第一篇：粉煤灰混凝土強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)特性的試驗(yàn)研究_何淅淅.

第44卷增刊2011年 土木工程學(xué)報(bào)

CHINACIVILENGINEERINGJOURNAL Vol．442011 粉煤灰混凝土強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)特性的試驗(yàn)研究 何淅淅 鄭學(xué)成 林社勇

（北京建筑工程學(xué)院北京100044）

摘要：分3批共計(jì)24組統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)考察粉煤灰摻量、試件尺寸以及纖維、骨料性質(zhì)對混凝土強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)特性的影響。100mm邊長19組，150mm邊長5組。試驗(yàn)齡期分別為其中包括立方抗壓強(qiáng)度19組，立方體劈裂抗拉強(qiáng)度5組，28d、56d、90d、200d和365d；骨料類型包括頁巖兩組，普通碎石骨料22組；摻有聚丙烯纖維的共4組。分析表明，齡期增長可以明顯降低混凝土強(qiáng)度的離散性；粉煤灰和試件尺寸對混凝土強(qiáng)度離散性的影響沒有明顯的趨向性。在3組中有2組表現(xiàn)為尺寸越大強(qiáng)度越高的特性；尺寸對劈裂抗拉強(qiáng)度尺寸對統(tǒng)計(jì)平均立方抗壓強(qiáng)度影響的試驗(yàn)中，強(qiáng)度越低的特點(diǎn)。針對24組統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，進(jìn)行正態(tài)概率分布以統(tǒng)計(jì)平均值影響的試驗(yàn)結(jié)果均表現(xiàn)出尺寸越大，Weibull分布與試驗(yàn)強(qiáng)度頻率圖的右尾端擬合較差。及Weibull概率分布假設(shè)檢驗(yàn)。概率分布假設(shè)檢驗(yàn)結(jié)果表明，關(guān)鍵詞：粉煤灰混凝土；尺寸效應(yīng)；強(qiáng)度；概率分布；離散系數(shù)中圖分類號：TU528．2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 131X（2011）S1-0059-07文章編號：1000-Theexperimentalstudiesonthestatisticalcharacteristicsofflyashconcretestrength HeXixi ZhengXuecheng LinSheyong（BeijingInstituteofCivilEngineeringandArchitecture，Beijing100044，China）Abstract：Inthispaper，24teamstatisticaltestswithdifferentconcretespecimensizes（100mm，150mm），differentages（28d，56d，90d，200dand365d），differentaggregates（shaleandordinarygravelaggregate）andvariableadmixtures（withandwithoutpolypropylenefiber）in3groupsweretestedtoanalyzetheinfluenceofflyashcontent，specimensizeandcharacteristicsoffiber，aggregateonstrengthoftheconcrete，includingcompressivestrengthandsplittensilestrength．Resultsshowedthat，longagecansignificantlyreducethegrowthofthediscretenatureofconcretestrengthwhileflyashvolumeandspecimensizehaslittleimpactonthediscretenatureofconcretestrength．Firstly，twosetsinthreeshowsthepositiveeffectsofsizeonthestatisticalaveragecubecompressivestrength．Secondly，theinfluenceofsizeonthestatisticalaveragesplittensilestrengthisnegative．Intheend，statisticaltestdataof24groupswereusedtoverifythenormalprobabilitydistributionassumptionandtheWeibullprobabilitydistributionofhypothesis．AnalysesonthefittingbetweenWeibulldistributioncurveandfrequencyplotsoftheconcretestrengthshowthat，thetailofrightsideisnotgood．Keywords：flyashconcrete；sizeeffect；strength；probabilitydistribution；dispersioncoefficientE-mail：hexixi@bucea．edu．cn 位，故混凝土強(qiáng)度的統(tǒng)計(jì)特性分析一直是分析混凝土

尺寸效應(yīng)的重要手段之一。課題組歷時多年，多批次對當(dāng)代混凝土的強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)特性進(jìn)行了試驗(yàn)研究，本文為其中3個批次統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)的結(jié)果。

