《重力_基本相互作用》教学设计(精选5篇)
1.知识与技能:
(1)了解力是物体对物体的作用,力的作用是相互的,认识力能使物体发生形变或物体运动状态发生改变。能分析施力物体和受力物体。
(2)知道力的三要素,会画力的图示和力的示意图。
(3)知道重力产生的原因及其定义,理解重力的大小以及测量和方向,知道重心的概念。(4)初步了解四种基本相互作用的特点和作用范围。2.过程与方法:
通过观察和亲身感受,概括出重力的产生、方向、大小的特点,培养学生归纳总结知识的能力。3.情感、态度与价值观:
(1)通过“重心”概念的引入渗透“等效代替”的思想。
(2)通过对四种基本相互作用的介绍,激发学生努力学习,以后投身到新领域的探索中去。
二、教学重点和难点
重点:
1.力的概念的建立过程,学生对于力的概念存在一些模糊的概念,为了让学生对力有更清晰的认识,因此教学中应重点讲解力的概念的建立过程。
2.重力的三要素的分析过程。因为重力三要素的分析研究方法能为其他学习作铺垫,所以应是本节的另外一个核心内容。
难点:
不规则物体的重心的确定,对于不规则物体的重心的确定学生不容易接受,而且也不容易想到,所以在教学中用实际操作突破难点。
三、课时安排
1课时
四、教学过程
1、新课引入
观察足球场上运动员们踢球、传球以及守门员接球的动作。
教师:同学们说说运动员的这几个动作中,足球的运动状态都发生了怎样的变化? 生1答:踢球是足球由静止状态到运动状态。
生2答:守门员接球是足球由运动状态到静止状态。生3答:传球是足球运动方向的改变。
教师:之前我们学习过,物体的运动状态是用哪个物理量来表示的? 生答:速度。
教师:所以当物体的速度发生变化是,我们就说物体的运动状态发生了变化。我们再看看之前运动员踢球的几个动作,也可以看到,运动状态的变化有三种:速度的大小发生变化;
生答:速度的方向发生变化;速度的大小、方向均发生变化。教师:那么,这种运动状态的改变,我们就归因为‘力’的作用。
2、新课教学
所以,从我们对足球的运动状态以及松枝的弯曲我们就可以得到力的定义了。有没有哪个同学可以来总结一下力的定义?
生答:力就是物体与物体之间的相互作用。
教师:力的单位是牛顿,简称牛,用字母N表示。语文有一种学习态度叫做咬文嚼字,那么我们也来对力的概念进行一次咬文嚼字!首先我们看到‘物体与物体之间’,同学们说说,你们对这个短语是如何理解的?
生答:力是存在于物体之间的。
教师:对,力不能离开物体而单独存在,有力就一定至少有两个物体的存在,而这两个物体,讲有一个是施力物体、一个是受力物体。所以,这里我们就得到了力的第一个性质——物质性。然后我们再看到定义的‘相互’两个字,这个词同学们又如何理解呢?
生答:A对B施加一个力的时候B也对A有一个力。
教师:没错,一个物体是施力物体的同时也是受力物体,这就是力的第二个性质——相互性。同时力的最后一个性质就是矢量性,力是一个矢量,所以力?
生答:既有大小,又有方向。教师:再了解了力的三个性质之后,同学们来回答一下,力可以离开物体而单独存在吗? 生答:不能。
教师:那么,两个物体一定要相互接触才能产生力吗? 生答:不一定
说完了力的三个性质之后,我们再回过头来看看力的定义,我们还有哪一个词语没有研究? 生答:作用。
教师:没错,既然有力的存在,那么力就一定会对物体产生一个力的作用效果,那么根据前面我们引入的生活中的一种运动一种自然现象,同学们说说,力的作用效果有哪两个?
生答:运动状态的改变和物体的形变。
教师:很好,当力改变物体的运动状态就可以使力产生一个加速度,而力是物体发生的形变,有些形变我们肉眼就可以辨认,有些微小形变我们肉眼无法看出来却需要精密的仪器来检测了。但是力的作用效果,无外乎就是这两种了,当然也可以一个力的施加,两种作用效果都产生也是可以的。那么,影响力的作用的因素又是什么呢?
生答:力的大小、方向、作用点。
教师:也就是力的三要素。说道力的大小,同学们说说,力的大小我们是用什么仪器来测量的? 生答:弹簧测力计。
教师:力的测量需要用到测力计,而我们平时用得最多的就是弹簧测力计,这里老师也还有展示一下其他不同型号的测力计。
可是我们这节课说了这么久的力,都是口头上说的,所以我们要如何将力这种看不见又摸不着的东西表示到纸上来呢?于是,这里我们就进入到力的图示学习。力的图示就是用一根带有箭头的线段来表示力的三要素。线段的长度表示?
生答:力的大小。
教师:线段的箭头表示? 生答:力的方向。
教师:线段的起点表示? 生答:力的作用点。
教师:如果我要表示一个大小为15N、方向为水平向右的力推木箱的情况,力的图示如下:
作力的图示的步骤是: ①选取合适的标度;
②从作用点开始沿力的方向画一条有向线段,线段的长短按选定的标度和力的大小画出,线段上还要标出刻度,同时一定要注意必须是整数倍,不可以出现分数;
③在弦断的末端加上箭头表示力的方向; ④最后标上力的大小和名称。
在作力的图示的时候,还有一点需要注意的是,我们在画同一物体受到多个力的作用时,作力的图示选取能画一个力就选一个标度吗?
