《混凝土耐久性》教案

第一篇：《混凝土耐久性》教案

第一章 混凝土的耐久性概述

第一节 混凝土的强度

一、本节主要内容

混凝土的强度类型、混凝土强度影响因素及改善措施。

二、本节重点内容

混凝土的强度影响因素

三、本节难点内容

混凝土强度及影响因素

四、讲授内容：

1.混凝土耐久性的重要性 1.1混凝土耐久性的定义

混凝土结构在自然环境、使用环境及材料内部因素作用下，在设计要求的目标使用期内，不需要花费大量资金加固处理而保持其安全、使用功能和外观要求的能力。

混凝土在实际使用条件下抵抗各种破坏因素作用，长期保持强度和外观完整性的能力。1.2 混凝土耐久性重要性

 保证混凝土构筑物运行的安全性  延长混凝土构筑物的服役寿命  节约混凝土构筑物维护成本  节约自然资源，减少消耗  改善人类居住的环境条件 1.3混凝土性能劣化的模式  组成改变

 体积膨胀、裂缝  表面开裂  表面剥落  溶蚀  磨损  结构酥松  承载力下降  弹性模量降低  质量损失  体积增长 2.混凝土的强度

2.1混凝土结构特征和受力破坏过程

2.2 混凝土的强度类型

混凝土的强度是指混凝土试件达到破坏极限的应力最大值。

 抗压强度  抗拉强度  抗弯强度  抗剪强度（1）抗压强度

砼强度等级按立方体抗压强度标准值划分

立方体抗压强度

fcu

强度等级

根据立方体抗压强度标准值，普通砼划分为12个强度等级：C7.5、C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60 C30：立方体抗压强度标准值为30MPa的砼

注：C60及以上称为高强混凝土 轴心抗压强度 fcp

 150mm×150mm×300mm棱柱体  试验表明：在立方抗压强度 fcu=10～55 Mpa 的范围内，轴心抗压强度 fcp 与 fcu 之比约为0.70～0.80。 轴心抗压强度意义

 混凝土的立方体抗压强度只是评定强度等级的一个标志，它不能直接用来作为结构设计的依据。

 为了符合工程实际，在结构设计中混凝土受压构件的计算采用混凝土的轴心抗压强度。 在进行弹性模量、徐变等项试验时需先进行轴心抗压强度试验以定出试验所必须的参数。

2.3影响混凝土强度的因素  水泥强度  水胶比  骨料

 混凝土工艺  测试条件

 外加剂、掺和料（1）水泥强度

在配合比相同条件下，所用水泥强度愈高，水泥石的强度以及它与集料间的粘结强度也愈大，进而制成的混凝土强度也愈高。（2）水胶比

水灰比定则：当用同一种水泥（品种及强度相同）时，砼强度主要决定于水灰比W/C。水泥水化时所需的结合水，一般只占水泥质量的23％左右，但砼拌合物加水量约为水泥质量的40％～70％。（3）骨料

碎石表面粗糙，水泥石与其表面粘结强度较大；卵石表面光滑，粘结力小：在水泥强度和水灰比相同条件下，碎石砼强度往往高于卵石砼强度。

粗骨料级配良好，用量及砂率适当，能组成密集的骨架：不仅使水泥浆数量相对减小，而且骨料的骨架作用充分，砼强度有所提高。（4）混凝土工艺

 施工工艺：搅拌机类型、搅拌时间、振动方式  养护制度：温度、湿度  养护龄期

养护温度较低，早期强度较低；反之，温度较高，早期强度较高，但对后期强度有不利影响。潮湿的环境有利于水泥水化，促进强度增长，故混凝土需潮湿环境养护。蒸汽养护——

将混凝土放在温度低于100℃的常压蒸汽中进行养护。一般混凝土经过16～20h蒸汽养护，强度可达正常条件下养护28d强度的70％～80％。

蒸汽养护最适于掺活性混合材料的矿渣水泥、火山灰水泥及粉煤灰水泥制备的混凝土。（5）测试条件

 试验条件不同，会影响混砼强度的试验值。

 实践证明，即使砼原材料、配合比、工艺条件完全相同，但因试验条件不同，所得的强度试验结果差异很大。

2.4 提高混凝土强度的措施       1.采用强度等级高的水泥； 2.采用低水灰比；

3.采用有害杂质少、级配良好、颗粒适当的骨料和合理的砂率； 4.采用合理的机械搅拌、振捣工艺；

5.保持合理的养护温度和一定的湿度，可能的情况下采用湿热养护； 6.掺入合适的混凝土外加剂和掺和料。

第二篇：桥梁混凝土结构耐久性施工方案

《桥梁混凝土结构耐久性施工方案》

一、编制说明

根据施工设计图提供技术参数及资料，本工程地处多为盐碱和盐碱水环境，其地质多为海相沉积形成，富含Cl-SO2等多种离子。工程处于寒冷地区，雨雪天后为保证通行主要市区道路和部分公路都喷洒化冰盐水；本工程桥梁结构所处的环境类型为Ⅱ类，根据工程地质勘察本场地河水、地下水及基土对混凝土存在微腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋具弱等腐蚀性，本工程设计基准使用100年。因此确定桥梁各部位防腐等级如下：钻孔灌注桩、墩柱、桥墩、桥台按不低于环境作用等级C级采取防护。

二、根据混凝土防腐设计设计图依据工程施工规范标准：

1、《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55-2011）

2、《公路工程混凝土结构防腐技术规范》（JIC/TB07-01-2006）

3、《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB50204-2015)

4、《混凝土耐久性检验评定标准》(JGJ/T193-2009)