考慮到正態(tài)概率分布對隨機(jī)變量的通用性以及在分析混凝土尺寸效應(yīng)中Weibull理論具有的普遍意義，本文采用這兩種概率統(tǒng)計(jì)分布與混凝土強(qiáng)度試驗(yàn)值進(jìn)行比較。正態(tài)分布概率密度函數(shù)為：（1）

σ式中：σ、μ分別取修正樣本標(biāo)準(zhǔn)差（以下簡稱標(biāo)準(zhǔn)差）和樣本試驗(yàn)平均值。Weibull概率密度函數(shù)采用雙 f（x）= －1 x－2 σ 引言

混凝土是半脆性材料，其力學(xué)性質(zhì)具有較大的隨

機(jī)性，對其統(tǒng)計(jì)特性的認(rèn)識關(guān)系到結(jié)構(gòu)的安全度。脆在性材料的力學(xué)性質(zhì)存在尺寸效應(yīng)已得到大家公認(rèn)，當(dāng)今尺寸效應(yīng)理論的兩大流派中，雖然斷裂能量型尺寸效應(yīng)理論逐漸被大家確認(rèn)，但就混凝土基本強(qiáng)度指 Weibull統(tǒng)計(jì)型尺寸效應(yīng)理論仍然具有主導(dǎo)地標(biāo)而言，基金項(xiàng)目：北京市自然科學(xué)基金（8052008）作者簡介：何淅淅，碩士，教授01-30收稿日期：2011-·60·土木工程學(xué)報(bào)2011年 參數(shù)數(shù)學(xué)模型： f（x）=

mm－1－（emxβ

xmβ（2）

試驗(yàn)概況及主要結(jié)果見表2。各組實(shí)測概率與正

態(tài)分布和Weibull分布的比較見圖2，圖2表明累積概率（cdf）試驗(yàn)值與理論正態(tài)分布和Weibull分布曲線均擬合較好。表2 Table2 第一批fcu統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)基本情況Overviewofthefirsttestsgroupforfcu 一10053 二1005339．601．920．05 三1005327．201．190．04 四1005338．452．360．06 五1005330．661．040．03 六1005042．672．000．

05 式中：m為形狀參數(shù)，也是材料的Weibull模量，其值 在m的一般范圍，可以近與樣本離散系數(shù)Cov有關(guān)，似取 ［1］ ： m≈

1．23Cov（3）

組別立方體邊長（mm）樣本個數(shù)n 式（2）中β為尺度參數(shù)，也即材料特征應(yīng)力，可根據(jù)樣本平均值x由下式計(jì)算： β= x Γ（1+1/m）

（4）

實(shí)測fcu平均值（MPa）42．98fcu標(biāo)準(zhǔn)差（MPa）fcu離散系數(shù)Cov 2．060．05 式中：伽馬函數(shù)Γ（1+1/m）隨m的變化見圖1。從圖1可以看出，在m大于1時，Γ（1+1/m）隨m加大趨近1；在m＜20時，計(jì)算參數(shù)β時若忽略Γ（1+1/m）而近似取樣本平均值x會產(chǎn)生較大誤差

。圖1 Fig．1 伽馬函數(shù)Γ（1+1/m）隨m的變化

TherelationshipbetweenfunctionΓ（1+1/m）andm 1 1．1 統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)概況及主要結(jié)果 第一批立方抗壓強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)

標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)齡期28d。試立方試件邊長取100mm，圖2 第一批試驗(yàn)fcu的累積概率分布實(shí)測值與理論值比較

Comparisonofmeasuredvaluesofcumulative Fig．2 驗(yàn)共6組，混凝土配合比見表1。水泥采用PO42．5 級。其中，二、四組摻II級粉煤灰；

五、六組采用粒徑為5～20mm的900級碎石型頁巖骨料（表中標(biāo)注*者），其他組均采用粒徑為5～25mm的普通碎石骨料。

表1Table1 參數(shù)

