2013年化工工程师公共基础辅导

　　二、混凝土的收缩和膨胀

　　收缩和膨胀是混凝土在结硬过程中本身体积的变形，与荷载无关。混凝土在空气中结硬体积会收缩，在水中结硬体积要膨胀。结硬初期收缩变形发展得很快，半个月大约可完成全部收缩的25%，一个月可完成约50%，两个月可完成约75%，其后发展趋缓，一年左右即渐稳定。混凝土收缩变形的试验值很分散，最终收缩值约为(2～5)×10-4，对一般混凝土常取为3×10-4。

　　当混凝土受到各种制约不能自由收缩时，将在混凝上中产生拉应力，甚而导致混凝土产生收缩裂缝。裂缝会影响构件的耐久性、疲劳强度和观瞻，还会使预应力混凝土发生预应力损失，以及对一些超静定结构产生不利的影响。在钢筋混凝土构件中，钢筋使混凝土收缩受到阻碍，其收缩值较素混凝土小一半，收缩值取为1.5×10-4。

　　一般认为，混凝土结硬过程中特别是结硬初期，水泥水化凝结作用引起体积的凝缩，以及混凝土内游离水分蒸发逸散引起的干缩，是产生收缩变形的主要原因。注意养护，在湿度大、温度高的环境中结硬则收缩小;体表比直接涉及混凝土中水分蒸发的速度，体表比比值大，水分蒸发慢，收缩小;密实的混凝土收缩小;水泥用量多、水灰比大、收缩就大;用强度高的水泥制成的混凝土收缩较大;骨料的弹性模量高、粒径大，所占体积比大，收缩小。

　　1)混凝土的质量水泥性能好、骨料强度高、配比得当、振捣密实、养护良好的混凝土对粘结力和锚固非常有利。

　　2)钢筋的形式使用变形钢筋比使用光圆钢筋对粘结力要有利得多。

　　3)钢筋保护层厚度钢筋的混凝土保护层不能过薄;另外，钢筋的净间距不能过小。就粘结力的要求而言，为了保证粘结锚固性能可靠，应取保护层厚度c≥钢筋的直径d，以防止发生劈裂裂缝。

　　4)横向钢筋对粘结力的影响横向钢筋可以延缓内部裂缝和劈裂裂缝的发展，提高粘结强度。设置箍筋可将纵向钢筋的抗滑移能力提高25%，使用焊接骨架或焊接网则提高得更多。

　　5)钢筋锚固区有横向压力时对粘结力的影响此时，混凝土横向变形受到约束，摩阻力增大，抵抗滑移性能好。

　　6)反复荷载对粘结力的影响结构和构件承受反复荷载对粘结力不利。反复荷载所产生的应力愈大、重复的次数愈多，则粘结力的损害愈严重。

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　　三、粘结力的组成

　　粘结力是指钢筋和混凝土接触界面上沿钢筋纵向的抗剪能力，也就是分布在界面上的纵向剪应力。而锚固则是通过在钢筋一定长度上粘结应力的积累、或某种构造措施，将钢筋“锚固”在混凝土中，保证钢筋和混凝土的共同工作，使两种材料正常、充分地发挥作用。钢筋与混凝土的粘结锚固作用所包含的内容有：

　　(1)混凝土凝结时，水泥胶的化学作用，使钢筋和混凝土在接触面上产生的胶结力; (2)由于混凝土凝结时收缩，握裹住钢筋，在发生相互滑动时产生的摩阻力;

　　(3)钢筋表面粗糙不平或变形钢筋凸起的肋纹与混凝土的咬合力;以及(4)当采用锚固措施后所造成的机械锚固力等。

　　粘结力的破坏机理

　　1)光圆钢筋的粘结破坏光圆钢筋与混凝土之间的粘结力主要由胶结力形成，根据试验资料，光圆钢筋的粘结强度为1.5～3.5mm2。新轧制的光圆钢筋，粘结强度只有0.4ftk。若光圆钢筋表面有微锈，只要表面凹凸达到0.1mm，借助于摩阻力和咬合力的作用，粘结强度可增至1.4ftk(但浮锈无粘结效果，必须清除)。外表光滑的冷加工钢丝，其粘结强度较光圆钢筋还要低约30%。光圆钢筋粘结强度低、滑移量大，其破坏形态可认为是钢筋与混凝土相对滑移产生的，或钢筋从混凝土中被拔出的剪切破坏，其破坏面就是钢筋与混凝土的接触表面。为了提高光圆钢筋的抗滑移性能，须在光圆直钢筋的端部附加弯钩或弯转、弯折以加强锚固。

　　2)变形钢筋的粘结破坏由于表面轧有肋纹，能与混凝土犬牙相错紧密结合，其粘结力和摩阻力的作用自是有所增加，但主要还是机械咬合发挥的作用较大，往往占粘结力一半以上的份额。根据试验，变形钢筋的粘结强度能高出光圆钢筋2～3倍，我国螺纹钢筋的粘结强度为2.5～6.0N/mm2。

