項目類型A自然科學類B社會科學類C軟科學類A黃 石 理 工 學 院大學生科技創新專項研究項目申請書項 目 名 稱: 水泥輕舟中的材料選用研究 項目負責人_ 項目組成人員_ 指 導 教 師_ 范方祿 承 擔 學 院: 化學與材料工程學院 填 報 日 期: 黃石理工學院科研處 制一、 基本情況項目組人員情況（包括項目負責人）序 號姓 名所在班級專業班主任聯系電話項目中的分工簽 字1魯志強09材料本無機非金屬材料程靖金球152720568732董浩浩09材料本無機非金屬材料程靖金球151720182173李超09材料本無機非金屬材料程靖金球指導教師教師姓名所學專業職稱E-mail地址聯系電話備注范方祿副教授研究內容和意義摘要（限300個字）在水泥輕舟比賽中，水泥輕舟的設計應遵循“低碳、輕質、高強度”的原則，水泥輕舟的材料選用直接關系到輕舟的質量，選擇最優的水泥砂漿配比組成，可以在最大程度上降低輕舟重量的同時保證輕舟有足夠的強度。水泥輕舟的制作材料主要是水泥、砂、輕質集料（粉煤灰、硅灰、膨脹珍珠巖、硅藻土、漂珠、高爐礦渣等）、外加劑、建筑廢料。本研究主要是通過控制各種材料的摻入量來確定水泥砂漿的最佳配比組成，其主要技術指標是砂漿成型后的抗折、抗壓強度和密度。本研究對新型材料的運用以及資源的綜合利用具有重要意義，此外，水泥砂漿的最佳配合設計比對水泥砂漿的成產具有一定的指導意義。二、 立項依據水泥輕舟賽是在高校學生團體之間進行的水泥輕舟設計、制作和競速的綜合賽事。水泥輕舟賽為學生提供混凝土配合比設計、船體制作、項目管理、論文陳述和水上競速的實踐和競賽機會，打造鍛煉學生動手能力、實踐經驗、組織管理能力和團隊協作精神的平臺。水泥輕舟比賽活動不僅能夠有效地培養土木工程專業學生科研開發和創新實踐能力，還能極大地豐富校園文化。水泥輕舟賽分為水泥輕舟設計制作與水上劃游競速兩個部分。匯聚科技創新、文化傳承、競賽爭奪、趣味觀賞、形象宣傳為一體，具有廣泛的參與性、團隊性、創新性、傳承性和趣味性，在水泥及混凝土相關的高等院校、企業、建筑科研單位中有著巨大的影響力。首屆中國水泥輕舟賽于2010年6月12日在湖北黃石市磁湖隆重舉行，來自廣西大學、武漢理工大學、西南科技大學、黃石理工學院、綿陽職業技術學院的6支隊伍參加了比賽。第二屆水泥輕舟賽于2011年9月1718日在四川綿陽市仙海湖舉行，來自武漢理工大學、西南科技大學，北京工業大學、黃石理工學院、綿陽職業技術學院的7支隊伍參加了比賽。行業相關領導和政府相關領導蒞臨開幕式祝賀，國內外二十多家知名媒體對本屆比賽進行了報道，在行業和社會上形成了較大的影響。作為水泥輕舟設計中的一部分，輕舟材料的選用直接關系到輕舟的質量，輕舟的高質量是水上競賽的安全保障。水泥輕舟的基本制作材料包括水泥、砂、集料和外加劑。可以加入增強材料來提高輕舟的強度。根據中國水泥輕舟賽組委會的比賽規則，在保證輕舟足夠強度的同時，質量越輕得分越高，并且鼓勵資源二次利用和使用環保材料，在砂漿中加入適量建筑廢料。在輕舟的材料設計配合比中，減輕輕舟的質量，主要是通過加入輕質集料來實現的。本研究主要是在保證輕舟強度的前提下，找出最佳設計配合比。常見的輕質集料有粉煤灰、硅灰、高爐礦渣、漂珠、膨脹珍珠巖、硅藻土等，輕舟質量的測量指標主要是抗折強度、抗壓強度和密度。具體研究內容包括以下幾個方面：（1）了解輕質集料的特點，選出最佳輕質集料。（2）控制輕質集料的加入量，在保證強度的前提下找出最佳設計配合比。（3）對產品耐久性能進行跟蹤測試，找出改進方法。本項目研究的實際和理論意義，并列出主要參考文獻在解放后我國曾制作過水泥混凝土的漁船，有制作混凝土船只的技術背景。但目前我國還沒有高校建立自己的混凝土輕舟的制作和競賽團隊，也沒有我國高校參與和考察國外混凝土輕舟賽事的報道。這和我國以往建立在知識灌輸基礎上的高校教育模式有關，而這樣的模式正在當前知識經濟背景下暴露出很多積弊。當前的大學生已經不能滿足于課堂和書本知識的吸收，也不滿足于在試驗室進行科學研究，希望能通過參與一些有興趣的實際的項目來提高自身的綜合素質。建立一些有吸引力的研究團隊能引導大學生進行健康向上的課外研究活動和社會活動，是一種適宜于創新能力培養的教育模式。因此推進水泥輕舟賽在我國的發展順應了當前高校學生的求知特點、興趣傾向和價值取向，其成功實施將是一種創新教育模式的探索，具有如下的積極意義：(1)促進學科發展。在我國高校建立混凝土輕舟團隊不僅可以起到誘導學生從事健康向上的課外活動，也有利于培養一批對水泥混凝土有研究興趣的優秀學生，進而促進高校水泥混凝土材料學科的研究和教學水平的提升。