5、《混凝土外加剂》（BG8706-2008）

6、《天津市钢筋混凝土耐久性设计规程》（DB/29-165-2006）

7、《天津市市政工程施工技术规范》（DB29-75JI0406）

8、《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2015）

9、《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》（GB/50080-2016）

10、《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》（GB/T5008-2016）

11、《普通混凝土拌合物力学试验方法标准》（GB/T5008-2016）

12、《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣》（BG/T18046-2008）

13、《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（BG/T1596-2005）

14、《混凝土拌合水标准》（JGJ63-2006）

15、《公路工程质量检验评定标准》（JTGF80/1-2018）

16、《公路桥涵施工技术规范》（JTG/F50-2011）

三、防腐混凝土耐久性配合比选择：

充分考虑混凝土配合比试配时的指标：电通量、抗冻性、抗裂性、密实性、耐磨性、耐蚀性、抗碱-骨料反应检验满足工程要求。所以在钻孔桩配合比中掺加粉煤灰，增加混凝土流动度和易性，便于工程施工。对于墩柱掺加粉煤灰、磨细矿渣粉使混凝土更加密实内实外光、色泽一致。预制梁或现浇箱梁掺加磨细矿渣粉降低水化热又能增加其强度。根据拌合站到施工现场混凝土运输距离选择坍落度。

综合上述对桥梁混凝土结构耐久性影响因素，为保证混凝土结构耐久性满足工程质量需要：

1.1

从原材料调查与选择：①水泥：采用品质稳定强度不低于42.5级的低碱硅酸盐或普通硅酸盐水泥，禁止使用其它品种水泥，（考虑混凝土整体色泽一致因素），选年产量规模大产品质量稳定150万吨以上厂家，技术指标满：水泥的比表面积不宜超过350㎡/kg碱含量不超过0.6%，游离氧化钙含量不超过1.5%水泥中C3A的含量不超过8%②河砂：优先选用无碱活性的河砂厂家，砂级配合理、质地均匀；细度模数在2.6-3.0中砂，且含泥量不大于1.5%泥块含量不大于0.1%且无杂质，并进行细集料碱-硅酸反应砂浆棒膨胀率为0.1-0.20%的活性时，由各种原材料带入每个m³混凝土中的总碱量不超过1.8Kg/m³③碎石：调查工程周边生产厂家并取样试验（使用前做碱-骨料反应）：优先采用质地坚硬的石灰岩、花岗岩、辉绿岩等球形状、吸水率低空闲率小，母岩立方体抗压强度与混凝土设计强度之比大于2.0倍的碎石。选生产厂家反击破生产碎石方式，并且要三级配选生产（4.75-9.5mm9.5-19mm16-31.5mm），各个粒径标示并分仓清楚、压碎值不大于10%、级配良好、含泥量、泥块含量、针片状等技术指标满足规范要求。④拌合水：技术指标满足规范要求。⑤高效减水剂：高效减水率进场前经试验合格后入库。⑥阻锈剂技术指标满足规范要求。⑦粉煤灰符合《GB/T1596-2017》用于水泥混凝土中的粉煤灰技术指标满足规范要求。⑧磨细矿渣粉技术指标满足规范要求。通过试验选择合格的生产厂家为工程提供原材料,当以上原材料不能满足工程要求时，在配合比中掺加低钙粉煤灰硅灰等活性掺合料；原材料检验频率按公路桥涵施工技术规范《JTG/TF50-2011》执行。

四、拌合站拌合质量控制

1.1拌合站严格控制原材料对于水泥、河砂、碎石、高效减水剂、粉煤灰、矿渣粉经试验合格后方准入库。

1.2每天早晨试验员上班做河砂、碎石含水量试验根据试验室理论配合比换算成施工配合比，质量负责人负责核对，并交给搅拌机操作员输入程序中。

1.3投料顺序为：砂石—水泥—拌合水—掺合料—高效减水剂

1.4拌和机称量系统经市县以上计量技术检定合格后：投料水泥误差为±1%砂石误差为±2%减水剂粉煤灰磨细矿渣粉误差为±0.5%拌合时间添加外加剂为120S，值班试验员观察和易性满足施工所需要求时，放料做坍落度试验满足工地后，按规范做所要求试件组数，拆模后送标准养护室进行养护。

1.5现场试验员跟装混凝土的罐车一起到施工现场，先做坍落度试验，当混凝土坍落度不能满足浇筑要求时，使用随车带10L减水剂进行调整直至符合要求。

五、现场混凝土浇筑 1.1当浇筑桩基时，应根据混凝土方量计算出封底最小数量预留储备3个罐车混凝土，防止混凝土不足。浇筑程序按桩基技术交底执行，试件制作。①每个工班至少2组，桩基直径深度大于20米3组深度每超过10米增加1组。②墩柱按3组制作，2组做28b，1组做同条件养护，③T梁或箱梁按4组试件制作其中2组做抗压试验，2组做同条件。④连续浇筑超过1000m³混凝土，每个工班至少取2组试件；制作试件按桥规标准执行。

1.2当浇筑墩柱或其它构筑物混凝土数量时，提前做好各项准备工作：检查模板是否捆绑牢固、是否有没有粘贴好的缝隙，1.3混凝土的振捣设备至少预留1套振捣工应该熟悉混凝土振捣规范防止过振或漏振运输，使混凝土拆模后出现砂线、水波纹、离析、空洞现象。

六、混凝土的养护

1.1混凝土养护：当浇筑混凝土达到强度拆模后，对构筑物及时覆盖养护，当较小构筑物在顶部放一桶养护水使用细管引向构筑物并使用塑料薄膜包裹胶带紧，防止漏风使其保持湿润。T梁采用自动喷淋设备，专人负责此项喷淋工作。当张拉强度满足强度要求时止。

七、混凝土耐久性质量试验及检验验证

1.1混凝土抗冻性试验主要是检验验证其耐久性按规范进行，试件尺寸为100*100*400mm一个冻融循环为2.5-4.0h,冻融循环试验以相对弹性模量下降至75%或重量损失率达5%时，即可认为试件已达破坏，该试验冻融循环次数为抗冻融等级。本工程抗冻耐久性指数60% 1.2混凝土电通量试验检验验证桥梁混凝土氯离子含量： 本试验方法通过测定混凝土在直流恒电压作用下通过电量值来评价不同原材料和配合比中的氯离子渗透性能。本工程氯离子扩散系数小于7。

从源头做起，对进场原材料：水泥、河砂、碎石、外加剂、粉煤灰、磨细矿渣粉等进行试验检测控制，使混凝土中的总碱含量小于3.0/m³对于试验检测不合格的产品，拒绝卸车，并记录生产厂家车号；施工过程每个环节进行控制，混凝土出站运输到浇筑尽可能缩短时间，振捣工熟悉工艺流程使混凝土振捣密实，拆模后及时覆盖养护。以保证浇筑后混凝土各项指标满足设计图的技术要求；来保证桥梁结构混凝土耐久性质量要求。