組別水灰比水膠比 W/C一二三四五六

0．3170．4520．4430．4530．4680．320 W/B0．3170．3170．4430．3170．4680．320 水泥粉煤灰***540 145170 probabilityandcumulativeprobabilitydistributionfunction ofnormaldistributioninthefirstgroupforfcu 第一批統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)的混凝土配合比Theconcretemixratioofthefirstgroup 配合比（kg/m3）砂***692 粗骨料***4658*647* 水***3178173 6．0減水劑

圖3為fcu試驗(yàn)頻率直方圖與兩種理論概率密度

曲線的比較。對比可以看出Weibull分布具有非對稱性，其眾值偏右，而試驗(yàn)實(shí)測直方圖也沒有全部表現(xiàn)出正態(tài)分布的對稱性。圖

2、圖3均表現(xiàn)出，在累積概率cdf接近1時或概率密度函數(shù)pdf曲線的右端，Weibull曲線收斂較早。通過采用χ法對正態(tài)分布和Weibull分布假設(shè)進(jìn)行檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)在混凝土強(qiáng)度數(shù)值大的區(qū)域（即概率密

度曲線pdf的右尾區(qū)域），由于累積概率cdf過快收斂

于1，而導(dǎo)致χ值迅速增大超過接收臨界值。在置信6組數(shù)據(jù)中有4組不接受Weibull分布水平取0．01時，第44卷增刊何淅淅等·粉煤灰混凝土強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)特性的試驗(yàn)研究·61

·

圖3Fig．3 第一批試驗(yàn)fcu概率密度實(shí)測值與理論值比較Comparisonofmeasuredvaluesandtheoreticalvaluesofprobabilitydensitydistribution inthefirstgroupforfcu 6假設(shè)。正態(tài)分布曲線的對稱性則避免了這一問題，組試驗(yàn)檢驗(yàn)結(jié)果有5組得到正態(tài)分布假設(shè)成立的結(jié)論（見表3）。如取置信水平為0．05，6組數(shù)據(jù)中有5組不接受Weibull分布假設(shè)，而正態(tài)分布適用結(jié)論不變。

表3Table3 第一批試驗(yàn)fcu的概率分布假設(shè)檢驗(yàn)（χ法）Hypothesistestingofprobabilitydistributioninthefirstgroupforfcu（χ2way）組別

分布檢驗(yàn)置信水平χ2檢驗(yàn)臨界值正態(tài)分布檢驗(yàn)Weibull分布檢驗(yàn) 一0．0120．1接受拒絕

二0．0116．8接受拒絕 三0．0111．34接受接受 四0．0123．2接受拒絕 五0．019．2拒絕拒絕 六0．0126．2接受接收 0#1#配比編號

粉煤灰水膠比水灰比替代率0%10%25% W/B0．420．420．42 W/C0．420．470．56 水150150150 水泥粉煤灰砂子骨料減水劑357321268 03689 814814814 10793．5710793．5710793．57 2 表4第二批統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)的混凝土理論配合比 Table4Theoreticalconcretemixratiosofthesecondgroup 特征參數(shù)

理論配合比（kg/m3）

圖4為第一批試驗(yàn)6組fcu累積密度實(shí)測值及正態(tài)概率密度曲線的比較。圖5為根據(jù)實(shí)測平均值和均方差得到的各組正態(tài)概率及概率密度曲線。很明顯的結(jié)論是：①隨著混凝土強(qiáng)度的提高，強(qiáng)度離散性有六組的強(qiáng)度是6組中加大的趨勢；②水灰比最小的一、最高的；③輕骨料和普通骨料混凝土在統(tǒng)計(jì)特征方面沒有系統(tǒng)區(qū)別。1．2第二批強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)

采用標(biāo)準(zhǔn)方法制作及養(yǎng)護(hù)，立方體試件邊長分別 水泥采用為100mm和150mm。粉煤灰采用Ⅱ級，PO42．5級，碎石骨料最大粒徑為25mm，粉煤灰替代 10%和25%，水泥率分別取0、混凝土配合比見表4。