(2)增強體育實力。建立水泥輕舟對可望形成我國高校的一項有特色的體育賽事，提升我國高校在體育賽事方面的影響力。(3)繁榮校園文化。國外很多高校都有自己的一些校園文化節，而且很注重一些校園文化傳統的保持和建設，特別是一些知名高校的文化節傳承了很多年，成立高校校園文化的標簽，如牛津和劍橋之間的船賽，劍橋的草莓節，哈佛大學數學系的Pi Day&Pie Day，西北大學的長曲棍球賽都是很有趣味節慶，增強了校園的文化底蘊，是維系著高校的長遠發展的一種精神的力量。我國的多數高校目前還沒有形成、發掘和建設有自身特色的校園文化傳統M，制約了我國高校的健康發展。結合我國傳統的龍舟文化，建立這樣的一種有龍舟文化特色的水泥輕舟賽對高校文化的建設具有很深遠的影響。(4)增強學生綜合素質。團隊的建設給學生提供了多學科交叉的條件下協作和相互學習的機會，給學生提供了從事研究、設計、交流、體育比賽的創新平臺，增加了學生學習過程中的挑戰，也增加了學生學習和從事課外活動的興趣和熱情，是提高大學生綜合素質的一種嘗試，其成功的實施將給類似團隊的建設提供的范例。(5)增強了交流能力。在實施過程中增加了學生和教師之間的交流，增加了學生和國外的學生團體的交流，增加了國內高校之間的交流，增強了不同學科之間的交流，增強了當代學生與傳統藝人之間的交流，培養了學生的交流的能力。武漢理工大學水泥輕舟隊和國外一些高校的水泥輕舟對取得了一些聯系，交流輕舟隊制作和比賽的技藝。(6)隨著各行業對粉煤灰的開發和利用，特別是近幾年全國高速公路的迅猛發展，粉煤灰的利用率越來越高，使粉煤灰“變廢為寶”。粉煤灰在各項工程中的利用，不但使工程造價大大降低，而且在節約土地、環境保護方面方面的意義將是非常深遠的。(7)膨脹珍珠巖及其制品具有質輕、隔熱、保溫、不燃、抗老化、耐腐蝕、耐蟲蛀、對人畜無危害等特征，符合今年來日益要求的綠色、環保、節能的要求。參考文獻：1、 從蘭杰 粉煤灰的應用研究現狀 2、 陸凱安 膨脹珍珠巖及其制品的新用途和發展趨勢 新型建筑材料三、研究方案 1、本項目研究內容（重點、難點、擬解決的關鍵問題）水泥砂漿的基本材料為水泥、砂、集料、外加劑。在保證足夠強度的前提下，本研究的主要創新點是通過合理的輕質集料選用和水泥砂漿的配合設計從而減輕砂漿的質量。輕質集料主要是粉煤灰、硅灰、膨脹珍珠巖、高爐礦渣、漂珠、硅藻土等。對建筑廢料、粉煤灰、高爐礦渣、漂珠的運用，實現了資源的綜合利用，綠色環保。本研究的關鍵問題之一是輕質集料的選用。合理的選擇輕質集料和建筑廢料，可以在不改變甚至增強輕舟的前提下減輕輕舟的重量，其次可以促進資源的綜合利用，保護環境。關鍵問題之二是水泥砂漿的配合設計比。合理的砂漿配合設計比，直接決定了砂漿成型后的強度，同時也達到了節約資源的目的。2、研究方法與路線（采取的方法、步驟、技術路線及可行性、可靠性的論證）（1）研究方法確定所選的輕質集料，對輕質集料進行篩選收集，再與水泥、外加劑進行初步的正交實驗，確定初配合比。根據強度的測定來確定不同輕質料、建筑廢料與水泥、外加劑的配比。跟蹤測試砂漿的耐久性能，最后用于制作船只。（2） 技術路線 （3）可行性分析黃石理工學院水泥輕舟隊成立兩年來，在靖院長和范老師的帶領下，成功的參加了兩屆水泥輕舟賽，并且取得了優異的成績，積累了實戰經驗。本項目依托化學與材料工程學院現有的人員技術和儀器設備優勢，以無機非金屬材料工程實驗室為平臺，充分發揮本課題組人員的主動性，因地制宜，利用或改進現有的儀器設備，為本項目積極創造條件。本研究也是水泥輕舟賽論文答辯的一部分，其本身具有一定的科研價值。此外，該項目組與世紀新峰水泥公司合作研究，可以依托其設備和人員優勢，加快實驗進展。表格 1續三3、進行本項目研究已有的資料準備，主要儀器設備，尚缺的儀器設備及解決途徑黃石理工學院水泥輕舟隊已參加了兩屆水泥輕舟賽，擁有豐富的實戰經驗和各種文檔資料；本項目的組員均參加過水泥輕舟賽，已形成了對水泥輕舟的初步認識，并且都參與過輕舟的制作過程；指導教師范老師從事混凝土教學長達18年，擁有豐富的教學經驗。申請教學院實驗條件良好，擁有從事制備、分析、檢測等相關實驗儀器與設備，可以滿足本項目的實驗要求。所需的儀器設備：各種玻璃器皿、電子天平、水泥膠砂攪拌機、ISO水泥膠砂振實臺、水泥抗折試驗機、壓力試驗機和電動恒溫鼓風干燥箱等。尚缺儀器無。4、研究工作的進度安排5、本研究項目應達到的預期目標及主要技術、經濟指標四、經費預算經費預算：研究總經費 百元 1、申請撥款： 百元 2、自 籌： 百元經 費 支 出 預 算 科 目預