生答:不能。
教师:是的,这里的表示各个力的标度毕竟要统一。
而在了解了力的图示之后,我们在这里还要区分一下另一个概念,就是力的示意图:只需要画出力的作用点和方向,以表示物体在这个方向上受到了力。
3、练习巩固
下面我们来做一个例题,来熟悉下力的图示要如何来画,它的步骤是怎么样的,又有哪些注意事项。例:物体A对B的压力是20N,如图所示,试画出这个力的图示。
练习1:关于力的下述说法中正确的是(A)A.力是物体对物体的作用
B.只有直接接触的物体之间才有力的作用 C.力可以离开物体而独立存在 D.力的大小可以用天平测量
4、重力
在上一章的自由落体运动中我们已经知道,冬天飘落的雪花、夏天的雨水、秋天的落叶,这些物体的下落都是因为它们受到了什么力的作用?
生答:重力。
教师:没错,在地球附近的物体,由于地球的吸引而使物体受到的力,我们就叫做重力。那么同学们思考一下,力都伴随着施力物体与受力物体,同学们说说重力的施力物体是谁?
生答:地球。
教师:受力物体呢? 生答:地球附近的物体。
教师:那同学们再想想,物体受到重力的作用,需要与地球相接触吗? 生答:不需要。
教师:所以,重力就是非接触力。还有,物体受到重力的作用,与物体的运动状态有没有关系? 生答:没关系。
教师:同学们都回答对了,但是如果老师把重力的定义反过来说,重力就是地球对物体的吸引力,这句话对吗? 生答:„„
教师:这里要注意将定义反过来说是不对的。重力只是地球吸引力的一部分,还有一部分是我们以后会学习到的向心力。那么,在知道了重力的来源之后,我们接下来看看力的三要素。首先是重力的大小。在初中我们就已经学习过了重力的计算公式是?
生答:G=mg。
教师:g的取值是? 生答:9.8N/kg。
教师:那么,根据我们在自由落体运动的学习中,大家再一起来回忆下,重力加速度的大小随着纬度有一个怎样的变化?
生答:随纬度的增大而增大。
教师:那么,同一个物体,它在赤道所受到的重力和两极所受的重力大小是怎么样? 生答:赤道最小,两极最大。
教师:那么既然知道了这个变化之后,我们来讨论一下,一团棉花,在上海称是100N,到了迟到去称还是100N,试问棉花是受潮了还是变干了?
生答:受潮了。
教师:为什么是受潮了?
生答:因为赤道比上海的重力加速度要小,称的重量也应该要变小才对,但是现在它的重量却是一样的,所以只能是受潮了。
教师:很好。现在我们再来说说重力的方向是? 生答:竖直向下。
教师:没错,因为重力的方向总是与水平面是垂直的,所以我们在生活中的应用就是重锤线。建筑工人建楼的时候,他们要如何判断楼是笔直笔直的呢?如何避免建成和比萨斜塔一样呢?这就是重锤线能起到的效果了。
5、重心
那么,我们再说了重力的大小、方向之后,还有一个什么要素没有提到? 生答:作用点。
教师:重力的作用点在哪里呢?首先我们看到一根长杆,长杆的每一个小段是不是都会受到重力的作用?!可是无数的小段就有无数的重力,我们一个个研究太麻烦啊,所以这个时候我们就会将每一段的重力等效到一个点,这个点所受到的重力的效果就可以代表整个长杆的受重力的效果。同理上面的那一串葡萄的没一个重力,我们也是一样等效到一个点上,代表整个整串葡萄的重力。所以我们就把这个点叫做重心。那同学们在想想,重心的位置我们要如何去确定呢?它跟什么因素有关?
生答:„„
教师:我们首先看几个简单的物体,圆球、长杆、以及圆柱体的重心在哪? 生答:在它们的几何中心上。
教师:没错,所以质量分布均匀、形状规则的物体重心位置在它的几何中心上。但是我们再看看一辆货车拉一个油桶的重心,与同一辆货车拉三个油桶的重心一样吗?它的重心会如何移动?
生答:会往后移。
教师:没错,所以物体的重心除了跟物体形状有关之外,还跟物体内的质量分布有关系。可是,物体的重心,一定会在物体上吗?可不可以在物体外?有没有哪个同学可以举出一个反例?
生答:圆环等„„
教师:而那些质量分布不均匀或者形状不规则的物体,我们又要如何去确定它们的重心呢?这里,老师给大家介绍一种方法——悬挂法。同学们能想到悬挂法的原理吗?
生答:„„
教师:这是由于二力平衡的原理。但是,悬挂法对于一切物体都可以测出重心吗?它有什么局限性吗?难道老师还可以用悬挂法测出讲桌的重心吗?