2018.5.3

第三篇：耐久性混凝土配合比设计与检测方法研究论文

摘要：

为了进一步加强混凝土的耐久性，就需要从混凝土的配合比设计着手，通过一系列的检测方法以及计算手段，充分考虑混凝土耐久性的实际影响，从而得到最佳的设计效果。

关键词：

混凝土;设计：配合比;检测方法

原有的混凝土的基本配合比已经不能够满足工程的结构强化、混凝土抗风性、抗腐蚀性等性能提升的需要了，并且国家所颁布的相应条例中也强调了混凝土配合比设计中要提升耐久性的要求，所以在混凝土配合比设计中需要进一步综合相关设计因素，比如说环境以及材料质量、使用年限等，保证其耐久性，完善混凝土的相应结构。

1.目前混凝土配合比设计在耐久性方面的体现

混凝土作为丁程建筑之中最为重要的材料，优化混凝土配合比设计能够在较大程度上实现建筑结构的强化。目前很多建筑工程因为混凝土配合比设计不能够满足耐久性的要求，造成了混凝土迅速老化、钢筋出现腐蚀以及卅锈等现象，不能够保障工程建筑物的使用安全，一旦整个建筑结构因为耐久性程度较低而结构开裂，那么会对人们造成很大的安全隐患与威胁，所以需要加强对混凝土配合比的重视程度，才能够最大程度上提升其耐久性。

2.分析影响混凝土耐久性方面配合比设计的影响因素

混凝土在配合比设计过程之中主要需要考虑以下几种因素，首先就是不同的用途要求，需要实现不同的配合比设计，来满足不同的用途要求。其次影响混凝土耐久性的重要因素就是使用的材料，具有耐久性的混凝土材料通常都是一种人工符合材料，所以材料的质量也会直接影响配合比设计。还有配合比设计探究方式，检测方式都是目前混凝土耐久性方面配合比设计的影响因素，只有在明确影响因素的前提之下，才能够更加有针对性进行耐久性混凝土配合比设计的实际探究。

3.优化混凝土配合比设计提升耐久性的具体措施

3.1 提升材料的基本质量

混凝土在配合比设计之中的基础与关键是基本材料，只有从根本上提升材料的质量，才能够为优化混凝土的配合比奠定相应的基础。选用材料的基本原则除了需要适用于工程之外，最好能够最大程度上实现材料资源的合理化配置，实现就地取材的同时，也能够加强技术方面的配置，为增强整体混凝土配合比的优化，提升耐久性奠定基础。

3.2提升试验次数与试验质量

试验同时也是在优化混凝土配合比设计之中不可或缺的一环，所以在混凝土配合比设计过程之中需要遵照《普通混凝土拌合物性能试验方法》、《普通混凝土力学性能试验方法》以及相关标准等为依托进行实验，比如说在水灰比的实验过程之中，需要提升混凝土的和易性，所以需要测试W/C的自身数值，不同的数值变化可以现实处水灰比的基本性能，别说数值呈上升趋势时，水灰比比例往往较好，不仅仅能够在较大程度上提升吸水率与吸水程度，并且在一定程度上提升混凝土的基本抗压强度。所以提升试验次数与试验质量不仅仅能够为混凝土配合比设计的优化奠定相应的基础，同时也为其提供大量的设计数据，提供相应的指标，实现对于基本材料以及数值的相关计算。

以砂率的计算为例，砂浆在混凝土的配比中占有重要的位置，作为混凝土的拌合物中的重要成分，合适比例的砂浆不仅仅能够加强混凝土基本的润滑作用，同时也能够实现拌合物粘性，虽然从理论角度上进行研究发现，水量一定的同时，砂率越大而混凝土的流动程度以及润滑性能往往越高，但是在当砂率突破了一个范围或者一个值的时候，砂率增加其性能反而降低，并且出现了保水性降低等多种问题。所以实验的关键性也在于此，不仅仅需要通过试验找到砂率的最优值，同时也能够从科学理论的角度找出砂率的应用范围，从而能够明确砂率的应用特点，以此实现混凝土配比的优化设计。

另外从主体原料与试验方法角度上进行分析，也可以通过更换不同的主体材料，来测试混凝土的配合比上能否提升其相应的耐久性，比如说自由水灰比、这样能够通过实验水与水泥的比例，来加强其配合比的设计，测试不同骨料的吸收能力，还可以通过正交实验法等，实现优化设计，计算吸水率与吸水量，从而提升实验质量。所以在优化混凝土配合比的过程之中，其关键与核心还是试验进行的结果与所获取的数据，只有加强了实验与理论性的研究，才能够更好地进行混凝土配合比的良好设计。

3.3注重混凝土配合比设计参数的有效运用

事实上影响混凝土耐久性的因素不仅仅有环境因素、内部结构因素还有施工因素等综合作用，但是在配合比的设计过程之中仍然需要加强对于配比设计参数的分析与了解。所以整体能够加强混凝土耐久性的实际因素包括水胶比，掺合料的相应种类及数量，以及相关的用水量等，丰富实验设计方式，加强体积模型的相应建立，充分考虑混凝土配合比设计之中的多种因素，实现参数设计的联系性。

在研究混凝与的水胶比与强度还有氯离子的扩散系数关系时，也需要加强设计参数的有效运用，往往氯离子扩大系数大于一千的同时，饱盐混凝土电导率也会大于两千，基本渗透性评价较高，在这一混凝土中其水胶比的基本参数保持在零点六零及以上，其强度也能够保持在三十及以下。所以合理进行混凝土配合比设计参数的有效运用，能够实现对于相关材料扩散系数应用和试验结果应用的有效深化。

4.结语

在混凝土配合比设计上，耐久性一直是设计过程之中所追求的主要发展目标，除了要认识耐久性提升的重要意义之外也需要加强实验与理论方面的相应研究，比如说提升试验次数与试验数量、注重混凝土配合比设计参数的有效运用以及提升材料的基本质量等，才能够从根本上促进混凝土配合比的发

参考文献

[1]王龙志，路林海，崔鑫，郭伟，王桂玲.清水混凝土制备技术研究，混凝土与水泥制品，2016(12):27-31.

