土木工程材料實驗教學

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摘要：試驗檢測是工程建設中的重要環(huán)節(jié)，是每個工程從業(yè)人員應該了解的行業(yè)。針對《土木工程材料》實驗課內(nèi)容與工程試驗檢測的內(nèi)容一致的特點，要求學生以工程試驗檢測行業(yè)的標準進行試驗，讓學生在在校期間能進行職業(yè)鍛煉，培養(yǎng)學生規(guī)范標準意識、實事求是等職業(yè)素養(yǎng)。在取樣縮樣、試驗條件、試驗過程、原始記錄、數(shù)據(jù)處理等關鍵環(huán)節(jié)上嚴格按照規(guī)范標準的要求，使學生正確理解這個行業(yè)的真正內(nèi)涵。

關鍵詞：土木工程材料；試驗檢測；標準；規(guī)范

一、試驗檢測行業(yè)

學生尚未從事工程相關工作，對工程試驗檢測行業(yè)不了解。向學生講授試驗檢測行業(yè)的相關知識是學好《土木工程材料》實驗課的一個重要補充。

1.試驗檢測行業(yè)的概況

工程試驗檢測貫穿于工程的設計、施工、監(jiān)理、驗收、養(yǎng)護、維修等各個環(huán)節(jié)，從設計初期的地質勘察到施工建設再延伸到使用中的監(jiān)控養(yǎng)護，均離不開試驗檢測。試驗檢測是工程建設中進行質量、進度、費用三大控制的重要手段。工程試驗檢測機構主要由以下幾種組成：一種是甲方、施工、監(jiān)理、勘測設計、材料生產(chǎn)企業(yè)等工程建設相關企業(yè)的試驗室；一種是企業(yè)性質的第三方試驗檢測機構；一種是各級質量監(jiān)督管理部門設立的帶有政府色彩的質量監(jiān)督室。

2.試驗檢測的職業(yè)發(fā)展方向

試驗檢測行業(yè)的職業(yè)發(fā)展方向是學生認真學習《土木工程材料》實驗課的一個出發(fā)點。試驗檢測機構中最常見的是施工方的工地試驗室和第三方試驗檢測機構。以下以施工方的工地試驗室和第三方試驗檢測機構為例介紹試驗檢測人員的職業(yè)規(guī)劃。施工單位試驗檢測人員職業(yè)規(guī)劃：試驗員→試驗工程師→試驗室負責人→工程部部長或副總工→總工→項目經(jīng)理第三方試驗檢測機構人員職業(yè)規(guī)劃：試驗員→試驗工程師或主管→科室負責人→專業(yè)負責人→技術負責人→機構負責人

3.工程試驗檢測職業(yè)資格證書

取得職業(yè)資格證書是從事工程試驗檢測行業(yè)的基礎，現(xiàn)以交通部的公路水運工程為例。公路水運工程試驗檢測專業(yè)技術人員職業(yè)資格包括道路工程、橋梁隧道工程、交通工程、水運結構與地基、水運材料五個專業(yè)，分為助理試驗檢測師和試驗檢測師兩個級別，均設公共基礎科目和專業(yè)科目，專業(yè)科目為《道路工程》、《橋梁隧道工程》、《交通工程》、《水運結構與地基》和《水運材料》，考試成績均實行2年為一個周期的滾動管理。

4.規(guī)范標準

在多數(shù)高校，任課教師試驗過程參考教科書，但是教科書的部分內(nèi)容未及時同步相關規(guī)范標準。例如，在已作廢的舊規(guī)范GBT228-2002《金屬材料室溫拉伸試驗方法》中，當鋼筋抗拉強度結果小于1000MPa且大于200MPa時應修約到5MPa；在現(xiàn)行規(guī)范GBT228.1-2010《金屬材料拉伸試驗第一部分：室溫試驗方法》中修約到1MPa。因此，在《土木工程材料》實驗課中，必須強調所有的試驗要嚴格按照相關的操作規(guī)程或規(guī)范標準，結果的判斷要參照相關技術規(guī)范或標準；強度不同行業(yè)適用的操作規(guī)程或規(guī)范標準不盡相同；強調規(guī)范標準的更新。

