2013年化工工程師公共基礎輔導

　　一、混凝土在荷載長期作用下的變形性能

　　在荷載的長期作用下，即使荷載大小維持不變，混凝土的變形隨時間而增長的現(xiàn)象稱為徐變?；炷列熳兊某梢?，一般而言，歸因于混凝土中未晶體化的水泥膠凝體，在持續(xù)的外荷載作用下產(chǎn)生粘性蠕動，壓應力逐漸轉移給骨料，骨料應力增大試件變形也隨之增大。

　　卸荷后，水泥膠凝體又漸恢復原狀，骨料遂將這部分應力逐漸轉回給膠凝體，于是產(chǎn)生彈性后效。另外，當壓應力較大時，在荷載的長期作用下，混凝土內部裂縫不斷發(fā)展，也致使應變增加?；炷恋男熳?，對鋼筋混凝土構件的內力分布及其受力性能有所影響。

　　例如鋼筋混凝土柱的徐變，使混凝土的應力減小，使鋼筋的應力增加，但最后不影響柱的承載力;由于徐變，受彎構件的受壓區(qū)變形加大，會使它的撓度增加：對于偏壓構件，特別是大偏壓構件，會使附加偏心距加大而導致強度降低;對于預應力構件，會產(chǎn)生預應力損失等不利影響。但徐變也能緩和應力集中現(xiàn)象、降低溫度應力、減少支座不均勻沉降引起的結構內力，延緩收縮裂縫在構件中的出現(xiàn)，這些又是對結構的有利方面。

　　影響徐變的因素很多，如受力大小，外部環(huán)境、內在因素等

　　試驗表明，長期荷載作用應力的大小是影響徐變的一個主要因素。當應力σ≤0.5fc時，徐變與應力成正比，此時可稱之為線性徐變。線性徐變在加荷初期增長很快，至半年徐變大部分完成，其后增長漸小，一年后趨于穩(wěn)定，三年左右徐變即告基本終止，其漸近線與時間坐標軸平行，最終徐變量約為彈性瞬時變形的2～4倍。當應力較大時，即當σ=0.5～0.8L時，由于微裂縫在長期荷載作用下不斷地發(fā)展，塑性變形劇增，徐變與應力不成正比，稱為非線性徐變。當應力σ>0.8fc時，試件內部裂縫進入非穩(wěn)態(tài)發(fā)展，非線性徐變變形驟然增加，變形是不收斂的，將導致混凝土破壞。所以應用上取σ=0.8fc作為混凝上的長期抗壓強度。

　　荷載持續(xù)作用的時間愈長，徐變也愈大。混凝土齡期愈短，徐變愈大。養(yǎng)護環(huán)境濕度愈大、溫度愈高，徐變就愈小，但在使用期處于高溫、干燥條件下，則構件的徐變將增大。由于混凝土中水分的揮發(fā)逸散與構件的體積相對其表面之比有關，故而構件的尺寸愈大，則徐變就愈小。

　　水灰比愈大，徐變愈大，在常用的水灰比(0.4～0.6)情況下，徐變與水灰比呈線性關系;水泥用量愈多，徐變也愈大;水泥品種不同對徐變也有影響，用普通硅酸鹽水泥制成的混凝土，其徐變要較用火山灰質水泥或礦渣水泥制成的大;骨料的力學性質也影響徐變變形，骨料愈堅硬、彈性模量愈大，以及骨料所占體積比愈大，徐變就愈小。

         編輯推薦：

    環(huán)球網(wǎng)?；すこ處熣军c

    環(huán)球網(wǎng)?；すこ處?/SPAN>2013招生簡章

    環(huán)球網(wǎng)?；すこ處熆荚囌搲?/SPAN>

　　二、混凝土的收縮和膨脹

　　收縮和膨脹是混凝土在結硬過程中本身體積的變形，與荷載無關?；炷猎诳諝庵薪Y硬體積會收縮，在水中結硬體積要膨脹。結硬初期收縮變形發(fā)展得很快，半個月大約可完成全部收縮的25%，一個月可完成約50%，兩個月可完成約75%，其后發(fā)展趨緩，一年左右即漸穩(wěn)定?；炷潦湛s變形的試驗值很分散，最終收縮值約為(2～5)×10-4，對一般混凝土常取為3×10-4。