2# 這批試驗(yàn)配合比的設(shè)計(jì)特點(diǎn)是在膠凝材料總量、水膠比以及其他配制材料用量不變的情況下，考察粉煤灰替代水泥率對混凝土強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)特性的影響?？紤]到粉煤灰混凝土強(qiáng)度硬化的特點(diǎn)，有5組的試驗(yàn)齡 1組采用365d。立方抗壓強(qiáng)度fcu的統(tǒng)計(jì)期采用90d，參數(shù)試驗(yàn)結(jié)果以及概率分布檢驗(yàn)結(jié)果見表5，概率分布試驗(yàn)結(jié)果見圖6。試驗(yàn)結(jié)論有：

（1）正態(tài)分布和Weibull分布均可以較好地反映fcu的概率分布特征?！?2· 表5 Table5 第二批fcu統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)基本情況

0#901005657．14．290．080．9750．0120．1 1502858．63．670．061．00．0118．5 0．0115．11#901004364．23．200．05 1004352．53．920．070．9540．0113．327．8拒絕7．5接受 2#90 土木工程學(xué)報(bào)2011年

Overviewofthesecondstatisticaltestsgroupforfcu 2#365 1503354．24．350．081．00．0117．17．2接受251拒絕

0．0118．58．16接受9．0接受1003258．62．010．03（4）1年齡期（365d）時，強(qiáng)度試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)離散性明顯下降。90d齡期的試驗(yàn)數(shù)據(jù)中，粉煤灰替代率為10%的1#試驗(yàn)強(qiáng)度離散系數(shù)最小。

（5）對比表5和表2兩批試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，本試驗(yàn)混凝土強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)離散系數(shù)隨強(qiáng)度提高而略有提高。

圖7為第二批統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)的立方抗壓強(qiáng)度直方圖與 圖8為第二批統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)的立方抗壓強(qiáng)理論曲線比較，圖9為根據(jù)度累積概率分布與正態(tài)概率分布的比較，各組統(tǒng)計(jì)平均值以及均方差得到的正態(tài)概率的密度

曲線以及累積概率曲線的比較?？梢钥闯龀糠衷囼?yàn)反映出尺寸越大離散性越大的特點(diǎn)外，大部分試驗(yàn)結(jié)果沒有反映出尺寸與試驗(yàn)離散型的確定關(guān)系。Weibull密度分布在右尾端與試驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合不好，累積概率收斂快（圖7）。1．3

第三批強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)

第三批試驗(yàn)主要考察了粉煤灰摻量以及纖維對混凝土強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)特性的影響。混凝土由北京瑞博商混站提供，骨料最大粒徑為25mm，粉煤灰為I級灰。纖維為聚丙烯纖維，混凝土配合比見表6。配合比特

改變粉煤灰用量。征仍然是保持其他變量基本不變，為考察粉煤灰的影響，主要試驗(yàn)齡期選為56d，其中，一組的齡期為200d。構(gòu)件制作于12月份，由于室內(nèi)場

配合比編號試驗(yàn)齡期（d）截面邊長（mm）每組試件數(shù)fcu實(shí)測平均值（MPa）

均方差（MPa）離散系數(shù)強(qiáng)度系數(shù)fcu100/fcu150分布檢驗(yàn)置信水平χ2檢驗(yàn)臨界值

χ2統(tǒng)計(jì)量 正態(tài)假設(shè)檢驗(yàn)

檢驗(yàn)結(jié)果χ2統(tǒng)計(jì)量檢驗(yàn)結(jié)果

14．0513．394．43接受6．9接受 接受7．7接受 接受3．1接受 Weibull檢驗(yàn) 圖6Fig．6 第二批試驗(yàn)fcu累積概率分布實(shí)測值與理論值比較Comparisonofmeasuredvaluesandtheoreticalvaluesofcumulativeprobabilitydistribution inthesecondgroupforfcu（2）χ2檢驗(yàn)結(jié)果表明，正態(tài)分布假設(shè)和Weibull分各有1組被拒絕。布假設(shè)各有5組被接受，（3）90d齡期時，粉煤灰替代水泥率為10%的1#系列強(qiáng)度平均值最大；而替代率為25%的2#系列強(qiáng)度