第四篇：浅析土建工程的安全性和耐久性

根据我国土建结构工程的安全性与耐久性现状，结合近年来这一领域的研究成果，探讨亟待解决的重大问题与应对途径，并积极提出建议为有关部门制定或修订相关的技术政策或技术标准提供参考依据，以期土建工程结构的安全性与耐久性能够更好地适应我国现代化建设的需求，适应我国经济转型后面向市场经济的需求。

一、土建结构工程的安全性

结构安全性是结构防止破坏倒塌的能力，是结构工程最重要的质量指标。结构工程的安全性主要决定于结构的设计与施工水准，也与结构的正确使用(维护、检测)有关，而这些又与土建工程法规和技术标惟（规范、规程、条例等）的合理设置及运用相关联。

1．我国结构设计规范的安全设置水准

对结构工程的设计来说，结构的安全性主要体现在结构构件承载能力的安全性、结构的整体牢固性与结构的耐久性等几个方面。我国建筑物的土建结构的设计规范在这些方面的安全设置水准，总体上要比国外同类规范低得多。

1．1构件承载能力的安全设置水准

与结构构件安全水准关系最大的二个因素是：1)规范规定结构需要承受多大的荷载(荷载标准值)，比如同样是办公楼，我国规范自1959年以来均规定楼板承受的活荷载是每平方米150公斤(现已确定在新的规范里将改回到200公斤)，而美、英则为240和250公斤；2)规范规定的荷载分项系数与材料强度分项系数的大小，前者是计算确定荷载对结构构件的作用时，将荷载标准值加以放大的一个系数，后者是计算确定结构构件固有的承载能力时，将构件材料的强度标准值加以缩小的一个系数。这些用量值表示的系数体现了结构构件在给定标准荷载作用下的安全度，在安全系数设计方法(如我国的公路桥涵结构设计规范)中称为安全系数，体现了安全储备的需要；而在可靠度设计方法(如我国的建筑结构设计规范)中称为分项系数，体现了一定的名义失效概率或可靠指标。安全系数或分项系数越大，表明安全度越高。我国建筑结构设计规范规定活荷载与恒载(如结构自重)的分项系数分别为1.4和1.2，而美国则分别为1.7和1.4，英国1.6和1.4；这样根据我国规范设计办公楼时，所依据的楼层设计荷载(荷载标准值与荷载分项系数的乘积)值大约只有英美的52％(考虑人员和设施等活载)和85％(对结构自重等恒载)，而设计时据以确定构件能够承受荷载的能力(与材料强度分项系数有关)却要比英美规范高出的10～15％，二者部使构件承载力的安全水准下降。日本与德国的设计规范在某些方面比英美还要保守些。一些发展中国家的结构设计多根据发达国家的规范，就如我国解放前和建国初期的结构设计方法参照美国规范一样。至于中国的香港和台湾，至今仍分别以英国和参考美国规范为依据。这里需要说明的是，在其他建筑物的活荷载标准值上，与国外的差别并没有象办公楼、公寓、宿舍中这样大。不同材料、不同类型的结构在安全设置水准上与国际间的差距并不相同，比如钢结构的差距可能相对小些。

尽管我国设计规范所设定的安全贮备较低，但是某些工程的材料用量反而有高于国外同类工程的，这里的问题主要在于设计墨守陈规，在结构方案、材料选用、分析计算、结构构造上缺乏创新。

1．2结构的整体牢固性

除了结构构件要有足够承载能力外，结构物还要有整体牢固性。结构的整体牢固性是结构出现某处的局部破坏不至于导致大范围连续破坏倒塌的能力，或者说是结构不应出现与其原因不相称的破坏后果。结构的整体牢固性主要依靠结构能有良好的延性和必要的冗余度，用来对付地震、爆炸等灾害荷载或因人为差错导致的灾难后果，可以减轻灾害损失。唐山地震造成的巨大伤亡与当地房屋结构缺乏整体牢固性有很大关系。2001年石家庄发生故意破坏的恶性爆炸事件，一栋住宅楼因土炸药爆炸造成的墙体局部破坏，竟导致整栋楼的连续倒塌，也是房屋设计牢固性不足的表现。

1．3结构的耐久安全性

我国土建结构的设计与施工规范，重点放在各种荷载作用下的结构强度要求，而对环境因素作用(如干湿、冻融等大气侵蚀以及工程周围水、土中有害化学介质侵蚀)下的耐久性要求则相对考虑较少。混凝土结构因钢筋锈蚀或混凝土腐蚀导致的结构安全事故，其严重程度已远过于因结构构件承载力安全水准设置偏低所带来的危害，所以这个问题必须引起格外重视。我国规范规定的与耐久性有关的一些要求，如保护钢筋免遭锈蚀的混凝土保护层最小厚度和混凝土的最低强度等级，都显著低于国外规范。损害结构承载力的安全性只是耐久性不足的后果之一；提高结构构件承载能力的安全设置水准，在一些情况下也有利于结构的耐久性与结构使用寿命。

2．调整结构安全设置水准的不同见解

我国结构设计规范的安全设置水准较低，与我国建国后长期处于短缺经济和计划体制的历史条件有关。但是，能够对土建结构取用较低的安全水准并基本满足了当时的生产与生活需求，而且业已历经了较长时间的考验，这是国内土建科技人员经过巨大努力所取得的重大成就；但是，由于安全储备较低，抵御意外作用的能力相对不足。如果适当提高安全设置水准将有利于减少事故的发生频率和提高工程抗御灾害的能力。国内发生的大量工程安全事故，主要是由于管理上的腐败和不善以及严重的人为错误所致。现在提出要重新审视结构的安全设置水准，主要是基于客观形势的变化，是由于我们现在从事的基础设施建设要为今后的现代化奠定基础，要满足今后几十年、上百年内人们生产生活水平发展的需要，有些土建结构如商品房屋则更要满足市场经济条件下具备商品属性的需要。国内近几年来已对建筑结构安全度的没置水准组织过几次讨论，在如何调整的问题上存在较大的意见分歧，这次科技论坛上同样反映了这些不同的见解：