　　當混凝土受到各種制約不能自由收縮時，將在混凝上中產(chǎn)生拉應力，甚而導致混凝土產(chǎn)生收縮裂縫。裂縫會影響構件的耐久性、疲勞強度和觀瞻，還會使預應力混凝土發(fā)生預應力損失，以及對一些超靜定結構產(chǎn)生不利的影響。在鋼筋混凝土構件中，鋼筋使混凝土收縮受到阻礙，其收縮值較素混凝土小一半，收縮值取為1.5×10-4。

　　一般認為，混凝土結硬過程中特別是結硬初期，水泥水化凝結作用引起體積的凝縮，以及混凝土內游離水分蒸發(fā)逸散引起的干縮，是產(chǎn)生收縮變形的主要原因。注意養(yǎng)護，在濕度大、溫度高的環(huán)境中結硬則收縮小;體表比直接涉及混凝土中水分蒸發(fā)的速度，體表比比值大，水分蒸發(fā)慢，收縮小;密實的混凝土收縮小;水泥用量多、水灰比大、收縮就大;用強度高的水泥制成的混凝土收縮較大;骨料的彈性模量高、粒徑大，所占體積比大，收縮小。

　　1)混凝土的質量 水泥性能好、骨料強度高、配比得當、振搗密實、養(yǎng)護良好的混凝土對粘結力和錨固非常有利。

　　2)鋼筋的形式 使用變形鋼筋比使用光圓鋼筋對粘結力要有利得多。

　　3)鋼筋保護層厚度 鋼筋的混凝土保護層不能過薄;另外，鋼筋的凈間距不能過小。就粘結力的要求而言，為了保證粘結錨固性能可靠，應取保護層厚度c≥鋼筋的直徑d，以防止發(fā)生劈裂裂縫。

　　4)橫向鋼筋對粘結力的影響 橫向鋼筋可以延緩內部裂縫和劈裂裂縫的發(fā)展，提高粘結強度。設置箍筋可將縱向鋼筋的抗滑移能力提高25%，使用焊接骨架或焊接網(wǎng)則提高得更多。

　　5)鋼筋錨固區(qū)有橫向壓力時對粘結力的影響 此時，混凝土橫向變形受到約束，摩阻力增大，抵抗滑移性能好。

　　6)反復荷載對粘結力的影響 結構和構件承受反復荷載對粘結力不利。反復荷載所產(chǎn)生的應力愈大、重復的次數(shù)愈多，則粘結力的損害愈嚴重。

         編輯推薦：

    環(huán)球網(wǎng)?；すこ處熣军c

    環(huán)球網(wǎng)校化工工程師2013招生簡章

    環(huán)球網(wǎng)?；すこ處熆荚囌搲?/SPAN>

　　三、粘結力的組成

　　粘結力是指鋼筋和混凝土接觸界面上沿鋼筋縱向的抗剪能力，也就是分布在界面上的縱向剪應力。而錨固則是通過在鋼筋一定長度上粘結應力的積累、或某種構造措施，將鋼筋“錨固”在混凝土中，保證鋼筋和混凝土的共同工作，使兩種材料正常、充分地發(fā)揮作用。鋼筋與混凝土的粘結錨固作用所包含的內容有：

　　(1)混凝土凝結時，水泥膠的化學作用，使鋼筋和混凝土在接觸面上產(chǎn)生的膠結力; (2)由于混凝土凝結時收縮，握裹住鋼筋，在發(fā)生相互滑動時產(chǎn)生的摩阻力;