分別低于不同尺寸無粉煤灰的普通混凝土（0#）。圖7Fig．7 第二批試驗(yàn)fcu概率密度實(shí)測值與理論值比較Comparisonofmeasuredvaluesandtheoreticalvaluesofprobabilitydensitydistribution inthesecondgroupforfcu 第44卷增刊何淅淅等·粉煤灰混凝土強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)特性的試驗(yàn)研究 表7 第三批統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)fts的基本情況 Basicinformationofthe ·63

·

Table7 thirdstatisticaltestgroupforfts 配合比編號齡期（d）截面邊長（mm）試件數(shù)量強(qiáng)度平均值（MPa）均方差（MPa）離散系數(shù)強(qiáng)度系數(shù)fts100/fts150分布檢驗(yàn)置信水平χ2檢驗(yàn)臨界值正態(tài)分布檢驗(yàn)Weibull分布檢驗(yàn) 0．0123．2接受拒絕 0．0116．8接受拒絕

4#56100652．60．450．17 2#56150271．490．370．25 2#56100642．040．500．241．370．0118．5接受接受 0．0118．5接受拒絕2-F#56150291．320．380．29 2-F#56100632．280．760．331．730．0127．7接受接受 表8 Table8 第三批統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)fcu的基本情況 4# 2#56 1503536．83．760．10 1006234．22．670．080．93 0．0118．5接受接受 0．0124．7接受拒絕

0．0120．1接受拒絕1502722．93．490．15 1006422．64．210．190．990．0121．7接受拒絕 0．0126．2接受接受1503030．35．230．17 1006433．85．270．161．120．0132．0接受接受

0．0126．2接受接受 2-F# 2#2001002830．64．400．14 Overviewofthethirdstatisticaltestgroupforfcu

配合比編號齡期（d）截面邊長（mm）試件數(shù)量

地限制，試件均采用室外制作、振搗棒振搗、蓋棉被養(yǎng)護(hù)。試驗(yàn)點(diǎn)值與理論曲線比較見圖10～圖13。試驗(yàn)得出的主要結(jié)論有：

（1）無論是劈裂抗拉強(qiáng)度還是立方抗壓強(qiáng)度，概 率分布的χ檢驗(yàn)結(jié)果均有正態(tài)分布假設(shè)成立的結(jié)論，而Weibull分布各有3組不接受。第三批試驗(yàn)也反映

強(qiáng)度平均值（MPa）均方差（MPa）離散系數(shù)強(qiáng)度系數(shù)fcui/fcu150分布檢驗(yàn)置信水平χ2檢驗(yàn)臨界值正態(tài)分布檢驗(yàn)Weibull分布檢驗(yàn)

出Weibull概率密度曲線的右尾與試驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合不好的結(jié)果。

（2）第三批試驗(yàn)數(shù)據(jù)離散系數(shù)明顯高于第一和第二批。這主要與混凝土為商混站供應(yīng)、冬季室外養(yǎng)護(hù)不確定性增加有關(guān)。其中粉煤灰替代率為20%的2#系列，強(qiáng)度離散系數(shù)最高；而粉煤灰替代水泥率為40%的4#，離散系數(shù)最低。表6 第三批統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)的混凝土理論配合比 Theoreticalconcretemixratiosof Table6 thethirdgroupconcreteforstatisticaltests 重要參數(shù)

配合比編號0#2#4#2-F# 粉煤灰替代率0%20%40%20% W/BW/C水水泥砂子骨料40%40%16040040%50%16032040%67%16024032%40%170425 73511027351102 粉煤減水聚丙烯灰080 劑3333 0．9纖維

理論配合比（kg/m3）圖10Fig．10 第三批試驗(yàn)fcu的累積概率實(shí)測值與正態(tài)分布理論值的比較

Comparisonofmeasuredvaluesofcumulative ***52106 probabilityandcumulativeprobabilitydistributionfunctionofnormaldistributioninthethirdgroupforfcu