二、試驗檢測行業(yè)必備的職業(yè)素養(yǎng)

1.規(guī)范標準意識

試驗檢測的權威性源于試驗過程的規(guī)范和標準。在實驗課中，培養(yǎng)學生的規(guī)范標準意識就顯得特別重要。工程建設領域主要有公路、橋梁隧道、民航機場、市政工程、水利水電、建筑、鐵路等，而每個領域適用的規(guī)范標準不盡相同。在培養(yǎng)規(guī)范標準意識的同時，也要清楚認識到各自領域適用規(guī)范標準的不同。

2.實事求是

數(shù)據(jù)的真實是試驗檢測權威性的保障。在糾正學生隨意編寫試驗數(shù)據(jù)的同時，向學生強調數(shù)據(jù)真實的重要性。例如，在進行“混凝土抗壓強度試驗”中，由于制備混凝土試塊的模具都是塑料試模，個別學生為了方便，未經(jīng)測量直接將混凝土試塊的邊長全部記錄為150mm。這種行為要及時糾正并強調數(shù)據(jù)真實可靠的重要性。

3.愛護設備

作為試驗檢測從業(yè)人員，愛護設備是最基本的職業(yè)要求。在實驗課中，要引導學生愛護設備，在潛移默化中培養(yǎng)學生愛護設備的意識。

三、取樣縮樣方法

樣品的代表性、有效性將直接影響試驗檢測結果的準確度。在實驗課中，要重視取樣、縮樣在整個試驗檢測中的地位。

1.縮樣方法縮樣方法

分為四分法和分料器法。四分法是實驗課上經(jīng)常采用的縮樣方法，其特點是操作簡單、效率較高，但準確度不高。而分料器法是試驗檢測行業(yè)常用的縮樣方法，其操作較麻煩、效率不高。將分料器法引入到實驗課中，便于學生正確理解試驗檢測取樣縮樣。

2.取樣方法

取樣是試驗檢測工作的開始，也是所有數(shù)據(jù)的來源，在試驗檢測中占有凸出的地位。以料堆為例，試驗檢測中取樣是在料堆頂部、中部和底部均勻分布的15個不同部位，抽取大致相等的樣品15份，組成一組樣品。

四、試驗條件

試驗條件的變化會對試驗檢測的結果產(chǎn)生影響。在實驗課中，循序漸進地引導學生認識到試驗條件對試驗檢測結果的影響，引導學生對試驗條件的重視。

1.試驗室環(huán)境

試驗室溫度和濕度是試驗條件的一部分。因為某些試驗對試驗室的溫度和濕度比較敏感，試驗規(guī)程會對試驗室的溫度和濕度的范圍作出具體規(guī)定。例如，對于“水泥標準稠度試驗”，《公路工程水泥及水泥混凝土試驗規(guī)程》對試驗室環(huán)境的要求如下：溫度為20℃±2℃，相對濕度大于50%。由于條件的限制，有些高校試驗室的溫度和濕度無法滿足規(guī)范標準的要求。學生應該對這個會影響試驗結果的試驗室條件有清醒的認識。在不符合溫度和濕度要求的試驗室中得出的試驗結果是不具有公正力的。

2.養(yǎng)護條件

養(yǎng)護條件會對試驗結果產(chǎn)生影響?；炷猎嚰?、砂漿試件、水泥膠砂試件、雷氏夾試件等對養(yǎng)護條件有嚴格的要求。由于條件的限制，某些高校試驗室無法滿足養(yǎng)護條件的要求。但是在實驗課中，對養(yǎng)護條件不符合規(guī)范要求的解釋應作為實驗課內(nèi)容之一，使學生對養(yǎng)護條件有充分的理解和重視。