　　(3)鋼筋表面粗糙不平或變形鋼筋凸起的肋紋與混凝土的咬合力;以及(4)當采用錨固措施后所造成的機械錨固力等。

　　粘結力的破壞機理

　　1)光圓鋼筋的粘結破壞 光圓鋼筋與混凝土之間的粘結力主要由膠結力形成，根據(jù)試驗資料，光圓鋼筋的粘結強度為1.5～3.5mm2。新軋制的光圓鋼筋，粘結強度只有0.4ftk。若光圓鋼筋表面有微銹，只要表面凹凸達到0.1mm，借助于摩阻力和咬合力的作用，粘結強度可增至1.4ftk(但浮銹無粘結效果，必須清除)。外表光滑的冷加工鋼絲，其粘結強度較光圓鋼筋還要低約30%。光圓鋼筋粘結強度低、滑移量大，其破壞形態(tài)可認為是鋼筋與混凝土相對滑移產(chǎn)生的，或鋼筋從混凝土中被拔出的剪切破壞，其破壞面就是鋼筋與混凝土的接觸表面。為了提高光圓鋼筋的抗滑移性能，須在光圓直鋼筋的端部附加彎鉤或彎轉、彎折以加強錨固。

　　2)變形鋼筋的粘結破壞 由于表面軋有肋紋，能與混凝土犬牙相錯緊密結合，其粘結力和摩阻力的作用自是有所增加，但主要還是機械咬合發(fā)揮的作用較大，往往占粘結力一半以上的份額。根據(jù)試驗，變形鋼筋的粘結強度能高出光圓鋼筋2～3倍，我國螺紋鋼筋的粘結強度為2.5～6.0N/mm2。

         編輯推薦：

    環(huán)球網(wǎng)?；すこ處熣军c

    環(huán)球網(wǎng)?；すこ處?/SPAN>2013招生簡章

    環(huán)球網(wǎng)?；すこ處熆荚囌搲?/SPAN>

　　四、化工生產(chǎn)的特點

　　化工生產(chǎn)具有易燃、易爆、易中毒，高溫、高壓，有腐蝕等特點。因而，較其他工業(yè)部門有更大的危險性。

　　化工生產(chǎn)有四個特點：

　　(1)化工生產(chǎn)使用的原料。半成品和成品種類繁多，絕大部分是易燃、易爆、有毒害、有腐蝕的危險化學品。這給生產(chǎn)中的這些原材料、燃料、中間產(chǎn)品和成品的貯存和運輸都提出了特殊的要求。

　　(2)化工生產(chǎn)要求的工藝條件苛刻。有些化學反應在高溫、高壓下進行，有的要在低溫、高真空度下進行。如由輕柴油裂解制乙烯、進而生產(chǎn)聚乙烯的生產(chǎn)過程中，輕柴油在裂解爐中的裂解溫度為800℃;裂解氣要在深冷(-96℃)條件下進行分離;純度為99.99%的乙烯氣體在294kPA壓力下聚合，制取聚乙烯樹脂。

　　(3)生產(chǎn)規(guī)模大型化。近20多年來，國際上化工生產(chǎn)采用大型生產(chǎn)裝置是一個明顯的趨勢。以化肥為例，20世紀50年代合成氨的最大規(guī)模為6萬t/A;60年代初為12萬t/A;60年代末，發(fā)展到30萬t/A;70年代發(fā)展為54萬t/A。乙烯裝置的生產(chǎn)能力也從50年代的10萬t/A，發(fā)展到70年代的60萬t/A。裂解爐單臺爐的生產(chǎn)能力從4.5萬t/A達到10萬t/A。

　　采用大型裝置可以明顯降低單位產(chǎn)品的建設投資和生產(chǎn)成本，提高勞動生產(chǎn)能力，降低能耗。因此，世界各國都積極發(fā)展大型化工生產(chǎn)裝置。但大型化會帶來重大的潛在危險性。

　　(4)生產(chǎn)方式的高度自動化與連續(xù)化?；どa(chǎn)已經(jīng)從過去落后的手工操作、間斷生產(chǎn)轉變?yōu)楦叨茸詣踊?、連續(xù)化生產(chǎn);生產(chǎn)設備由敞開式變?yōu)槊荛]式;生產(chǎn)裝置從室內走向露天;生產(chǎn)操作由分散控制變?yōu)榧锌刂疲瑫r，也由人工手動操作變?yōu)閮x表自動操作，進而又發(fā)展為計算機控制。連續(xù)化與自動生產(chǎn)是大型化的必然結果，但控制設備也有一定的故障率。據(jù)美國石油保險協(xié)會統(tǒng)計，控制系統(tǒng)發(fā)生故障而造成的事故占煉油廠火災爆炸事故的6.1%。