·64·土木工程學(xué)報(bào)2011

年

2#配合比，均出現(xiàn)fcu的統(tǒng)計(jì)平均值隨尺寸加大而提高 的現(xiàn)象。圖14為強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)平均值相對強(qiáng)度系數(shù)

。圖14 Fig．14第二批試驗(yàn)fcu統(tǒng)計(jì)強(qiáng)度尺寸效應(yīng)

Sizeeffectsofthestatisticalstrength fcuinthesecondgroup 第三批試驗(yàn)中，齡期56d的混凝土劈裂抗拉強(qiáng)度

隨尺寸增加而降低；但立方抗壓強(qiáng)度fcu則是一組隨尺 寸增加而下降，另兩組隨尺寸增加呈現(xiàn)小幅上升（圖 15）。也就是說，抗拉強(qiáng)度與抗壓強(qiáng)度與尺寸的依賴 關(guān)系有所不同。

圖15 Fig．15第三批試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)強(qiáng)度尺寸效應(yīng)

inthethirdgroupSizeeffectsofthestatisticalstrengthfcu 3結(jié)論

（1）當(dāng)代混凝土強(qiáng)度尺寸效應(yīng)

本文統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)表明，在礦物細(xì)粉作為混凝土必要（3）和前面得出的結(jié)論一樣，尺寸對立方抗壓強(qiáng) 度離散性的影響不明顯，離散系數(shù)總體趨勢為隨強(qiáng)度 提高而加大。

（4）劈裂抗拉強(qiáng)度隨尺寸減小而提高，離散性加

大。這和立方抗壓強(qiáng)度表現(xiàn)出的規(guī)律有所不同。組分的當(dāng)代混凝土工程中，混凝土的力學(xué)性質(zhì)與傳統(tǒng)無礦物摻合料的混凝土相比發(fā)生一定變化。第二批和第三批不同尺寸的立方抗壓強(qiáng)度以及劈裂強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)表明，混凝土拉、壓強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)平均值與尺寸的依賴關(guān)系呈現(xiàn)不同變化規(guī)律?？箟簭?qiáng)度中出現(xiàn)強(qiáng)度不隨尺寸增加而降低的現(xiàn)象，而抗拉強(qiáng)度表現(xiàn)為隨尺 寸增加而降低。

分析原因，筆者認(rèn)為粉煤灰等礦物摻合料改善了 混凝土原有的粗骨料與基材的薄弱界面，因此原有的 基于混凝土界面開裂而誘發(fā)破壞的受壓破壞機(jī)理值

得重新審視。而受拉破壞在破壞機(jī)理上與受壓的不2統(tǒng)計(jì)強(qiáng)度平均值的尺寸效應(yīng)第二批試驗(yàn)90d齡期的立方抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果表無論是無粉煤灰的0#還是粉煤灰替代率為25%的明，第44卷增刊何淅淅等·粉煤灰混凝土強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)特性的試驗(yàn)研究·65·

同在于不存在與混凝土界面強(qiáng)度的直接依賴關(guān)系。事實(shí)上，粉煤灰等礦物摻合料改善了混凝土細(xì)觀結(jié)構(gòu)，混凝土的致密性增加，均勻性得到改善，骨料界面應(yīng)力集中得到緩解，故而傳統(tǒng)混凝土的脆性得到改善是必然的，因此與材料脆性關(guān)聯(lián) 的強(qiáng)度尺寸效應(yīng)可能呈現(xiàn)減弱的趨勢。無粉煤灰的0#系列也出現(xiàn)與以往不同的尺寸效應(yīng)（圖14），這應(yīng)該和當(dāng)代水泥組分中礦

無論是否以粉煤灰替代部粉的添加有關(guān)。也就是說，分水泥，當(dāng)代混凝土中均存在一定比例的礦物超細(xì)

粉，由此帶來的混凝土力學(xué)機(jī)理方面的改變也正是高性能混凝土與傳統(tǒng)混凝土在力學(xué)性質(zhì)改善方面需要更多研究關(guān)注的方面。