五、試驗過程

試驗過程是試驗檢測的核心，是學生學習實驗課的重點。

1.試驗過程的完整性

在混凝土抗壓強度試驗中，《公路工程水泥及水泥混凝土試驗規(guī)程》規(guī)定：取出試件，檢查其尺寸及形狀，相對兩面應平行。量出棱邊長度，精確至1mm。而操作者為了方便，省略了混凝土試塊尺寸的測量這一步驟，而在試驗記錄中也沒有相關記錄。在實驗課中，也會為了圖方便省略一些試驗步驟。所以在試驗過程中應該強調按規(guī)范標準操作的重要性。

2.試驗細節(jié)

試驗細節(jié)決定試驗檢測是否正確。例如，在“水泥標準稠度試驗”中，《公路工程水泥及水泥混凝土試驗規(guī)程》規(guī)定：用水泥凈漿攪拌機攪拌，攪拌鍋和攪拌葉片先用濕布擦過，將拌合水倒入攪拌鍋中。學生在實驗課中經(jīng)常會忽視這個細節(jié)。有些學生在將水和水泥放入攪拌鍋前，沒有用濕布擦拭攪拌鍋及攪拌葉；后一組學生在使用水泥攪拌機前，沒有清理攪拌鍋里多余的水。所以要積極引導學生正確理解規(guī)范標準中的細節(jié)。

六、原始記錄

原始記錄是試驗檢測的一個組成部分。不允許隨意更改，不得隨意涂改，如有記錯時，應對錯誤數(shù)據(jù)劃“=”道橫線，將正確的數(shù)據(jù)寫在上方。且應是有一定格式的記錄表，內(nèi)容包括：檢測項目、檢測地點；溫度、濕度；主要檢測儀器名稱、型號、編號；檢測原始記錄數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)處理結果；檢測人、復核人；試驗日期等。但在實驗課中，學生對原始記錄不重視，或用手機拍攝試驗結果，或隨意用一張白紙記錄原始數(shù)據(jù)，這都是不正確的記錄習慣。

七、數(shù)據(jù)處理

試驗檢測數(shù)據(jù)作為試驗檢測工作最終成果的具體體現(xiàn)，其質量水平無疑直接影響到工程各個階段的質量控制、數(shù)據(jù)分析與結果判定。

1.試驗記錄

試驗記錄是試驗檢測數(shù)據(jù)的具體載體。由于學生對試驗記錄不重視，對試驗記錄的圖標不理解，經(jīng)常出現(xiàn)各種錯誤，主要有以下幾個方面：第一，記錄中的檢驗對象信息區(qū)缺少試驗檢測項目的名稱；第二，數(shù)據(jù)單位的填寫不規(guī)范，具體表現(xiàn)為試驗結果名稱后面單位缺失或每個數(shù)值后面都加上單位。

2.數(shù)值的修約

數(shù)值修約是通過省略原數(shù)值的最后若干位數(shù)字，調整所保留的末位數(shù)字，使最后所得到的值最接近原始數(shù)值的過程。在進行數(shù)據(jù)處理時，首先強調數(shù)值的修約間隔。數(shù)值的修約間隔可以從試驗規(guī)程或標準中獲得。其次注意修約規(guī)則。修約規(guī)則參考現(xiàn)行國標GB/T8170-2008《數(shù)值修約規(guī)則與極限數(shù)值表示和判定》?？傊?，在《土木工程材料》實驗課中，應該強調取樣縮樣方法、試驗條件、試驗過程、原始記錄、數(shù)據(jù)處理等環(huán)節(jié)，并在日程試驗中培養(yǎng)學生的職業(yè)素養(yǎng)。將試驗檢測的各個方面無縫地融入到《土木工程材料》實驗課中，這樣才能激發(fā)學生的學習熱情，按照行業(yè)現(xiàn)行規(guī)范標準的進行試驗，使學生在實驗課中真正體會和理解到工程試驗檢測這個行業(yè)的嚴謹性及規(guī)范性。

作者：簡松海 單位：福州外語外貿(mào)學院