1)认为我国现行规范的安全设置水准是足够的，并已为长期实践所证明，而国外就没有这种经验。我国取得的这一成功经验决不能轻易丢掉，在安全度上不能跟着英美的高标准走；安全度高了是浪费，除个别需调整外，总体上不必变动。

2)认为我国规范的安全度设置水准尽管不高，但在全面遵守标准规范有关规定，即在正常设计、正常施工和正常使用的“三正常”条件下，据此建成的上百亿平米的建筑物绝大多数至今仍在安全使用，表明这些规范规定的水准仍然适用：但是理想的“三正常”很难做到，同时为了缩小与先进国际标准的差距以及鉴于可持续发展和提高耐久性的需要，在物质供应条件业已改善的市场经济条件下，结构的安全设置水准应适当提高。这种提高只能适度，因

为我国目前尚属发展中国家。

3)认为我国规范的安全设置水准应该大体与国际水准接近，需要大幅度提高。这是由于随着我国经济发展和生活水平不断提高，土建工程特别是重大基础设施工程出现事故所造成的风险损失后果将愈益严重，而为了提高工程安全程度所需要的经费投入在整个工程(特别是建筑工程)造价中所占的比重现在已愈来愈低，材料供应也十分充裕。过去的低安全水准只是适应了以往短缺型计划经济年代的需要，但决不是没有风险，如果规范的安全水准较高，曾经发生过的有些安全事故本来是可以避免的，而规范的这一缺陷在一定程度上为”三正常”的提法所掩盖。在建的工程要为将来的现代化社会服务，安全性上一定要有高标准。低的安全质量标准在参与将来的国际竞争中也难以被承认，即使结构设计的安全设置水准能够提高到与发达国家一样，由于我们的施工质量总体较差，结构的安全性依然会有差距。

3、结构设计规范的概率可靠度设计方法

自1984年国家建委和国家建设部颁布了建筑结构设计统一标准以来，我国的建筑结构设计规范已从80年代末期起抛弃了传统的多安全系数设计方法，从而统一采用以概率理论为基础的可靠度设计方法；其它的工程部门如公路、铁路、港口、水利的结构设计规范也正在或计划作这样的转变。我国规范的可靠度设计方法是参考国际上的相应标准并经过国内科技人员努力后得以实施的。将可靠度设计方法用于结构设计规范，在国际学术界内通常被看成是一种发展趋势，但在工程内界则存在不同看法。尽管有了相应标准，国外却鲜有重要或著名的结构设计规范已直接采用了可靠度设计方法，至今仍采用多安全系数设计方法或称荷载抗力系数法。在我国，对于建筑结构设计规范中的可靠度设计方法以及企图将我国各个行业的各种结构设计规范都用可靠度方法统一起来的做法，虽然工程设计界颇有微词，但学术界持赞成和肯定者是主流，不过仍不时有人对可靠度方法用于设计规范的适用性提出质疑。这次科技论坛上则较为集中地反映了对规范可靠度方法的意见分歧。

对我国规范的可靠度设计方法持肯定意见的专家认为这是重大的科技进步，可靠度方法对安全度的概率定义要比定值的安全系数更清晰、更科学、更合理，当然概率可靠度设计方法本身尚有不少缺陷，有待进一步修改完善。持相反意见的人则认为，结构设计规范所面向的是类型多样的复杂群体，在安全度上需要考虑的不确定性与不确知性非常复杂，并不是“从统计数学观点出发的概率定义”所能科学描述或处理；规范可靠度方法在我国十多年的实践表明，它并没有给结构设计的安全性带来明显实效，反而造成了安全概念上的某些混乱；对工程技术人员来说，结构的安全度用可靠指标和虚假的失效概率表达后变得更加不可揣摩和模糊不清，不如安全系数那样从安全储备出发的度量方法更为直观和便于处理具体工程的安全问题；现行设汁规范中的可靠度方法很不成熟，存在不少根本缺陷；他们认为半概率的多安全系数方法更适用于规范，也不排斥可靠度分析的结果可以作为一种参考，在综合判断安全系数的合理取值时予以考虑。

二、土建结构工程的耐久性

土建结构工程的耐久性与工程的使用寿命相联系，是使用期内结构保持正常功能的能力，这一正常功能包括结构的安全性和结构的适用性，而且更多地体现在适用性上。

1、土建结构工程的耐久性现状

大多数土建结构由混凝土建造。混凝土结构的耐久性是当前困扰上建基础设施工程的世界性问题，并非我国所特有，但是至今尚未引起我国政府主管部门和广大设计与施工部门的足够重视。

长期以来，人们一直以为混凝土应是非常耐久的材料。直到70年代末期，发达国家才逐渐发现原先建成的基础设施工程在一些环境下出现过早损坏。事实证明发达国家为混凝土结构耐久性投入了大量科研经费并积极采取应对措施，如加拿大安大略省的公路桥梁为对付除冰盐侵蚀及冻融损害，钢筋的混凝土保护层最小厚度从50年代的2.5cm逐渐增加到4cm、6cm直到80年代后的7cm，而混凝土强度的最低等级也从50年代的C25增到后来的C40，混凝土从不要求外加引气剂、不设防水层到必须引气以及需要设置高级防水胶膜并引入环氧涂膜钢筋。

建设部于80年代的一项调查表明，国内大多数工业建筑物在使用25—30年后即需大修，处于严酷环境下的建筑物使用寿命仅15～20年。民用建筑和公共建筑的使用环境相对较好，一般可维持50年以上，但室外的阳台、雨罩等露天构件的使用寿命通常仅有30～40年。

耐久性问题的严重性和迫切性在于我们许多正在建设的工程仍未吸取国际和国内的大量惨痛教训，还沿着老路重蹈覆辙。一些北方城市新建成的立交桥和高速公路桥，仍没有在材料性能和结构构造等方面采取必要的防治冻融和盐害的综合措施。甚至大型工程如2000年投入运行的珠海莲花跨海大桥，其主体结构在浪溅区仍采用不耐海水干湿交替侵蚀的C30混凝土与3～4cm厚的保护层厚度。

