃描電子顯微鏡試驗(yàn)［14］，讓學(xué)生根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果嘗試進(jìn)行微觀解釋，進(jìn)一步了解地聚物混凝土各項(xiàng)性能特征的機(jī)理。

1.3 配比選擇和調(diào)整說(shuō)明

在常規(guī)建筑材料實(shí)驗(yàn)課程中，材料配比是由教師提供或?qū)W生課前計(jì)算所得，且實(shí)驗(yàn)時(shí)按照既定的配比操作。因此可以預(yù)知實(shí)驗(yàn)結(jié)果，大致猜測(cè)結(jié)論（如試件抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度等），導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失去了探究性質(zhì)與吸引力。為了改善這個(gè)情況，本文在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中加入部分設(shè)計(jì)性質(zhì)的試驗(yàn)和新型試驗(yàn)（如壓汞、電鏡試驗(yàn)），由教師提供多組地聚物混凝土的配比，每組配比對(duì)應(yīng)不同的性能結(jié)果。或?qū)⑴浔仍O(shè)計(jì)的主動(dòng)權(quán)交予學(xué)生手中，讓其自身探究當(dāng)前試驗(yàn)條件下最優(yōu)的配合比，鍛煉學(xué)生的思考能力。

1.4 試驗(yàn)后期工作

試驗(yàn)操作結(jié)束后，需要學(xué)生按照《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法》［15］計(jì)算試件的抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度，并對(duì)不同配合比試驗(yàn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，從各影響因素角度分析、總結(jié)各變量對(duì)抗壓、抗折強(qiáng)度的影響。通過(guò)宏觀的試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析和材料微觀機(jī)理分析的鍛煉，提高學(xué)生的邏輯思維水平和分析、總結(jié)歸納能力。

2 地聚物混凝土基本性能及微觀拓展實(shí)驗(yàn)

2.1 原材料

粉煤灰：Ⅰ級(jí)粉煤灰（成都博磊）；礦渣：S95 級(jí)礦渣（成都市砼新建筑材料有限公司）；細(xì)集料：ISO標(biāo)準(zhǔn)砂；水玻璃：波美度為40 度；片狀氫氧化鈉：純度w≥95%；減水劑：聚羧酸粉末減水劑；成都市政管網(wǎng)自來(lái)水。

2.2 混凝土試件的制備和養(yǎng)護(hù)

首先將標(biāo)準(zhǔn)砂和粉煤灰放入攪拌機(jī)中攪拌30 s，然后將配制好的NaOH 溶液加入稱好質(zhì)量的水玻璃，攪拌至均勻后加入攪拌機(jī)中攪拌1min（根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整攪拌時(shí)間）；采用40 mm ×40 mm ×160 mm 的三聯(lián)試模，將混凝土試塊放在所需養(yǎng)護(hù)制度的養(yǎng)護(hù)箱中進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

2.3 力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)

2.3.1 實(shí)驗(yàn)方法及方案設(shè)計(jì)

本文舉例的力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)即按照《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法》對(duì)混凝土試塊進(jìn)行抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度試驗(yàn)［16］，并以3 d強(qiáng)度值作為參考指標(biāo)，7 d強(qiáng)度值作為衡量指標(biāo)，通過(guò)控制不同變量，分別探究養(yǎng)護(hù)溫度、水玻璃和NaOH溶液的質(zhì)量比等因素對(duì)抗壓和抗折強(qiáng)度的影響。

既然碰上了，紫云并不躲避，正想羞辱他一番，出一口惡氣。也許這樣更好，這一天遲早會(huì)來(lái)，她在心里默念著：“是的，我不要臉，鬧出去了，丑的還是你?！?/p>

2.3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

（1）養(yǎng)護(hù)溫度的影響。實(shí)驗(yàn)以水玻璃和氫氧化鈉溶液為雙溶液激發(fā)劑，其中氫氧化鈉溶液濃度為8 mol/L，水玻璃和氫氧化鈉溶液質(zhì)量比為2.5，將成型后的試塊分別放入溫度為20、40、60、80 ℃的恒溫水浴養(yǎng)護(hù)箱中進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，然后通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)出3、7 d 的抗壓、抗折強(qiáng)度來(lái)探究養(yǎng)護(hù)溫度對(duì)強(qiáng)度的影響，結(jié)果見(jiàn)圖1。