生答:只适用于与薄板状的物体。
教师:没错,这就是它的局限性。在全部学习完了重力的知识之后,本节还有对四种基本相互作用的介绍,这个内容就给大家5分钟自己看书了解。
6、重力习题巩固
1、关于物体所受的重力,以下说法中正确的是(D)A、物体只有在地面静止时才受到重力作用
B、物体在自由下落时所受的重力小于物体在静止时所受到的重力 C、物体在向上抛出时受到的重力大于物体在静止时所受到的重力
D、同一物体在同一地点,不论其运动状态如何,它所受到的重力都是一样大
3、一杯子装满水,杯的底部有一个小孔,在水从小孔不断流出的过程中,杯连同杯中水的共同重心将(D)A、一直下降 B、一直上升 C、先升后降 D、先降后升
7、课后思考
①‘孤掌难鸣’说明了一个什么道理? ②电子秤称量的是质量还是重量?
③为什么现在优秀的跳高运动员都采用‘背越式’技术?
五、板书设计
一、力的概念
1、定义:物体与物体之间的相互作用;
2、性质:①物质性、②相互性、③矢量性;
3、作用效果:①改变物体的运动状态、②使物体产生形变;
4、影响作用效果的因素:大小、方向、作用——力的三要素;
二、力的图示
大小→线段长度、方向→箭头方向、作用点→箭尾(箭头);区别:力的示意图
三、重力
1、定义;
2、大小:G=mg;g=9.8N/Kg
3、方向:竖直向下;
4、重心:
【关键词】合作探究 自制教具
【中图分类号】G633.7 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2015)05-0143-01
案例背景:
《重力基本相互作用》是高中物理人教版必修一第三章第一节。在初中学生就对力的三要素有一定的了解,知道重力是由于地球的吸引产生的,会做力的图示。学生升入高中,逻辑思维能力进一步增强,对事物的认识逐步由具体到抽象。
案例简述:
力是矢量,用有向线段表示。以重力为代表,研究其三要素:大小、方向、作用点,为加深学生对力概念的理解。为了加深对重心的理解,教学中学生就地取材,自制教具,亲自动手,经历科学的探究活动,进一步了解高中物理的特点和研究方法。
课堂实录:
一、通过设问、讨论、交流引导学生建立力的概念。
1.力是什么?力的作用效果是什么?举例说明。
教师让学生来回答。
力是物体对物体的作用。这体现了力的物质性,有施力物体同时一定存在受力物体,重力的施力物体是地球。力的作用效果是使物体的运动状态发生改变或使物体发生形变。
2.力用什么工具测量?符号是什么?单位是什么?如何表示力?
简单问题可集体回答,做力的图示建议让学生亲自动手到黑板来做,教师和学生一起来纠正。
力是矢量,用有向线段来表示。线段的长短来表示力的大小,用箭头表示力的方向,箭头或箭尾表示力的作用点。
二、借助实验器材,加深学生对重力的方向、重心的理解。
1.重力的方向是什么?竖直向下一定垂直于支持面吗?
学生分组讨论,动手实验。竖直向下是垂直于水平面,不一定垂直于支持面。
2.重心是什么?重心一定在物体上吗?如何通过实验寻找质量均匀形状不规则薄板的重心?
事实上物体是各个部分都要受到地球的吸引,都有重力,重心是重力在物体上的等效作用点,质地均匀、形状规则的物体的重心在几何中心上。重心不一定在物体上,如圆环。
学生课前分组自制教具:带细线的薄纸版。
工具:针、线、笔、直尺等。
步骤:
用针将线穿在纸板边缘两个不同的位置上系好(两端留头,一边用手可以把纸板提起来)。
用手提线的一端,使其自然下垂。用铅笔顺着下垂的细线画两个点,放下纸板,用直尺和细线画一条直线。用同样的方法提另一条线并划线两条线的交点即为重心的位置。
三、通过理论分析,提高学生应用物理知识的能力。
分组讨论,归纳。
实验原理:二力平衡的原理。当用一条细线(AB)使物体静止时,拉力和重力二力平衡,重心一定在AB线上,同理用另一条细线拉起物体再次处于静止状态时,重心同样在DE线上,AB线与DE线的交点C就是物体的重心。
拓展:也可以用一根笔尖来支撑薄板,找物体的重心,同样也是二力平衡的原理。
案例分析:
一、合作探究,变抽象为具体,减小了概念学习的难度。
新课程理念注重自主学习,让学生主动参与到教学活动中来。课堂不是教师的“一言堂”。在学生讨论、交流的基础上,教师高屋建瓴的及时给予启发、指导、总结、其效果要比教师直接告诉学生要好得多。特别是一些不好理解的概念,公式等。本文中对力的概念的理解,通过联系实际多举例子,通过讨论力的作用效果来认识力。
二、自制教具,理论联系实际,提高了学生的效率。
1.知道力是物体间的相互作用;力使物体产生形变或使物体运动状态改变;用力的图示表达力的三要素.
2.了解重力的产生;理解重力的三要素.
3.能测量重力的大小,确定重力的方向.
4.能解释稳定等与重力相关的现象,并能应用.
过程与方法
1.通过设问、讨论、交流等方法引导学生建立重力的概念.
2.使学生积极参与探究重力概念的建立过程,了解物理学的研究方法,认识物理实验的作用.
3.通过讨论交流,培养学生大胆质疑的能力;培养学生对比分析和交流合作的能力.