我以为使混凝土结构的耐久性问题进一步加剧的原因有：

1)由于混凝土的质量检验习惯上以单——的强度指标作为衡量标准，导致水泥工业对水泥强度的不适当追求，使水泥细度增加，早强的矿物成份比例提高，这些都不利于混凝土的耐久性。我国对水泥质量的检验在强度上只要求不低于规定的最低许可值，而国外则同时还要求不高于规定的最高值，如果强度超过了也被认为不合格，这种要求还有利于水泥产品质量的均匀性。

2)工程施工单位不适当地加快施工进度，尤其是政府行政领导对正程进度的不适当干预。混凝土的耐久性质量尤其需要有足够的施工养护期加以保证，早产有损生命健康的概念同样适用于混凝土。国内媒体上大加宣传的所谓几个月就修成一条大路、建成一座大桥、或盖成一幢高楼的工程以及抢工献礼工程，很可能就是今后注定要花掉更多资金进行大修的短命工程。提前完成合同规定施工期的在国外要被罚款，因为意味着工程质量有遭到损害的可能。

3)环境的不断恶化，如废气、酸雨，我国的酸雨面积已超过国土的30％。

当前迫切需要进行的工作是尽快编制基础设施工程耐久性设计的技术条例，修订补充现行规范中对结构耐久性的要求。首先需要明确的是各种基础设施工程的设计工作寿命，在重要工程的设计文件中必须有使用寿命的要求和论证。当前在建的众多工程在耐久性上之所以仍然沿着重蹈覆辙的道路走，很重要的一个原因是工程设计施工技术人员在耐久性上没有可

资遵循的新依据。更为严重的是现行规范中的有些条文，本身就对耐久性有害。为了提高混凝土耐久性，在混凝土中合理使用粉煤灰、矿渣等矿物掺合料是重要的技术手段，国外有的规范甚至规定在桥梁等混凝土结构中必须加入粉煤灰等掺合料，而我国的铁路混凝土桥隧施工规范仍在明文禁止使用。此外，工程技术界还存在长期形成的一些过时的看法，对改善混凝土的耐久性能造成阻力。例如，顾虑会影响混凝土强度而不愿使用引气剂，而引气本应作为改善混凝土耐久性和工作性的常规手段；又如，希望加大水泥用量来保证混凝土强度，而尽可能低的水泥用量本应是提高混凝土抗裂和耐久性能的重要途径。

重视混凝土结构的耐久性也是可持续发展的需要。生产混凝土所需的水泥、砂、石等原材料均需大量消耗国土资源并破坏植被与河床，水泥生产排放的二氧化碳已占人类活动排放总量的1／5～1／6，而我国排放的二氧化碳量已居世界第二。我国现在每年生产5亿多吨水泥，与之相伴的是年耗20多亿方的砂石，长此以往实难以为继。延长结构使用寿命意味着节约材料，而耐久的混凝土一般又应是水泥用量较低和矿物掺合料(工业废料)用量较高的混凝土，所以耐久的混凝土正适应环境保护的需要。

2．土建结构工程使用阶段的正常检测与维护

结构耐久性和使用寿命的概念，与使用阶段的检测、维护和修理不能分割，对处于露天和恶劣环境下的基础设施工程来说尤其如此。为了保证结构安全性和耐久性，一些工程在建成后的使用过程中，应该进行定期检测和维护。我国有结构工程的设计规范与施工规范，但没有如何使用的规范。有些工程倒塌事故，例如最近四川宜宾的南门大桥发生桥面坍落事故，就是因为桥面结构与主拱之间的吊杆在连接处发生锈蚀，如果有定期的检测要求，这样的事故很有可能避免。有些国家对于结构的损坏可能导致公众安全的建筑物与桥、隧等公共工程，强制规定必须定期检测；即使是建筑物的玻璃幕墙和外墙面砖等建筑部件，因其坠落后容易伤及公众，也有强制定期检测的要求。我国由于施工管理水平和事故操作人员的素质相对较差，质量控制与质量保证制度不够健全，规范对结构安全与耐久性的设置水准又相对较低，已建的工程中往往存在较多隐患，所以更有必要从法制上确定土建工程的正常使用和定期检测的要求。对于土建结构工程的安全质量，虽然政府已作出了设计与施工的责任单位和个人需对其“终身负责”的规定，但是这种要求执行起来缺乏可操作性。要将结构安全质量事故减少到最低程度，还应以预防为主，通过例行检测及时发现问题。

现在国内有大量土建工程因步入老化期需要诊治，也有大量已建的违章工程需要评估，更有许多工程发生病害需要诊断和加固，各地已涌现了不少从小土建工程诊断、治理与加固的队伍，并有蓬勃发展成为一种新兴行业的趋势。出现问题和病害以后再来治理固然重要，但是我们应该更加强调预防。对于在役土建工程的检测和评估，要建立相应的法规和标准，要有从业人员的注册和从业机构的资质认证制度，在管理体制上予以规范。

从国家对公共工程建设的投资和对工程设计的要求来看，需要有正程整个使用期限即全寿命费用支出的论证。只注意工程项目建设的一次投资支出，很少考虑工程建成后需要正常维护与修理的长期费用，不但可能损害工程使用寿命和正常使用功能，而且经济上算总账会很不合算。在发达国家，由于新建工程少，用于维修的费用往往更为主要。我国虽是发展中国家，现在正大兴土木，可是过去建成的大量工程已经或过早老化。国内40％公路桥梁的桥龄已大于25年，加上进入90年代以后交通量猛增，超载严重，以往的设计标准又低，路、桥的维修问题十分突出。由于养护维修费用得不到保证，造成工程安全隐患并在以后需要支

出更多的大修费用。在上建工程的投资上，希望有关部门能加大已建工程维修的费用。

第五篇：外文翻译-柴油发动机发展和耐久性

附录A

柴油发动机发展和耐久性

先进的柴油发动机和后处理技术的发展，2级排放。

Rakesh

Aneja

底特律柴油机公司

Brian

Bolton

底特律柴油机公司

Adedejo

Bukky

Oladipo

底特律柴油机公司

Zornitza

Pavlova

MacKinnon，底特律柴油机公司

Amr

Radwan

底特律柴油机公司

【摘要】

先进的柴油发动机和后处理技术已经开发出来并用于多种发动机和汽车平台。2级（2007年及以后）排放标准已说明了轻型载货汽车在FTP-75协议一次测试循环超过了车辆底盘式功率机。柴油发动机在得到了这些低尾气排放水平的同时又保留了燃油经济性的优势特点。