圖1 溫度對(duì)抗壓、抗折強(qiáng)度的影響

由圖1 可見(jiàn)，抗壓、抗折強(qiáng)度都隨著養(yǎng)護(hù)溫度的提高而不斷提高，且當(dāng)溫度低于40 ℃時(shí)，3 d和7 d的抗壓、抗折強(qiáng)度都很低。當(dāng)溫度提高到40 ℃時(shí)，相比常溫下，強(qiáng)度有了很大提高，3 d的抗壓強(qiáng)度提高了10.7 MPa，7 d的抗壓強(qiáng)度提高了10.5 MPa，但是初期強(qiáng)度還是較低。當(dāng)溫度提高到60 ℃時(shí)，3 d 和7 d 的抗折強(qiáng)度均達(dá)到最大，同時(shí)初期抗壓強(qiáng)度由3 d 的17.6 MPa增長(zhǎng)到7 d的24.3 MPa，從3 d到7 d這個(gè)齡期段的抗壓強(qiáng)度凈增長(zhǎng)值最大。當(dāng)溫度超過(guò)80 ℃時(shí)，抗壓強(qiáng)度仍在不斷增長(zhǎng)，而抗折強(qiáng)度有輕微的下降趨勢(shì)。在80 ℃養(yǎng)護(hù)條件下，從圖中還可以看出，3 d齡期抗壓強(qiáng)度的增長(zhǎng)速度要快于7 d，但仍未超過(guò)7 d 的抗壓強(qiáng)度。

從以上結(jié)論可知，強(qiáng)度受到養(yǎng)護(hù)溫度的影響，溫度的提高不僅從物理方面加劇了分子熱運(yùn)動(dòng)，提高了激發(fā)劑的熱激發(fā)能，而且也從化學(xué)方面提高了氫氧根離子的解聚極化能，使活性低的玻璃體結(jié)構(gòu)更容易被解聚。因此，隨著養(yǎng)護(hù)溫度的提高，材料的活性增強(qiáng)，其強(qiáng)度也得到了提高。

（2）質(zhì)量比的影響。本試驗(yàn)質(zhì)量比為水玻璃與氫氧化鈉溶液的質(zhì)量之比（后面敘述簡(jiǎn)稱質(zhì)量比）。氫氧化鈉溶液摩爾濃度為14 mol/L，采用密封養(yǎng)護(hù)制度，在60 ℃的干燥養(yǎng)護(hù)箱內(nèi)養(yǎng)護(hù)7 d，測(cè)試不同質(zhì)量比下的抗壓、抗折強(qiáng)度，結(jié)果見(jiàn)圖2。由圖2 可見(jiàn)，隨著水玻璃與氫氧化鈉溶液的質(zhì)量比的增大，7 d 抗折強(qiáng)度呈現(xiàn)先升高再降低的規(guī)律，且起伏趨勢(shì)較平緩。7 d抗壓強(qiáng)度則隨質(zhì)量比的增加呈現(xiàn)先升高再降低，然后又升高再降低的“駝峰”狀的規(guī)律，且從圖中可以得到其抗壓強(qiáng)度在質(zhì)量比為1.0 時(shí)得到第1 個(gè)峰值，在質(zhì)量比為2.5 時(shí)得到第2 個(gè)峰值。質(zhì)量比為1.0 時(shí)強(qiáng)度達(dá)到最大值，在60 MPa左右。

圖2 質(zhì)量比對(duì)地聚物混凝土強(qiáng)度的影響

2.4 工作性能實(shí)驗(yàn)

2.4.1 實(shí)驗(yàn)方法及方案設(shè)計(jì)

（1）儀器設(shè)備。砂漿凝結(jié)時(shí)間測(cè)定儀（見(jiàn)圖3），刮刀。

圖3 砂漿凝結(jié)時(shí)間測(cè)定儀

（2）方法與步驟。砂漿凝結(jié)時(shí)間根據(jù)《建筑砂漿基本性能測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ/T70-2009）［17］試驗(yàn)方法操作，來(lái)探究質(zhì)量比、礦渣摻量等因素對(duì)砂漿凝結(jié)時(shí)間的影響。

2.4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果中發(fā)現(xiàn)砂漿凝結(jié)時(shí)間和水玻璃與氫氧化鈉溶液的質(zhì)量比、礦渣摻量有很大關(guān)系，其中質(zhì)量比是影響凝結(jié)時(shí)間的最關(guān)鍵的因素，結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 影響凝結(jié)時(shí)間的因素

