2013年化工工程師公共基礎(chǔ)輔導(dǎo)

環(huán)球網(wǎng)校化工工程師2013招生簡(jiǎn)章

　　二、混凝土的收縮和膨脹

　　收縮和膨脹是混凝土在結(jié)硬過(guò)程中本身體積的變形，與荷載無(wú)關(guān)。混凝土在空氣中結(jié)硬體積會(huì)收縮，在水中結(jié)硬體積要膨脹。結(jié)硬初期收縮變形發(fā)展得很快，半個(gè)月大約可完成全部收縮的25%，一個(gè)月可完成約50%，兩個(gè)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(yàn)值很分散，最終收縮值約為(2～5)×10-4，對(duì)一般混凝土常取為3×10-4。

　　當(dāng)混凝土受到各種制約不能自由收縮時(shí)，將在混凝上中產(chǎn)生拉應(yīng)力，甚而導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生收縮裂縫。裂縫會(huì)影響構(gòu)件的耐久性、疲勞強(qiáng)度和觀瞻，還會(huì)使預(yù)應(yīng)力混凝土發(fā)生預(yù)應(yīng)力損失，以及對(duì)一些超靜定結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利的影響。在鋼筋混凝土構(gòu)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(rèn)為，混凝土結(jié)硬過(guò)程中特別是結(jié)硬初期，水泥水化凝結(jié)作用引起體積的凝縮，以及混凝土內(nèi)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(hù)，在濕度大、溫度高的環(huán)境中結(jié)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(shí)的混凝土收縮小;水泥用量多、水灰比大、收縮就大;用強(qiáng)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(zhì)量水泥性能好、骨料強(qiáng)度高、配比得當(dāng)、振搗密實(shí)、養(yǎng)護(hù)良好的混凝土對(duì)粘結(jié)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(duì)粘結(jié)力要有利得多。

　　3)鋼筋保護(hù)層厚度鋼筋的混凝土保護(hù)層不能過(guò)薄;另外，鋼筋的凈間距不能過(guò)小。就粘結(jié)力的要求而言，為了保證粘結(jié)錨固性能可靠，應(yīng)取保護(hù)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(duì)粘結(jié)力的影響橫向鋼筋可以延緩內(nèi)部裂縫和劈裂裂縫的發(fā)展，提高粘結(jié)強(qiáng)度。設(shè)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(shí)對(duì)粘結(jié)力的影響此時(shí)，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(fù)荷載對(duì)粘結(jié)力的影響結(jié)構(gòu)和構(gòu)件承受反復(fù)荷載對(duì)粘結(jié)力不利。反復(fù)荷載所產(chǎn)生的應(yīng)力愈大、重復(fù)的次數(shù)愈多，則粘結(jié)力的損害愈嚴(yán)重。

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　　三、粘結(jié)力的組成

　　粘結(jié)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(yīng)力。而錨固則是通過(guò)在鋼筋一定長(zhǎng)度上粘結(jié)應(yīng)力的積累、或某種構(gòu)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(jié)錨固作用所包含的內(nèi)容有：

　　(1)混凝土凝結(jié)時(shí)，水泥膠的化學(xué)作用，使鋼筋和混凝土在接觸面上產(chǎn)生的膠結(jié)力; (2)由于混凝土凝結(jié)時(shí)收縮，握裹住鋼筋，在發(fā)生相互滑動(dòng)時(shí)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(dāng)采用錨固措施后所造成的機(jī)械錨固力等。

　　粘結(jié)力的破壞機(jī)理

　　1)光圓鋼筋的粘結(jié)破壞光圓鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)力主要由膠結(jié)力形成，根據(jù)試驗(yàn)資料，光圓鋼筋的粘結(jié)強(qiáng)度為1.5～3.5mm2。新軋制的光圓鋼筋，粘結(jié)強(qiáng)度只有0.4ftk。若光圓鋼筋表面有微銹，只要表面凹凸達(dá)到0.1mm，借助于摩阻力和咬合力的作用，粘結(jié)強(qiáng)度可增至1.4ftk(但浮銹無(wú)粘結(jié)效果，必須清除)。外表光滑的冷加工鋼絲，其粘結(jié)強(qiáng)度較光圓鋼筋還要低約30%。光圓鋼筋粘結(jié)強(qiáng)度低、滑移量大，其破壞形態(tài)可認(rèn)為是鋼筋與混凝土相對(duì)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(zhuǎn)、彎折以加強(qiáng)錨固。

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

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　　四、化工生產(chǎn)的特點(diǎn)

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

　　化工生產(chǎn)有四個(gè)特點(diǎn)：

　　(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(xiǎn)化學(xué)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(yùn)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(xué)反應(yīng)在高溫、高壓下進(jìn)行，有的要在低溫、高真空度下進(jìn)行。如由輕柴油裂解制乙烯、進(jìn)而生產(chǎn)聚乙烯的生產(chǎn)過(guò)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(jìn)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(shù)脂。