通过将原型后处理系统与先进的燃烧方式（洁净燃烧）结合，性能和排放取得了不少成果。洁净燃烧在综合处理之后控制部分种类废气，同时达到氮氧化物和PM降低的目的。启用引擎的分析工具能够使子系统发展和系统整合。实验技术的开发方法，利用各种设施，以简化开发的最终解决方案，包括利用稳态和暂态机的测试床，模拟底盘机的测试周期。

【关键词】：柴油发动机，2级，SCR，后处理，排放，燃烧

【引言】

在20世纪90年代后期，燃料的使用预测是为未来运输需求而准备的。展望未来，能源使用其中汽车被证明是相当稳定，前景从2000至2020年，而第三类通过第8类车（重型车辆）被预测在这20年时间里将有微弱的增长。然而，一个明显的增长主要出现在第1类至第2类车（皮卡，面包车和多功能车）。在某些情况下，这些都是用在商业上，但是增加的主要部分的来源被认为是客车市场用于个人的运输。随着这一类汽车使用的增加，能源的使用也会日益增长，从而抬高了能源的使用总量，每天会有数百万桶的原油消费，从20世纪90年代后期的大约800万桶增加至2020年的1200-1300万桶[

1,2

]。如图1所示。

按照预测，到那时汽车的柴油机使用率，其中第一类及第二类轻型卡车的柴油机使用率在美国的交通能源的使用中将有显著的减少。

然而，很多人质疑柴油发动机的潜力，实行次级排放的能力是否会影响其可行性。而那些认为可以克服排放的障碍的人又质疑所有的氮氧化物减排技术应用和燃油效率得到降低之后，燃料经济性的改进将是怎样。

相对这个问题的回答，一系列与能源部的合作项目已经开展，包括DELTA计划以及后来的底特律柴油公司的LEADER计划。研究达到次级排放标准的技术可行性及对燃料经济性可能产生的影响是这些项目与计划的目的。底特律柴油公司所采用的方案是一套综合分析和实验方法，该方案利用这个项目早期阶段的模拟来发展发动机设计和策略发展需要的观念。

图1

：

“柴油“汽车的使用，使美国运输能源使用明显减少。

方法及结果

用适中有效的方法把控制系统与发动机控制系统综合在一起，这种方法使得在保持柴油机对汽油机固有的经济优势的同时，发动机的总体排放特性也有明显的提升。最初，更多的仿真设计指引着人们去设计一个清洁的单缸引擎。这个模型，以实际设计和生产的发动机以及做好稳定状态模态的发展，并得到了验证。这方面的努力使该模型变得适用并且使得在稳定模式下的工作有质量保证。如果这种实验得到校准和完善，引擎工况水平稳定，它将被用于预测瞬时的引擎工作性能，又仍处在稳定状态类型中。与分析工具结合在高度被控制的一种稳定的状态测试，然后再在一个稳定状态中测试运行。这就找到如何在进气系统，EGR系统和提高发动机性能的燃烧系统之间找到平衡的关键答案。

随着稳定状态的发展，这些数据和理论被暂态发动机测功计验证，这个测功机位于发动机能够进行暂态发动机类型工作的位置。同时，车辆综合在预报和车辆喷射类型的的推动的周期，例如联邦城市的驱车周期，FTP-75，US06，而公路燃料经济测试方式被编入瞬时的引擎测力计。这些可以在一个非常控制设置下运行，从而允许为控制系统和校准得到改进。

随着马力测力计系统的发展，发动机被用来带动一系列商用轻型卡车：道奇杜兰戈，道奇Dakota，还有世界第1类戴姆勒克莱斯勒霓虹客车，并且部分验证控制系统发展校准已制定。这种车辆综合后，再往回到仿真领域中发展高保真控制系统和校准发展。这是一条线索，通过一个迭代网络的发动机和后处理的发展。至于第二，第三和第四次迭代，通过这样的循环，后处理日益一体化。

图2

：DAKOTA轻型卡车平台

如图2所示，该计划中使用的平台为第2级示范的，是戴姆勒克莱斯勒道奇Dakota轻型卡车平台。这平台搭载的是一台加强4升V6发动机[

3,4

]

。这种发动机采用可变几何涡轮充增压，共轨燃油喷射，独特的高压力回路，冷却EGR系统，创造了235马力，4000

rpm优越性能表现，并在2002年展示，并参加了2002年在圣迭戈的乘坐和驾驶展示。在项目早期，一个综合性的减排路线被开发为轻型卡车和SUV的平台，如图3所示。它是基于FTP

75废气排放性，并它在两个领域得以体现。第一个领域是利用引擎控制策略和先进的清洁燃烧方式确认发动机的排放。这个项目专利性和先进性的燃烧技术在显着减少发动机排放的同时，对燃油经济性有重大的影响，事实上，对瞬态燃油经济性有比较大的影响。

图3

：轻型卡车/越野车平台综合排放削减路线

如果这个发动机外排放是确定的，那么第二个目标就确定了：这个先进发动机控制策略的综合性是通过排气管排放通过后处理显示出来的。发动机外排放的目标是在第2级10个等级，然后逐年下降非常接近第2级的9级水平，这是有针对性的，其最终目标是达到2级的5级的最终的目标。

在2002DEER会议[5]，初步的结果被显示发动机在第2级的10水平且没有后处理的外排放

。这有重要意义，因为它在取得了非常低的发动机排放的同时保持了非常高的燃油经济性，比以汽油机作动力的车高出50%。加入催化的烟尘过滤器，尿素为基础的可控硅技术和相关的管制措施，氮氧化物和粉尘减少，并且在FTP-75无任何氨滑移的情况下实现第2级6水平的排放。同汽油机相比，这种排放效益要高45%。