從表中可見(jiàn)，當(dāng)水玻璃與氫氧化鈉溶液的質(zhì)量比在1.0 ～1.5 范圍內(nèi)，砂漿的反應(yīng)較快，當(dāng)質(zhì)量比在1.5 ～2.5 范圍內(nèi)，砂漿的反應(yīng)很慢，且凝結(jié)時(shí)間隨質(zhì)量比的增加而延長(zhǎng)，緩凝劑對(duì)砂漿凝結(jié)時(shí)間的影響不大。

除了質(zhì)量比對(duì)砂漿水化反應(yīng)和凝結(jié)時(shí)間起到關(guān)鍵的影響以外，摻入的礦渣百分量對(duì)其影響也很大。從表中可見(jiàn)，摻入礦渣后，凝結(jié)時(shí)間大大縮短，而且隨著礦渣摻量的增加，逐漸加速縮短凝結(jié)時(shí)間。

2.5 微觀拓展實(shí)驗(yàn)

2.5.1 壓汞實(shí)驗(yàn)

壓汞實(shí)驗(yàn)采用Autopore iv 9500 壓汞儀來(lái)測(cè)試地聚物混凝土的孔隙。

孔隙結(jié)構(gòu)是混凝土微觀結(jié)構(gòu)中重要的組成部分，目前國(guó)內(nèi)外對(duì)地聚物混凝土的孔隙結(jié)構(gòu)研究較少，而地聚物是一種比較復(fù)雜的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，因此研究其孔隙特征是解釋不同因素影響其強(qiáng)度的重要依據(jù)，所以研究孔隙結(jié)構(gòu)特征有非常重要的意義。

當(dāng)水玻璃與氫氧化鈉溶液的質(zhì)量比從0.5 增加到2.5 時(shí)，探究地聚物混凝土孔隙率變化規(guī)律，結(jié)果見(jiàn)圖4。

圖4 凝固時(shí)間為1 d時(shí)不同質(zhì)量比的地聚物試件孔隙率

由圖4 可見(jiàn)，隨著質(zhì)量比的增加，試塊的孔隙率呈現(xiàn)先增加再降低后增加的趨勢(shì)。在質(zhì)量比為0.5 ～1.0 時(shí)，孔隙率隨著質(zhì)量比的增加而上升；在質(zhì)量比為1.0 ～1.5 時(shí)，孔隙率隨著質(zhì)量比的增加而降低；在質(zhì)量比為1.5 ～2.5 時(shí)，孔隙率隨著質(zhì)量比的增加而上升。當(dāng)質(zhì)量比為1.0 時(shí)，孔隙率達(dá)到最高值22.07%；質(zhì)量比為1.5 時(shí)，孔隙率達(dá)到最低值10.16%。

2.5.2 電鏡實(shí)驗(yàn)

使用KYKY-EM3200 掃描電子顯微鏡定性測(cè)定地聚物水化產(chǎn)物微觀形貌。舉例的電鏡實(shí)驗(yàn)針對(duì)地聚物強(qiáng)度影響的重要因素中選取水玻璃與氫氧化鈉溶液質(zhì)量比為1.0、2.5 兩種質(zhì)量比，養(yǎng)護(hù)溫度為40 ℃，礦渣摻量為0%、30% 4 種工況，觀察水化聚合反應(yīng)以及產(chǎn)物在不同工況下的變化，成型1 d 時(shí)地聚物的微觀形貌見(jiàn)圖5。

圖5 質(zhì)量比2.5時(shí)反應(yīng)1 d的SEM圖

對(duì)比圖5（a）和（b）可見(jiàn)，粉煤灰顆粒依舊呈現(xiàn)為較光滑的表面，說(shuō)明礦渣為0 時(shí)粉煤灰漿體依舊未充分反應(yīng)；從微觀結(jié)構(gòu)中可以解釋，在未摻加礦渣時(shí)，粉煤灰顆粒長(zhǎng)期以光滑球體的結(jié)構(gòu)存在于漿體中，從而減小其與周邊漿體的摩擦力，在宏觀上整體具備良好的流動(dòng)性。由圖5（b）可見(jiàn)，當(dāng)?shù)V渣摻量為30%時(shí)，粉煤灰顆粒數(shù)量明顯減少，說(shuō)明礦渣的加入提高了反應(yīng)速率，粉煤灰顆粒間填充著礦渣微粉、堿激發(fā)礦渣產(chǎn)物與堿激發(fā)粉煤灰產(chǎn)物的混合物，所以可清晰觀察到粉煤灰顆粒間的空隙明顯減少，穩(wěn)定性得到提高，因此得出這些因素可以加快地聚物的水化聚合反應(yīng)，提高其早期強(qiáng)度。