情感态度与价值观
1.通过力的分解,体验探索自然规律的艰辛与喜悦.
一、教学设计合理,教学目标符合学生的实际,学情把握比较准确,值得学习。
二、各教学环节设计合理紧凑,时间分配合理,教学安排符合学生的的学习规律,有利于学生改正学习功和机械能过程中存在的问题,效果好,课堂容量较大,让学生在课下时间订正错题,节约了课堂时间,从而能够多进行纠错,效果好
三、教学方法比较灵活多变,启发讲解引导和学生主动学习相结合,评价合理及时,有利于调动学生学习的积极性。
四、学生能够主动参与学习,师生互动效果好,能够做到分类指导,对与程度好的同学可以进行公式变化,如P=W/t=Fs/t,灵活应用,而对于学习较困难的学生则是从最基本的知识进行指导复习。
五、能够较熟练应用多媒体帮助教学,呈现方式灵活多样,有利于学生进行复习巩固,多种不同的教学方法相互转化,能够给学生提供认识自己知识不足的平台,有利于自我进步提高,同时,教师的设计还可以让学习积极的同学更好的理解本章的要点,特别是对功和功率的计算。
六、语言生动,普通话好,教态自然,教学过程中有适当的肢体语言帮助学生学习物理,理解个别知识点,集中学生的注意力,有自己独到的教学方法
七、总体评价:听了这节物理讲评课,发现在课堂上每个学生都能动起来,都能参与到教学中去。教师能够从不同的角度激发学生学习的兴趣,学生的积极性特别高,学生在教师的指导下,都能找到自己要做的学习任务如复习定义、公式、推导、做评测练习等,并能主动合作,课堂上气氛活跃,不同程度的同学都有所收获。教师语言表达能力很好,学生不但学习了知识,还培养了兴趣,学生的参与度高,陪坐率低。教师在教学中起到监控组织学生学习的作用。同时教师能够创造和谐宽松民主的课堂氛围,让每一个学生在课堂上都处于一种积极向上的状态,善于为学生创设问题情境,诱发学生的思维,热情鼓励学生多思多问,发表自己的见解,充分利用评价功能,使每位学生树立起学习的信心。这样的讲评课值得学习。
八、教学设计有坡度,针对学生实际情况,符合课程标准的要求,概念分析到位,兼顾学生的接受程度。例题选择典型,突出重点、解决难点,课堂容量适当。落实“双基”,学生的训练量适当。板书设计条理清晰,教学手段适当。课堂小结表述简洁全面。作业布置适切、根据需要适当分层。学生注意力集中,积极思维,师生有互动。知识点梳理清晰,学生明确知识点的掌握程度和考核要求。指导学生进行知识梳理,帮助学生建立知识框架。例题典型,兼顾学生日常作业中的常见错误。相关练习选配得当,解题方法通性通法,注意分层。
九、教师讲解了测量物质的密度的方法,讲解的非常详细,并且让学生讨论,列出了多种侧质量测体积的方法,很实用,紧扣中考题;同时讲练结合,每个重视点后面紧跟着对应的中考题目,目的明确训练方法有效。教师整体驾驭课堂的能力较强,是一位优秀的经验丰富的教师。本节课的一点不足之处在于教师所选的题目有些偏难,并不适应所有的同学,并且对于题目的处理显得仓促,没有针对一道例题详细的讲解,只是让一些优秀的同学说说答案就过了,我觉得对这一点还要加强对后进生的关注。
针对刘老师讲的《重力》一课,评课如下:
都秀英:教学目标明确而集中,我们物理组的老师一直致力于物理教学的研究和改革工作,不做单纯的教书匠,而力求做一名科研型的人才。达到了知识迁移的目的,体现了学以致用的教学思想。教师能恰当设疑,精心设计的问题,小步子、设阶梯,能做到由浅入深,由简单到复杂,带有启发性、思考性和思辩性,调动了学生积极思维,培养了学生阅读、理解和分析能力,在课堂教学中融入了思维发展的训练目标。
靳旭明:强调数学学习的实践性与探索性
以“猜想—实践—验证—反思”等一系列的学生学习活动为主线,充分让学生在动手、动口、动脑、在活动中去探索。为学生提供了自主探索与合作交流的空间,让生在具体的操作中体验可能性,探索数学思想、方法并获得结论,且能在活动中体会成功的喜悦。殷德录:学生能主动探究规律。本节课摒弃了以往教学中单一的传授性教学方式,而代之以新的学法,即学生在老师的指导下,以类似科学研究的方式去获取并提出个人观点,通过对课文中相关内容的分析归纳、综合概括或引申发展或消化应用,从而有所发现,并提出有价值的看法。这种创新思维是很值得提倡的,使学生能学有所思,学有所得。
一、混凝土的原材料选择