　　20世紀70年代初，我國陸續(xù)從日本、美國、法國等國家引進了一批大型現(xiàn)代化的石油化工裝置。如30萬t級乙烯、合成氨、化纖等，使我國的化工生產(chǎn)水平和技術水平有了很大的提高。特別是使我國的化工原料基礎由糧食和煤轉為石油和天然氣，使我國的化學工業(yè)結構、生產(chǎn)規(guī)模和技術水平都發(fā)生了根本性的變化。

　　正因為化工生產(chǎn)具有以上特點，安全生產(chǎn)在化工行業(yè)就更為重要。一些發(fā)達國家的統(tǒng)計資料表明，在工業(yè)企業(yè)發(fā)生的爆炸事故中，化工企業(yè)占了1/3。此外，化工生產(chǎn)中，不可避免地要接觸有毒有害的化學物質，化工行業(yè)職業(yè)病發(fā)生率明顯高于其他行業(yè)。

         編輯推薦：

    環(huán)球網(wǎng)?；すこ處熣军c

    環(huán)球網(wǎng)校化工工程師2013招生簡章

    環(huán)球網(wǎng)?；すこ處熆荚囌搲?/SPAN>

　　五、危險化學品的認定

　　判斷一起是否是危險化學品事故的前提是確認某一種物品是否屬于危險化學品。在《危險化學品安全管理條例》(國務院令第344號，2002年)中第三條，有危險化學品的定義和識別方法。

　　第三條本條例所稱危險化學品，包括爆炸品、壓縮氣體和液化氣體、易燃液體、易燃固體、自燃物品和遇濕易燃物品、氧化劑和有機過氧化物、有毒品和腐蝕品等。

　　危險化學品列入以國家標準公布的《危險貨物品名表》(GB12268);劇毒化學品目錄和未列入《危險貨物品名表》的其他危險化學品，由國務院經(jīng)濟貿(mào)易綜合管理部門會同國務院公安、環(huán)境保護、衛(wèi)生、質檢、交通部門確定并公布。

　　2003年3月3日，國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局公布了《危險化學品名錄》(2002年版)。2003年6月24日，國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局、公安部、國家環(huán)?？偩帧⑿l(wèi)生部、國家質量監(jiān)督總局、鐵道部、交通部和民航總局確定的《劇毒化學品名錄》(2002年版)公布。判斷是否屬于危險化學品，首先是區(qū)分物質和物品。例如一氧化碳是一種物質，但它并不一定是物品;空氣一般情況下不是物品，它也可以成為物品。判斷是否是物品關鍵是，物品是人們生產(chǎn)的具有使用價值、用于某些用途的東西，或者是人們在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的因具有危險性而需要處理的廢棄物。而物質則不具有上述特殊的含義。

　　判斷一種物品是否屬于危險化學品，不是按照危險化學品的定義來判斷，而是對照GB12268《危險貨物品名表》、《危險化學品名錄》、《劇毒化學品名錄》來判斷。使用GB12268《危險貨物品名表》、《危險化學品名錄》、《劇毒化學品名錄》時，物品名稱必須是完整的品名，如氧氣[壓縮的]、空氣[液化的]。因為，氧氣、空氣雖然可以成為物品，但如果不是壓縮的或液化的，則也不能成為危險物品。對于未列入《危險貨物品名表》、《危險化學品名錄》、《劇毒化學品名錄》中的化學品，如果確實具有危險性，則根據(jù)危險化學品的分類標準，進行技術鑒定，最后由公安、環(huán)境保護、衛(wèi)生、質檢等部門確定。

         編輯推薦：

    環(huán)球網(wǎng)校化工工程師站點

    環(huán)球網(wǎng)?；すこ處?/SPAN>2013招生簡章

    環(huán)球網(wǎng)?；すこ處熆荚囌搲?/SPAN>