2.6 工程應(yīng)用現(xiàn)狀

地聚物混凝土在冶煉行業(yè)、汽車(chē)及航天工業(yè)、交通和修補(bǔ)工程、固封重金屬及放射性廢料、物品儲(chǔ)存等領(lǐng)域都得到了普遍應(yīng)用［18］。

（1）冶煉行業(yè)和汽車(chē)、航天工業(yè)。地聚物混凝土相比普通混凝土的耐高溫性能更好，在承受1 000 ～1 200 ℃高溫的情況下，結(jié)構(gòu)性能不發(fā)生較大改變，且不會(huì)在高溫環(huán)境下釋放有毒物質(zhì)；生產(chǎn)過(guò)程中耗能低、CO2的排放量?jī)H是硅酸鹽水泥的1/5。所以被普遍應(yīng)用于賽車(chē)與航天器的關(guān)鍵部分以及金屬冶煉行業(yè)。Davidovits曾使用地聚物混凝土制件澆筑預(yù)制品并取得了成功。

（2）交通及修補(bǔ)工程。地聚物混凝土具備快硬早強(qiáng)、水化熱低的特性，用于工程可以減少脫模時(shí)耗，提高模板周轉(zhuǎn)效率從而縮短施工期限，滿足快速建成結(jié)構(gòu)物并投入使用的需求；同時(shí)地聚物混凝土也用于結(jié)構(gòu)修補(bǔ)、加固［19］，體現(xiàn)了其良好的耐久性、體積穩(wěn)定性和較高的界面結(jié)合強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于搶險(xiǎn)救災(zāi)有重要的應(yīng)用價(jià)值。

（3）固封重金屬及放射性廢料?，F(xiàn)實(shí)生活中，固存核放射物質(zhì)與廢棄有毒金屬離子的建筑物廣泛采用地聚物混凝土修筑。歸因于其聚合后產(chǎn)生密實(shí)的三維網(wǎng)絡(luò)狀“類晶體”［20］結(jié)構(gòu)，生成密實(shí)的空腔能分隔、包裹有毒金屬離子。擁有優(yōu)越的抗?jié)B透、耐腐蝕、耐水熱性能，能長(zhǎng)期經(jīng)受核反應(yīng)產(chǎn)生的水熱循環(huán)且固定大部分有毒金屬離子。

（4）物品儲(chǔ)存。以地聚物混凝土修建的結(jié)構(gòu)有良好的密實(shí)性且能自動(dòng)調(diào)控溫度與濕度，防止物品受潮生霉、變質(zhì)。自身所具備的高強(qiáng)度也可以抵御鼠蟲(chóng)的啃咬、入侵。

3 實(shí)驗(yàn)分析與討論

以上對(duì)地聚物混凝土的力學(xué)性能、工作性能、微觀拓展等各個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、結(jié)果分析進(jìn)行了舉例，同時(shí)討論了結(jié)合科研與工程方面的應(yīng)用，這種三位一體的教學(xué)模式可以使學(xué)生得到實(shí)際的幫助和鍛煉。

（1）不同配合比對(duì)地聚物混凝土的各項(xiàng)性能有較大影響，前期由學(xué)生自行選擇材料配比替代傳統(tǒng)驗(yàn)證配合比實(shí)驗(yàn)，彌補(bǔ)原實(shí)驗(yàn)可預(yù)見(jiàn)性差、學(xué)生參與度低、教學(xué)質(zhì)量不佳等缺陷。引發(fā)學(xué)生對(duì)于本實(shí)驗(yàn)的憧憬，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的好奇心與創(chuàng)造力。另外，配合比的調(diào)整修正的過(guò)程還可以使學(xué)生充分回顧課堂知識(shí)，達(dá)到溫故知新的成效。