1.水泥。水泥是混凝土中的主要胶凝材料,对混凝土质量影响很大。水泥质量控制的重点是稳定性控制。为确保混凝土质量,可从以下方面加以控制:(1)采用旋窑水泥。旋窑水泥的生产规模较大,其水泥安定性好,质量稳定,批与批之间强度及矿物组成波动小,有利于混凝土质量控制。(2)优先选用抗冻性好、抗硫酸盐能力强、标准稠度低、强度等级不低于42.5早强的硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥。(3)将水泥强度富余量、强度标准差、初终凝时间、对外加剂的适应性和经时坍落度损失率等技术指标相结合,综合评价水泥质量的优劣,实行优胜劣汰,选择水泥供应商(厂家)。(4)运用数理统计方法对水泥质量的稳定性进行评价,并根据统计结果,确定混凝土配合比及调整的依据。
水泥进场时必须按规定进行抽样检测,进行快速检验(如水泥凝结时间或安定性检验)并确认合格后方可使用,并在使用前向施工单位提供本批次所用水泥的复检报告和厂方质保资料。
商品混凝土应以质量稳定,信誉好的大型旋窑水泥为主,且进货时要严格控制散装水泥的入罐温度以不烫手为宜。并依据标准,对进厂的水泥按批复检凝结时间,安定性与强度等指标,不合格的水严禁使用,确保生产所用水泥的质量。
2.集料。在选择骨料时注重骨料的强度、级配、粒径、针片状颗粒含量、含泥量、泥块含量及其有害物质含量,这都将对混凝土质量产生影响。如砂、石中含泥量偏高,将影响混凝土的强度和耐久性;如石子针片状含量过高,则会影响混凝土的流动性,易造成堵泵,并降低混凝土的密实度。砂和碎石应采用质地坚硬、级配良好的中砂,细度模数在2.5~2.9之间,砂的含泥量应小于2%,泥块含量小于0.5%;碎石采用仙浴湾石场产5~31.5连续级配,压碎值小于10%,含泥量小于1%,泥块含量为0。
3.细掺合料。选用粉煤灰时,宜考虑选用相对固定的厂家,要求其货源供应充足,其质量波动就相对较小。华能电厂Ⅱ级干法灰,细度不大于20%,烧失量<5%,需水量比<103%。
4.外加剂。高效减水剂是配制高性能混凝土的技术关键。本次采用某建科院
生产的JM-Ⅲ型抗渗、防裂混凝土高效增强剂。该减水剂增强效果好,早期具有微膨胀性能,28d混凝土基本无收缩;抗渗效果好,早期水化热低,适宜于大体积和大面积混凝土的浇注。
5水。拌制商品混凝土一般采用饮用水,若采用非饮用水源应事先或定期检验其是否符合标准。如不符合,尚可通过混凝土试验最后确定是否能用。
二、混凝土配合比设计的基本原则
1、坚固性
坚固性是指混凝土的强度指标,因为混凝土的质量在目前是以抗压强度指标为主要依据的。影响混凝土抗压强度的因素很多,主要有水泥强度等级及水灰比、骨料种类及级配、施工条件等。
1)水泥强度等级:水泥强度等级大致代表了水泥的活性,即在相同配合比的情况下,水泥强度等级越高,混凝土的强度等级也越高。在混凝土配合比设计中,主要从经济合理的角度来选择水泥强度等级,如果对水泥强度等级和品种没有选择的余地,那只能靠在配合比设计中调整比例,掺加外加剂等综合性措施加以解决。
2)水灰比:混凝土单位体积中所用水的重量和水泥的重量比被称为水灰比。水灰比越大,混凝土的强度越低,为此,在满足和易性的前提下,混凝土用水量越少越好,这是混凝土配合比设计中的一条基本原则。
3)骨料的种类及级配:砂子、石子在混凝土中起骨架作用,因此统称骨料。砂石由石材的品种、颗粒级配、含泥量、坚固性、有害物质等指标来表示它的质量。砂石质量越好,配制的混凝土质量越好。当骨料级配良好,砂率适中时,由于组成了密实骨架,可使混凝土获得较高的强度。
4)施工条件:如果施工条件较好,并有一定的管理措施时,可适当降低混凝土的坍落度;反之,如现场施工条件较差时,应适当提高混凝土的坍落度。
2、和易性
混凝土的和易性是指在一定施工条件下,确保混凝土拌合物成分均匀,在成型过程中满足振动密实的混凝土性能。常用坍落度和维勃稠度来表示。
不同类型的构件,对和易性的要求在施工验收规范中已有规定,但还要结合
施工现场的设备条件和管理水平来确定。影响混凝土和易性的因素很多,但主要一条就是用水量。增加用水量,混凝土的坍落度是增加了,但是混凝土的强度也下降了。因此,采用使用减水剂的方法成了改善混凝土和易性最经济合理和最有效的方法。
3、耐久性
混凝土的耐久性是它抵抗外来及内部被侵蚀破坏的能力,红沿河核电站地处严寒地带,取水隧洞又是引取海水的通道,混凝土海水的侵蚀和冰冻的影响非常严重,所以,施工验收规范对最大水灰比和最小泥用量都作了规定,但是仅仅执行这些规定还不能完全满足耐久性的要求。为了提高混凝土的耐久性,就必须在配合比设计中考虑采取相应的措施,如水泥品种和强度等级的选择,砂石级配和砂率的调整,但最主要的是用混凝土外加剂和掺合料来提高混凝土的耐久性。
4、经济性
