土木工程结构试验生产性环节的教学改革与实践

毛江鸿，陈才生，徐亦冬，崔 磊，沈建生，陆 君

(1.浙江大学 宁波理工学院，浙江 宁波 315100；2.浙江大学 结构工程研究所，浙江 杭州 310058)

土木工程结构试验生产性环节的教学改革与实践

毛江鸿1，陈才生2，徐亦冬1，崔 磊1，沈建生1，陆 君1

(1.浙江大学 宁波理工学院，浙江 宁波 315100；2.浙江大学 结构工程研究所，浙江 杭州 310058)

针对土木工程结构试验教学过程中生产性试验的教学内容设置较少，存在生产性概念不清晰、试验系统性不足、规范的利用率低等问题，该文以钢筋混凝土耐久性检测与评估为例详细阐述土木工程结构试验课程中生产性环节的实践过程。实践表明，通过在教学过程中引入生产性试验环节，提高了学生的自主学习能力，培养学生进行生产性试验的能力。

土木工程；结构试验；生产性试验；实践环节；教学改革

土木工程结构试验是以实验技术为手段，量测反映结构实际工作性能的有关参数，为判断结构的受力性能和安全储备提供技术依据，是一项实践性很强的土木工程专业课程[1]。土木工程结构试验分为生产性试验和科研性试验，其中生产性试验用于施工质量鉴定、已建结构可靠性检验、剩余寿命估算、受灾结构事故鉴定内容。实际课程教学过程中，存在试验环节设置独立性太强，试验内容及所用知识不具备连贯性，容易造成学生认知方面的局限性，影响学生学习积极性等问题[2]。特别是土木工程结构试验课程教学往往忽略生产性试验环节的作用，较少做到理论联系实际[3]。

本文在教学过程中引入生产性试验环节，通过设置项目委托、初步调查、详细调查、制定方案、现场试验以及数据整理与分析等完整环节，使学生进行自主学习，培养进行生产性试验的能力。最后，以钢筋混凝土耐久性检测与评估为例进行详细阐述土木工程结构试验课程中生产性环节的实践过程。

1 现有教学环节及其存在的问题

传统结构试验教学内容主要包括结构试验设计、结构试验荷载、结构试验测试技术、结构静力试验、结构动力试验、既有结构的无损检测、试验数据处理与分析等内容[4]，以浙江大学宁波理工学院土木工程结构试验的《结构试验指导书》为例，设置了如下试验内容，如表1所示。

表1 土木工程结构试验的实验环节设置

其中，环节1至环节4为土木工程结构试验的基础环节，要求掌握基本的应变、挠度等测试方法，是进行部分生产性试验的基础。环节5至环节7是针对生产性试验设置的实践环节，然而在教学过程中发现，上述试验方案存在如下3个问题。

1)生产性概念不清晰。试验手册为基本原理、使用方法等内容介绍，试验过程仅是理论课程的深化，学生无法认识到生产性试验的意义[5]。

2)试验系统性不足。试验项目设置较为单一[6]，相互联系不够紧密，无法让学生认知所测物理量在结构评估体系中的作用及使用方法。

3)规范的利用率低。试验过程中仅以试验手册中给定的判据进行评估，学生没有参与相关规范和规程的检索、阅读和整理[7]。

2 生产性环节的设计与要求

基于上述问题，本文提出应该在传统试验的基础上，增设完整流程的生产性试验环节，具体技术路线如图1所示。

图1 土木工程结构试验课程中生产性环节设置

2.1 理论环节及常规性试验环节

要求学生掌握常规试验设备的原理，掌握结构静载试验，了解结构动力试验，掌握无损检测技术，开展试验后独立撰写试验报告，教学环节主要是进行课堂理论教学和常规性试验教学两种形式。

2.2 生产性试验的教学环节与要求

生产鉴定性试验是针对实际结构或构件，一般在比较成熟的设计、计算理论基础上，通过试验来检验结构构件是否符合结构设计规范及施工验收规范的要求[1,4]。因此，在教学过程中有必要对完整流程进行展示，生产性试验的一般流程及对应的教学环节如表2所示。

表2 土木工程结构试验的生产性试验流程的教学方案

3 木工程结构试验生产性环节的实践

3.1 实验室介绍

浙江大学宁波理工学院结构工程学科为宁波市重点学科，2010年建成科技部“混凝土结构耐久性研究国际科技合作基地”，2011年成功申报宁波市创新团队一层次平台——“沿海工程结构安全与耐久性科技创新团队”，在钢筋混凝土耐久性方面形成了鲜明的研究特色。