（2）學(xué)生在校期間的課程主要以理論課程和基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)為主，而科研課題在原有基礎(chǔ)上將新型材料與基本實(shí)驗(yàn)相結(jié)合。即使是傳統(tǒng)的混凝土試件制作、力學(xué)性能試驗(yàn)以及工作性能等基礎(chǔ)試驗(yàn)，在結(jié)合新材料后實(shí)驗(yàn)結(jié)果也與普通混凝土不同，結(jié)果的差異性使學(xué)生不可預(yù)見(jiàn)，從而促使學(xué)生產(chǎn)生濃厚興趣。同時(shí)新舊材料形成對(duì)比，體現(xiàn)新型材料的優(yōu)越性，直接客觀地讓學(xué)生了解土木建筑材料的性能知識(shí)。

（3）在拓展試驗(yàn)方面，根據(jù)不同課題增添相應(yīng)的新型試驗(yàn)，如地聚物混凝土項(xiàng)目讓學(xué)生接觸堿激發(fā)劑的配置、壓汞試驗(yàn)和掃描電鏡試驗(yàn)，從新增試驗(yàn)中了解不同配比的地聚物混凝土的性能差異、微觀結(jié)構(gòu)，嘗試分析不同配比和變量對(duì)其各項(xiàng)性能和微觀結(jié)構(gòu)的影響以及力學(xué)試驗(yàn)中試件破壞的微觀機(jī)理，由此鍛煉學(xué)生的觀察和分析能力?？蒲姓n題帶來(lái)的新型試驗(yàn)豐富了學(xué)生知識(shí)面，在接觸新實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的同時(shí)鍛煉學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力，把課堂所學(xué)知識(shí)與實(shí)際相結(jié)合，進(jìn)一步提升教學(xué)效果。

（4）地聚物混凝土主要應(yīng)用在交通及修補(bǔ)工程、航天、冶金、特殊物品儲(chǔ)存建筑等工程中，在實(shí)驗(yàn)和教學(xué)工程中，通過(guò)施工視頻、講解工程案例等方式，可以讓學(xué)生了解相關(guān)內(nèi)容，還可以培養(yǎng)其理論與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合的意識(shí)，為今后工作與科研做好準(zhǔn)備。同時(shí)，可以吸引學(xué)生上課注意力，使學(xué)生的大腦充分思考，遐想施工現(xiàn)場(chǎng)概況，進(jìn)而達(dá)到師生互動(dòng)的課題效果，也能讓學(xué)生充分利用課程知識(shí)武裝自己。

4 結(jié) 語(yǔ)

隨著各類新型材料、研究方法的不斷更新，現(xiàn)存模式的建筑材料實(shí)驗(yàn)教學(xué)已不能滿足科研、工程和培養(yǎng)學(xué)生能力的要求。在分析傳統(tǒng)模式的弊端與缺陷后提出了基于科研課題的創(chuàng)新教學(xué)改革。

（1）實(shí)驗(yàn)拓展。以傳統(tǒng)重要實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，選取“引入-組合-開(kāi)放”的方法進(jìn)行優(yōu)化。通過(guò)基礎(chǔ)型實(shí)驗(yàn)掌握材料最基本理論知識(shí)和儀器操作原理、使用方法，再引入科研課題的新型材料和前沿實(shí)驗(yàn)方法與基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)相組合，增加課題所需的新型實(shí)驗(yàn)。放寬傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的配比限制，豐富綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，增添教學(xué)吸引力、提升學(xué)生興趣。

（2）參與科研課題。經(jīng)過(guò)一系列的項(xiàng)目參與、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)操作、結(jié)果分析等鍛煉后，學(xué)生具備了基本的科研能力、科研素養(yǎng)和自主探索意識(shí)，在理清思路、查閱文獻(xiàn)、處理數(shù)據(jù)、撰寫(xiě)論文等方面奠定了良好的基礎(chǔ)。

（3）工程應(yīng)用。結(jié)合實(shí)際案例穿插展示，把原本抽象、分散的科研理論通過(guò)實(shí)踐串聯(lián)起來(lái)，使抽象物體具象化，讓學(xué)生更易理解知識(shí)是一個(gè)從實(shí)踐到認(rèn)識(shí)再到實(shí)踐的過(guò)程，既驗(yàn)證又鞏固了所學(xué)內(nèi)容，在頭腦中更易建立較完善的知識(shí)體系。

“科研課題-實(shí)驗(yàn)拓展-工程應(yīng)用”三位一體的教學(xué)方式，能調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性、主觀能動(dòng)性。與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)相比，更加注重培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)創(chuàng)新的科研思維和分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的實(shí)際應(yīng)用能力。