混凝土配合比的设计应在保证质量的前提下,省工省料才是最经济的。水泥是混凝土中价值最高的材料,节约水泥用量是混凝土配合比设计中的一个主要目标,但必须是采用合理的措施达到综合性的经济指标才是行之有效的。首先,使用混凝土外加剂和掺合料,使用减水剂既可以改善混凝土的和易性,也可以达到节约水泥的目的,掺加粉煤灰可以代替部分水泥,并改善混凝土的性能。其次,加强技术管理,提高混凝土的匀质性。最后,根据当地的砂石质量情况采用合理砂率和骨料级配。
三、混凝土配合比设计的步骤
1、熟悉现行的规范和技术标准
普通混凝土配合比设计的方法和步骤,应该遵守国家建设部发布的行业标准J GJ 5522000 普混凝土配合比设计规程。该标准规定了配合比设计应分三个步骤。
1)配合比的设计计算;2)试配;3)配合比的调整与确定。该标准给出了许多全国性统一用的技术参数,如混凝土试配强度计算公式、混凝土用水量选用表、混凝土砂率选用表等。此外,配合比设计还必须掌握GB 5020422002 混凝土结构工程施工及验收规范和GB J107287 混凝土强度检验评定标准。
2、原材料的准备和检验
混凝土由四种材料组成:水泥、砂子、石子和水。目前又增加了第五种材料(外加剂和掺合料).这些材料都有质量检验标准,通过检验对照标准,就可以知道材料的性能了。
1)水泥:水泥使用前,除了应持有生产厂家的合格证外,还应作强度、凝结时间、安全性等常规检验,检验合格方可使用。
2)砂石为粗细骨料,主要检验含泥量、颗粒级配等指标。
3)水:拌制混凝土宜采用饮用水,当采用其他水源时,水质应符合J GJ 63 混凝土拌合用水标准的规定。
4)外加剂:由于混凝土外加剂用量较小,能够明显改善混凝土的性能,并节约水泥,提高工效,所以使用较普遍。使用外加剂应注意不仅要遵守GB J119 混凝土外加剂应用技术规范的规定,还应通过试验确定外加剂混凝土的专用施工配合比。
5)为调节混凝土强度等级,节约水泥,改善混凝土拌合物的性能,须在混凝土中掺入粉煤灰等掺合料,其质量应符合GB 1596用于水泥和混凝土中的粉煤灰的规定。
3、配合比的设计计算
按照工程项目提出的混凝土强度等级和技术要求,根据原材料的检验结果和施工条件,并以实践工作中总结出来的技术参数(没有时可参考标准或其他资料)进行配合比的计算工作。具体方法有两种,即绝对体积法和假定容重法。现在重点介绍假定容重法,是指计算砂石用量时是以假设每m3 混凝土的重量为依据的。由于大连地区混凝土主要是使用碎石,故计算中以碎石为准,混凝土试验和配合比中的骨料均以干燥状态为准。
首先根据混凝土设计强度等级f cu,k和标准差σ(混凝土强度等级不大于C25 时不小于2.5 MPa,混凝土强度等级不小于C30时不小于3.0 MPa ;无统计资料时按国标《混凝土结构工程施工及验收规范》的规定取用)计算混凝土的配制强度f cu,o ≥f cu,k +1.645σ;然后根据混凝土的配制强度f cu,o和水泥的实际强度等级f ce及回归系数αa,αb 计算水灰比:
W/ C =αaf ce/(f cu,o +αaαbf ce)
= 0.48 f ce/(f cu,o + 0.48 ×0.33 f ce)
= 0.48 f ce/(f cu,o + 0.158 f ce).计算水灰比如小于J GJ 552000 普通混凝土配合比设计规程规定的最大值,则可以采用。知道了水泥灰就可以根据《普通混凝土配合比设计规程》给出的用水量参考数据或自己的经验数据计算出水泥用量。
砂率是砂子的用量和砂石总重量之比,当无使用经验时可参考《普通混凝土配合比设计规程》给出的参考值。
最后按假定容重法计算砂石的重量,假定容重的计算依据是以混凝土的容重为单位体积中的水、水泥、砂子、石子重量的总和,无经验数据时,可取2 400 kg/ m3~2 480 kg/ m3,如加引气剂或粉煤灰容重有所下降。
4、试配
由于混凝土是多种材料组成的非匀质材料,加上水泥是一种活性胶凝材料,所以计算出来的配合比是依据过去的经验参数计算出来的理论数值,它与现场生产条件之间有较大的偏差,所以必须用生产中使用的各种原材料,通过混凝土的试配来检验计算出来的配合比性能是否能够达到设计要求。
进行试配,首先应进行试拌以检查拌合物的性能。当试拌得出的拌合物坍落度不能满足要求或粘聚性和保水性不好时,应在保证水灰比不变的情况下,调整用水量和砂率直到符合要求。然后提出供混凝土强度试验用的基准配合比。
混凝土强度试验时至少应采用三个不同配合比,一个是基准配合比,另外两个配合比的水灰比比基准配合比分别增加和减少0.05 ;用水量不变,砂率分别增加和减少1 %。当不同水灰比的混凝土拌合物坍落度与要求值的差超过允许偏差时,可通过增、减用水量进行调整。混凝土强度试验时,每种配合比至少应制作一组试件标养到28 d 时试压。