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　　四、化工生产的特点

　　化工生产具有易燃、易爆、易中毒，高温、高压，有腐蚀等特点。因而，较其他工业部门有更大的危险性。

　　化工生产有四个特点：

　　(1)化工生产使用的原料。半成品和成品种类繁多，绝大部分是易燃、易爆、有毒害、有腐蚀的危险化学品。这给生产中的这些原材料、燃料、中间产品和成品的贮存和运输都提出了特殊的要求。

　　(2)化工生产要求的工艺条件苛刻。有些化学反应在高温、高压下进行，有的要在低温、高真空度下进行。如由轻柴油裂解制乙烯、进而生产聚乙烯的生产过程中，轻柴油在裂解炉中的裂解温度为800℃;裂解气要在深冷(-96℃)条件下进行分离;纯度为99.99%的乙烯气体在294kPA压力下聚合，制取聚乙烯树脂。

　　(3)生产规模大型化。近20多年来，国际上化工生产采用大型生产装置是一个明显的趋势。以化肥为例，20世纪50年代合成氨的最大规模为6万t/A;60年代初为12万t/A;60年代末，发展到30万t/A;70年代发展为54万t/A。乙烯装置的生产能力也从50年代的10万t/A，发展到70年代的60万t/A。裂解炉单台炉的生产能力从4.5万t/A达到10万t/A。

　　采用大型装置可以明显降低单位产品的建设投资和生产成本，提高劳动生产能力，降低能耗。因此，世界各国都积极发展大型化工生产装置。但大型化会带来重大的潜在危险性。

　　(4)生产方式的高度自动化与连续化。化工生产已经从过去落后的手工操作、间断生产转变为高度自动化、连续化生产;生产设备由敞开式变为密闭式;生产装置从室内走向露天;生产操作由分散控制变为集中控制，同时，也由人工手动操作变为仪表自动操作，进而又发展为计算机控制。连续化与自动生产是大型化的必然结果，但控制设备也有一定的故障率。据美国石油保险协会统计，控制系统发生故障而造成的事故占炼油厂火灾爆炸事故的6.1%。

　　20世纪70年代初，我国陆续从日本、美国、法国等国家引进了一批大型现代化的石油化工装置。如30万t级乙烯、合成氨、化纤等，使我国的化工生产水平和技术水平有了很大的提高。特别是使我国的化工原料基础由粮食和煤转为石油和天然气，使我国的化学工业结构、生产规模和技术水平都发生了根本性的变化。

　　正因为化工生产具有以上特点，安全生产在化工行业就更为重要。一些发达国家的统计资料表明，在工业企业发生的爆炸事故中，化工企业占了1/3。此外，化工生产中，不可避免地要接触有毒有害的化学物质，化工行业职业病发生率明显高于其他行业。

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　　五、危险化学品的认定

　　判断一起是否是危险化学品事故的前提是确认某一种物品是否属于危险化学品。在《危险化学品安全管理条例》(国务院令第344号，2002年)中第三条，有危险化学品的定义和识别方法。

　　第三条本条例所称危险化学品，包括爆炸品、压缩气体和液化气体、易燃液体、易燃固体、自燃物品和遇湿易燃物品、氧化剂和有机过氧化物、有毒品和腐蚀品等。

　　危险化学品列入以国家标准公布的《危险货物品名表》(GB12268);剧毒化学品目录和未列入《危险货物品名表》的其他危险化学品，由国务院经济贸易综合管理部门会同国务院公安、环境保护、卫生、质检、交通部门确定并公布。

　　2003年3月3日，国家安全生产监督管理局公布了《危险化学品名录》(2002年版)。2003年6月24日，国家安全生产监督管理局、公安部、国家环保总局、卫生部、国家质量监督总局、铁道部、交通部和民航总局确定的《剧毒化学品名录》(2002年版)公布。判断是否属于危险化学品，首先是区分物质和物品。例如一氧化碳是一种物质，但它并不一定是物品;空气一般情况下不是物品，它也可以成为物品。判断是否是物品关键是，物品是人们生产的具有使用价值、用于某些用途的东西，或者是人们在生产过程中产生的因具有危险性而需要处理的废弃物。而物质则不具有上述特殊的含义。

　　判断一种物品是否属于危险化学品，不是按照危险化学品的定义来判断，而是对照GB12268《危险货物品名表》、《危险化学品名录》、《剧毒化学品名录》来判断。使用GB12268《危险货物品名表》、《危险化学品名录》、《剧毒化学品名录》时，物品名称必须是完整的品名，如氧气[压缩的]、空气[液化的]。因为，氧气、空气虽然可以成为物品，但如果不是压缩的或液化的，则也不能成为危险物品。对于未列入《危险货物品名表》、《危险化学品名录》、《剧毒化学品名录》中的化学品，如果确实具有危险性，则根据危险化学品的分类标准，进行技术鉴定，最后由公安、环境保护、卫生、质检等部门确定。

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