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

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

　　(4)生產(chǎn)方式的高度自動(dòng)化與連續(xù)化?；どa(chǎn)已經(jīng)從過(guò)去落后的手工操作、間斷生產(chǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)楦叨茸詣?dòng)化、連續(xù)化生產(chǎn);生產(chǎn)設(shè)備由敞開(kāi)式變?yōu)槊荛]式;生產(chǎn)裝置從室內(nèi)走向露天;生產(chǎn)操作由分散控制變?yōu)榧锌刂?，同時(shí)，也由人工手動(dòng)操作變?yōu)閮x表自動(dòng)操作，進(jìn)而又發(fā)展為計(jì)算機(jī)控制。連續(xù)化與自動(dòng)生產(chǎn)是大型化的必然結(jié)果，但控制設(shè)備也有一定的故障率。據(jù)美國(guó)石油保險(xiǎn)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，控制系統(tǒng)發(fā)生故障而造成的事故占煉油廠火災(zāi)爆炸事故的6.1%。

　　20世紀(jì)70年代初，我國(guó)陸續(xù)從日本、美國(guó)、法國(guó)等國(guó)家引進(jìn)了一批大型現(xiàn)代化的石油化工裝置。如30萬(wàn)t級(jí)乙烯、合成氨、化纖等，使我國(guó)的化工生產(chǎn)水平和技術(shù)水平有了很大的提高。特別是使我國(guó)的化工原料基礎(chǔ)由糧食和煤轉(zhuǎn)為石油和天然氣，使我國(guó)的化學(xué)工業(yè)結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)規(guī)模和技術(shù)水平都發(fā)生了根本性的變化。

　　正因?yàn)榛どa(chǎn)具有以上特點(diǎn)，安全生產(chǎn)在化工行業(yè)就更為重要。一些發(fā)達(dá)國(guó)家的統(tǒng)計(jì)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(xué)物質(zhì)，化工行業(yè)職業(yè)病發(fā)生率明顯高于其他行業(yè)。

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　　五、危險(xiǎn)化學(xué)品的認(rèn)定

　　判斷一起是否是危險(xiǎn)化學(xué)品事故的前提是確認(rèn)某一種物品是否屬于危險(xiǎn)化學(xué)品。在《危險(xiǎn)化學(xué)品安全管理?xiàng)l例》(國(guó)務(wù)院令第344號(hào)，2002年)中第三條，有危險(xiǎn)化學(xué)品的定義和識(shí)別方法。

　　第三條本條例所稱危險(xiǎn)化學(xué)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(jī)過(guò)氧化物、有毒品和腐蝕品等。

　　危險(xiǎn)化學(xué)品列入以國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)公布的《危險(xiǎn)貨物品名表》(GB12268);劇毒化學(xué)品目錄和未列入《危險(xiǎn)貨物品名表》的其他危險(xiǎn)化學(xué)品，由國(guó)務(wù)院經(jīng)濟(jì)貿(mào)易綜合管理部門會(huì)同國(guó)務(wù)院公安、環(huán)境保護(hù)、衛(wèi)生、質(zhì)檢、交通部門確定并公布。

　　2003年3月3日，國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局公布了《危險(xiǎn)化學(xué)品名錄》(2002年版)。2003年6月24日，國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局、公安部、國(guó)家環(huán)?？偩?、衛(wèi)生部、國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督總局、鐵道部、交通部和民航總局確定的《劇毒化學(xué)品名錄》(2002年版)公布。判斷是否屬于危險(xiǎn)化學(xué)品，首先是區(qū)分物質(zhì)和物品。例如一氧化碳是一種物質(zhì)，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(guān)鍵是，物品是人們生產(chǎn)的具有使用價(jià)值、用于某些用途的東西，或者是人們?cè)谏a(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的因具有危險(xiǎn)性而需要處理的廢棄物。而物質(zhì)則不具有上述特殊的含義。

　　判斷一種物品是否屬于危險(xiǎn)化學(xué)品，不是按照危險(xiǎn)化學(xué)品的定義來(lái)判斷，而是對(duì)照GB12268《危險(xiǎn)貨物品名表》、《危險(xiǎn)化學(xué)品名錄》、《劇毒化學(xué)品名錄》來(lái)判斷。使用GB12268《危險(xiǎn)貨物品名表》、《危險(xiǎn)化學(xué)品名錄》、《劇毒化學(xué)品名錄》時(shí)，物品名稱必須是完整的品名，如氧氣[壓縮的]、空氣[液化的]。因?yàn)椋鯕?、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(xiǎn)物品。對(duì)于未列入《危險(xiǎn)貨物品名表》、《危險(xiǎn)化學(xué)品名錄》、《劇毒化學(xué)品名錄》中的化學(xué)品，如果確實(shí)具有危險(xiǎn)性，則根據(jù)危險(xiǎn)化學(xué)品的分類標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行技術(shù)鑒定，最后由公安、環(huán)境保護(hù)、衛(wèi)生、質(zhì)檢等部門確定。

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