5、配合比的调整与确定
通过前面的试配工作,要对基准混凝土配合比作二次修正(强度修正和容重修正),才能最终确定实际使用的施工配合比。
根据试验得出的混凝土28 d 强度与其对应的灰水比(C/ W)关系,用作图法或计算法求出与配制强度相对应的灰水比,用此灰水比的倒数(水灰比)重新计算出来的配合比就是经过强度修正的配合比。先计算根据试配结果对应水灰比的实测容重与假定容重的比值K,再将每种材料用量均乘以修正系数K,即
得出最终的施工配合比。
四、混凝土原材料管理办法
(1)石堆场有良好的排水设施,以免料堆底部积水。水泥、粉煤灰等粉料筒仓有防潮、防湿措施。
(2)砂、石按品种、规格分隔堆放,严防混料,避免混用或错用。(3)各种材料标识清楚,特别是水泥、粉煤灰、外加剂贮存仓,进料口加盖上锁,并由专人管理,以防止进错料或受污染。
第七条 项目应根据质量控制要求选择具有相应资格的合格供方,不得采购无准用证的原材料。建立并保存合格供方的档案;采购合同应经审批,以保证所采购的原材料符合规定要求;供应部门应严格按照原材料质量标准均衡组织进货。第八条 原材料质量必须符合现行标准、规范和规定要求。项目必须按批验收质量证明材料,拒收质量证明材料不全的原材料。原材料进场后必须按照《预拌混凝土生产技术规程》(DBJ 08—227)按批取样、检验,坚持“先检验,后使用”的原则,不得使用不合格原材料。项目应对进场材料实施分类管理。
第九条 项目和原材料生产供应单位必须在材料进场时共同取样封存,封存的样品数量应能满足检测的需要,封条应注明生产企业名称、样品编号、样品品种、规格、生产日期、批号及代表数量、封存日期。样品由项目和所供材料生产方的管理代表或生产方书面委托的人员双方签名或盖章后封存。封存样品的封条应完整无破损或揭换。封存样存放时间:水泥应符合国家有关规定,砂石料不少于5天,粉煤灰、矿粉不少于7天,外加剂不少于10天。
第十条 原材料应按品种、规格分别堆放或贮存,并标有醒目的标志,避免混杂。
(一)水泥筒仓必须有醒目的指示铭牌,标明水泥生产企业、水泥品种、强度等级等,不同生产企业或不同品种的水泥严禁混仓。对存放期超过三个月的水泥,使用前应重新检验,并按检验结果使用。水泥贮存时保持密封、干燥、防止受潮。
(二)掺合料必须设置专用筒仓,有醒目的指示铭牌,标明品种和等级,不同品种的掺合料严禁混仓。掺合料贮存时保持密封、干燥、防止受潮。
(三)砂、石必须按不同品种、规格分别堆放,有防止混用的措施或设施。堆场应采用硬地坪,有可靠排水措施。应有醒目的指示铭牌,标明品种和规格。
(四)外加剂必须按不同生产企业、品种分别存放,有醒目的指示铭牌,标明外加剂生产企业、品种等。对存放期超过三个月的外加剂,使用前应重新检验,并按检验结果使用。液体外加剂更换生产企业或品种时,应对储存容器进行清洗。第十一条 项目应根据原材料准备的难易程度,在能保证正常生产的前提下,保持合理的原材料贮存量。
对原材料的试验的管理,关键是原材料批量取样的控制。国家规范及地方规定对原材料取样批量均应有明确规定。严格按规定量取样是保证原材料合格的重要因素。再就是严格按国家规范规定的取样方法进行取样以保证试验数据的真实性与可靠性。
1.3生产、运输过程的控制
技术人员将施工配合比输入搅拌操作控制电脑中,对每一个首次使用的配合比都要进行开盘鉴定,测定混凝土拌合物的坍落度,并观察其黏聚性、保水性,评定其和易性是否符合要求,如不符合则进行调整直至符合要求后由生产操作人员、技术人员共同签字认可后方可正式搅拌生产。
(1)计量:计量是关键环节,除设备可靠、定期检定外,操作者与质检人员应加强监视,确认输入的配合比与生产任务单完全符合,所使用的每一种原材料与配合比要求完全一致,方可进行开机计量,保证出厂的每一盘混凝土都合格,分析打印报表,发现误差超出或虽在允许范围内,但连续或稳定负(正)偏,均应查找原因及时排除。
(1)确保计量精度。配料系统是混凝土生产的重要部分,有条件的工程尽量采用计算机自动控制,当混凝土配合比或混凝土配合比编号输入计算机后,电子称对混凝土所需的原材料进行精确计量,混凝土需按配比严格配料,这使混凝土的离散性大大减小。定期进行计量动(静)校验,以确保达到gbl4902《预拌混凝土》规定的计量要求。
开盘鉴定既是对每次生产开盘时的第一盘混凝土进行鉴定检验,由技术人员、生产人员、质检人员、甲方人员共同对混凝土的一些基本性能如坍落度、可泵性,冬施时出机温度等进行鉴定。在发现有问题时应由技术人员与质检人员共
同进行调整,以满足混凝土技术要求。