实验室现有HC200钢筋锈蚀测试仪、CKT-1000混凝土电导率测试仪、PS200型钢筋探测仪、RCM非稳态电迁移法氯离子扩散系数测定仪、RCT氯离子浓度测定仪、PS-268B电化学测量系统等一批钢筋混凝土耐久性检测技术。实验室具备开展钢筋混凝土耐久性检测与评估的条件，可开展的生产性试验内容及依据的规范如表3所示。

表3 实验室可开展的生产性试验内容

3.2 生产性环节实践案例——混凝土氯离子含量检测

影响混凝土结构耐久性最普通、最严重的原因是氯化物侵蚀引起的钢筋锈蚀[8-10]，该现象在浙江沿海地区非常普遍[11]。因此，对混凝土中氯离子含量进行检测，是对结构安全及耐久性进行评估，对受损结构的修复及加固提供依据。

RCT快速氯离子含量检测法是根据氯离子溶液产生的电位差与其浓度成正比的原理得出的，具有操作简便、便于在现场检测、试验时间短、试验结果符合现场检测精度要求等优点[9]。同时，RCT测试技术需要的材料成本较低，适合作为学生生产性试验课题。文中通过实地调查、制定方案与现场检测、试验结果整理与分析3个环节介绍实践案例。

1)接受委托、实地调查。对浙江大学宁波理工学院附近区域的某桥梁进行检测，学生通过实地调研，发现处于水位变动区的钢筋混凝土桥梁承台，由于受到海水干湿循环作用，加速氯离子侵蚀速度，因此该区域是氯离子侵蚀的重灾区。学生与桥梁主管部门沟通共同确定现场检测区域。

2)制定方案与现场检测。学生依据规范调研结果及现场条件，确定采用RCT测试技术检测桥梁承台氯离子含量，检测过程包括钻孔、取粉、称量、配置溶液、标定、测试。

图2 氯离子浓度分布图

4 结束语

本文针对现阶段土木工程结构试验课程教学中存在的不足，提出将生产性实践环节引入结构试验教学中，得到如下的结论。

1)本文总结了传统土木工程结构试验教学过程中存在的生产性概念不清晰、试验系统性不足、规范的利用率低等问题，提出应该在传统试验的基础上，增设完整流程的生产性试验环节，加深学生对完整环节试验流程的理解，进入社会后更好地适应工作岗位。

2)生产性试验教学应包括课堂教学及现场实践环节，通过实地调查、制定方案、现场检测等实践环节的设置，增强学生自主动手实践水平，培养学生独立发现问题、思考问题、解决问题的能力。

3)实践案例表明，依托试验室现有的检测设备，学生可以进行一系列短周期、便于操作、符合工程实际精度要求的检测项目，既让学生有效地将所学试验内容运用到工程实际，又对实际工程进行力所能及的检测，达到了大学培养人才及服务社会的两大目的。

[1] 王柏生.结构试验与检测[M].杭州：浙江大学出版社, 2007.

[2] 梁学杰, 李小娟.探析土木工程结构试验教学改革[J].陕西建筑, 2010(5): 7-9.

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[4] 周明华.土木工程结构试验与检测[M].南京：东南大学出版社, 2007.

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[6]黄丽婷, 熊世树, 李黎.土木工程结构试验室试验教学改革探讨[J].实验科学与技术, 2006, 4(6): 44-47.

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Teaching Reform and Practice on Productive Experiment Link for Civil Engineering Structural Testing

MAO Jianghong1, CHEN Caisheng2, XU Yidong1, CUI Lei1, SHEN Jiansheng1, LU Jun1

(1.Ningbo Institute of Technology, Zhejiang University, Ningbo 315100, China;2.Institute of Structural Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310058, China)

Due to the fact that the teaching content is few in productive experiment courses during civil engineering structural testing teaching process, there are some problems, such as the unclear production concept, the insufficiency of the test system, the low utilization rate of the standard, the example of the reinforced concrete durability testing and evaluation.Aiming at these problem, this paper takes the durability of concrete testing and evaluation as an example to elaborate on civil engineering structure test course of the practical aspects of the production process.Practice shows that, through the introduction of the production process in the teaching process, we can improve the students' ability to learn independently, to develop students the ability of productive experiments.

civil engineering; structure test; productive experiment; practical link; teaching reform

2015-03-19；修改日期:2016-11-25

浙江大学宁波理工学院校级教改项目(NITJY-201529)；宁波市重点学科(20900854301)；宁波市科技创新团队(2011B81005)。

毛江鸿(1985-)，男，博士，副教授，主要从事结构试验教学和钢筋混凝土耐久性研究。

G642.0

A

10.3969/j.issn.1672-4550.2017.01.026