自2002年DEER会议以来，发动机外排放有了很大的提高，如图4所示。非常接近第2级9水平的排放，在没有活跃的氮氧化物后处理情况下实现。氮氧化物的〜

0.3克每英里很低的微粒。这超过了在初期阶段的计划路线确立的目标。通过以SCR技术为基础添加到发动机中，FTP-75实现了第2类第3级排放，同时与汽油机相比，燃油效益高出40%。再次，这些排放水平是在FPT-5周期无任何氨滑移的情况下取得的。此外，US06水平也是第2级排放水平在利用催化的烟尘过滤器和以汽油为基础的SCR技术的情况下取得的。

图4

：

NOx还原经燃烧和后处理发展轻型卡车/越野车平台

将氮氧化物减少原因的归类，可分为由于燃烧或者发动机不同，以及通过比较FTP-75汽车的外氮氧化物排放量和FTP-75发动机的外排放量对后处理综合性能的影响是用以显示这项先进技术的好处一种方法。在FTP-75放入循环中，后处理效率通常在80%-95%。对于低温的FTP-75循环来说，这些是相当高水平的氮氧化物减少量。这个项目显示，去年，通过进一步利用清洁燃烧技术，提升检查和控制策略，发动机氮氧化物外排量有了显著的降低。发动机氮氧化物外排量减少了一半以上。而且，FTP-75循环氮氧化物排放减少技术有意义的提高表现在从去年的85%上升到今年的90%。这是通过充分开发控制系统和先进的复合模式燃烧的潜能实现的。这些充分表现了先进的发动机和后处理综合技术，这些是这些技术和项目内在的要求，尤其当你考虑从模拟反复开始，经过稳态，瞬态发动机，最终到达汽车使用阶段。我们经历的那种循环越多，我们就越能通过发动机设计，发动机控制和先进的潜能将后处理与发动机结合。

图5

：

NOx还原经燃烧和后处理的发展轻型卡车/越野车平台

而实现第二级，尤其当破坏传统的NOx折衷方案曲线时，找出这种氮氧化物权衡曲线仍然停留在上述每个单独的转折点显得很重要。氮氧化物/燃油经济性权衡曲线仍然以同样的方式存在。我们可以在曲线上标出氮氧化物从7级到3级的变化情况，以显示出：当氮氧化物减少时FTP-75的燃油经济性也减少到同样的水平。内在的燃油经济复苏潜力的确认是很重要的。在发展思路的每一步，燃油经济性下降的原因都被确认，并且记录在下面的循环中。

因此，对于2002年第2级6级水平，FTP

75的燃油经济性为：轻型卡车每加仑行驶20英里。在2003年，虽然我们有燃油经济性和氮氧化物的综合，但我们现在可以在没加仑同样里程数的情况下达到第2类第5级的水平。这表明在同样的燃油经济性条件下，氮氧化物的排放量比以前减少了55%。反过来说，如果我们保持相同的氮氧化物，以2003年确定的排放标准，燃油经济性可以增长到没加仑行驶20.5英里。或者，我们可以将氮氧化物的排放量有效的减少到第2类第3级标准，这相当于在燃油经济性减少最少的基础上将氮氧化物排放量减少了70%以上。有这样一个信息：经过发动机不断的发展，燃油经济性不断的提高，因此进一步减少氮氧化物的排放量不会对燃油经济性产生多大不利的影响。如果我们把乘用车平台作比较，这些结果可以被进一步说明，前面的结果已经有所呈现。我们有和轻卡相类似的路线图，区分两种体制：一种是发动机具有氮氧化物外排和FTP-75粉末的，另一种是与瞄准第2类第5级的后处理系统相结合的。在这种情况下，发动机外轮廓在没有后处理的情况下被提炼到一个更加清洁的水平：氮氧化物0.4g/mi和0.5g/mi。通过一个烟尘催化过滤器，FPT-75在没有任何氮氧化物后处理的情况下实现了第2类第8级水平。以尿素为基础的SCR技术的应用减少了V，并且氮氧化物和微粒达到第2类第3级水平，同时不存在氨滑移。这些结果显示在表6中。

随着发展思路的提升这个项目显示了燃油经济性产生的重大进步，同时在燃油经济性不受损害的情况下氮氧化物排放量有初步降低。第2类第5级结果是在67mpg的混合经济，这是FTP-75和高速路燃油经济的结合。这清晰的显示出当利用合成分析和实验方法时，燃油经济如何得以提高。

图6

：客运车平台的综合排放削减路线

总结和结论

总之，这个项目利用综合柴油机和具有含SCR系统的催化过滤器后处理及技术来说明轻卡SUV和乘用车平台的第2类第3级排放。第2类用来说明超过US06循环的轻卡平台和FTP-75结果。用同样的汽车做测试，这比轻型汽油机卡车高出41%的燃油经济性。排放量的减少首先归功于先进的燃烧技术，并且通过在没有活跃的氮氧化物后处理的情况下实现第9级氮氧化物排放和PM水平实现的。尿素喷射控制策略是取得良好排放的首要原因，它在最大程度减小氨滑移的同时最大程度的减小了氮氧化物排放量。

同时，总的来说，短时间内轻卡和乘用车实现第2类第3级排放的核心原因是综合测试和分析的发展策略。考虑到司机们都看重一项技术的商业潜能，要求发动机后处理综合来降低后处理系统的复杂性就必须使这项技术有更大范围的实用性。该项目发展的一个重大障碍是考虑到复合模式的燃烧策略，并且把尿素还原剂喷射策略和过滤器换代策略融合在一个ECU中，我们需要精密的控制技术。

这是我们需要一些必须的例如在15PPM水平以下的少硫燃料和SCR尿素还原剂。我们相信能在关键工作领域用尿素还原剂，而这又将为轻工作的发展奠定基础。我们需要重点考虑的是第2类水平和测量技术的排放多样性，后处理的有效寿命和设备多样性，以及在预言长期排放中这两者的结合起着重要作用。处理低排放发动机的结果时数据分析是很必要的。

最后，因资源有限，高风险和短期性，综合分析和实验方法有着重要有用，是绝对必要的。其最关键的是基础的动力数据，因为它将这些数据与理论结合，并且将发动机与后处理技术结合。因此，暂态时的后处理设备对整合设备和进一步简化它们起着重要作用。

致谢

我们真诚地感谢FreedomCar汽车技术研究室，以及DDC轻卡项目主任John

Fairbanks和DDC后处理项目主任Ken

Howden的支持。

附录B