用于生产混凝土的各种原材料必须正确计量,计量的允许误差应符合标准要求。
混凝土配料计量应进行严格的控制,由质检人员负责复核及承担责任,其中包括封字的准确性,原材料仓位的使用准确性(依据材料部门每日提供的原材料储备信息)以保证原材料的品种、规格、数量的正确性。根据砂石实际含水情况对配合比进行调整后,由操作工将数据输入由计算机控制的搅拌机,严禁非技术质检人员对混凝土配合比的调整、更改。
严禁随意调整配合比。生产过程中配合比调整应由试验室专职人员签发书面通知后方可进行。
(2)搅拌:这是整个生产过程的核心环节,任何一个小的错误或失误都会给后续的工序带来麻烦。应在控制室内操作平台上明确标识各种原材料的名称和规格,操作平台上明确清晰的标识,便于工人辨识。同时加强工人的业务技能培训,养成复核即自我纠错的习惯。
确定合理搅拌时间。根据搅拌机类型、实际搅拌效果、运输时间、坍落度大小等情况而设定搅拌时问。
(3)加强过程检测。在生产过程中,当班人员除随机抽样检测外,还应在出厂前目测每车混凝土的坍落度及和易性,如有异常情况,应查明原因并采取措施,坍落度及和易性不合格的混凝土不准出站。
在生产开始时,除对混凝土进行开盘鉴定外,还应对混凝土运输车在装料前进行检查或抽查,以确定其车内是否有存水和其他杂物,车内有存水或其他杂物会对该车混凝土质量造成不良影响。
在发车前首先要对混凝土运输车的票据进行验证,验证内容包括混凝土的型号、规格、运输地点、工程部位、发车时间是否正确,验证无误后方可发车。运送到指定地点后,还应与施工单位人员进行核对,并将运输小票交给现场施工人员,记录混凝土到达时间、浇注时间、浇注完毕时间。
混凝土从搅拌机卸出运输至施工现场,应在1.5h内卸料,当最低气温低于25℃时可延长0.5h。根据预拌混凝土标准GBl4902-92当气温小于等于25~C时低于C30的混凝土拌合物从搅拌机卸料到浇注的延续时间为2h,当气温大于25~C
时混凝土拌合物从搅拌机卸料到浇注的延续时间为1 5h,高于C30的混凝土延续时间应快半小时。运送过程中搅拌筒的转速为2~4r/min。在现场进行外加剂二次添加时,应使搅拌筒快速转动3min,保证混凝土均匀。混凝土因坍落度损失不能满足浇注要求时,不得擅自加水,应返回站内做调整。
调度在调配车辆,安排生产时应考虑浇注部位、输送方式、运送距离、交通状况等因素,避免混凝土长时间等待,造成无法满足浇注要求退车,或随意加水造成质量隐患和事故。
3)运输:根据现场条件合理配备车辆,控制发车间距,做到现场既不压车,又能保证混凝土的连续供应,确保混凝土的施工质量。混凝土搅拌运输在装车前必须将罐体内积水倒净,运输过程中保持罐体持续慢速转动,保证混凝土的和易性,并应根据气温和混凝土性能的不同,控制好入泵时间,在运输和泵送过程中严禁任意加水。
1.4交货检验
混凝土运至施工现场后,除了按发货单确认其品种、等级与数量外,尚需按规定进行交货检验。为适应条件的变化,应正确控制出厂拌合物的坍落度和缓凝时间,可根据不同条件采取加缓凝剂及二次掺加减水剂等措施。二次掺加减水剂必须确定掺加范围,现场掺加时要快速运转罐体,确保外加剂均匀掺入。
(3)泵送中的质量管理与控制
混凝土应分层浇筑、分层振捣,相邻两层浇筑时间应根据气温情况合理确定,以确保上、下层混凝土在初凝之前的牢固结合。混凝土泵送入模时,应使其水平均匀入模,并控制其自由倾落的高度。混凝土振捣前应先根据具体的结构物设计振捣点,振捣时间一般为 10~30s,以混凝土开始出浆和不冒气泡为准,避免漏振、欠振和超振。
混凝土应尽量做到连续浇筑,不留或少留施工缝。施工缝的设置,主要考虑一次混凝土浇筑强度和有效控制混凝土的收缩裂纹,在施工缝处继续浇筑混凝土前,对接缝表面应进行凿毛处理,粘贴遇水膨胀止水条或中埋式止水带。
抗裂防水混凝土由于掺加了大量矿物掺合料,早期强度增长一般较为缓慢,后期强度有较高的持续增长,因此拆模时间和养护制度与普通混凝土不同,混凝土侧模的拆除时间一般比普通混凝土晚2d,严禁过早拆模。
各分部试验室经比选,选定理论配合比后,经施工承包单位中心试验室审核签认,分项目部工程师签字并报监理单位审批,待总监理工程师签认后始为有效。5.试验室在施工配合比通知单申请工程中,必须实测砂石含水量和目测砂石质级配,确认现场原材料与配合比设计使用原材料相符,并在预定开盘时间前不少于 6 小时开具混凝土施工配合比通知单,一式四份。
6.混凝土施工配合比通知单的申请,应严格按照相关规定程序进行不得越权越章。
取样、送检管理制度
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