隨著近期對各類高性能混凝土尺寸效應(yīng)的研究，越來越多的出現(xiàn)這種強(qiáng)度與尺寸不同關(guān)聯(lián)性的報(bào)道。2］文獻(xiàn)［研究了纖維、試件尺寸、骨料性質(zhì)對高強(qiáng)混凝土圓柱劈裂強(qiáng)度的影響，試驗(yàn)結(jié)果表明，硅灰陶粒輕骨料（LTGP）混凝土在試件邊長從100mm變到200mm時，以及硅灰石灰石骨料混凝土（LSP）圓柱在直徑從76mm變到150mm時，尺寸越大劈裂強(qiáng)度越低，這與

3］本試驗(yàn)結(jié)果相同。文獻(xiàn)［對硅灰高強(qiáng)輕骨料混凝土的研究表明，當(dāng)硅灰替代水泥率在10%～15%時，抗

折強(qiáng)度與抗壓強(qiáng)度尺寸效應(yīng)出現(xiàn)背離的情況。文獻(xiàn)［4］研究了ECC板和梁的彎曲性能。結(jié)果表明隨尺寸ECC板和梁表現(xiàn)出隨試件厚度增加，變化，抗折強(qiáng)度先提高后降低的特性。

（2）三個系列的試驗(yàn)在混凝土材料強(qiáng)度的變異性 而一般與尺寸變化的關(guān)聯(lián)性方面并未得到明確結(jié)果，［5］

認(rèn)為尺寸越大變異性越低。這可能與本文試驗(yàn)100mm邊長試件的數(shù)量高于150mm邊長試件的數(shù)量

好導(dǎo)致分布假設(shè)檢驗(yàn)有部分不通過。這個結(jié)果可能

Weibull和需要剔除不合理試驗(yàn)點(diǎn)值有關(guān)?？傮w來看，累計(jì)概率cdf以及概率密度分布pdf與試驗(yàn)結(jié)果還是

有很好的擬合性。目前，鑒于在尺寸效應(yīng)理論方面認(rèn)識的局限性，對Weibull理論仍需加以大量試驗(yàn)驗(yàn)證。

（5）在隨機(jī)性尺寸效應(yīng)理論中，Weibull材料模量m是與尺寸效應(yīng)直接關(guān)聯(lián)的重要參數(shù)，該參數(shù)在數(shù)學(xué)因此需要通過強(qiáng)上與材料變異性近似成反比（式3），度統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)加以分析?，F(xiàn)有的研究普遍存在樣本數(shù) ［6］

量偏低的情況，根據(jù)ACI318的建議，當(dāng)樣本數(shù)量低于30時，得到的統(tǒng)計(jì)均方差須乘以相應(yīng)的放大系數(shù)。

Weibull模量在尺寸效應(yīng)解釋中的重要意義，以及基于概率理論的當(dāng)代混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，對混凝土強(qiáng)度

更具有混的統(tǒng)計(jì)分析不僅具有質(zhì)量控制方面的意義，凝土力學(xué)以及結(jié)構(gòu)安全性方面的重要意義。而這方

面的研究需要加大樣本數(shù)量以降低試驗(yàn)的不確定性。（6）通過統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)確定材料變異系數(shù)進(jìn)而確定材料參數(shù)m是Weibull尺寸效應(yīng)理論的基礎(chǔ)，因而準(zhǔn)確評測變異系數(shù)十分重要。樣本數(shù)量、樣本尺寸、樣本強(qiáng)度級別、混凝土組分均對統(tǒng)計(jì)離散性有影響。同時在進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析時如何剔除不合理數(shù)據(jù)也是需要考慮的問題。參考文獻(xiàn)

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ACI318-05Buildingcoderequirementsforstructuralconcreteandcommentary［S］．ACICommittee，2005 有關(guān)，統(tǒng)計(jì)學(xué)原理證明，統(tǒng)計(jì)變異性隨樣本數(shù)量增加

而下降。而且，拉、壓強(qiáng)度的變異系數(shù)變化規(guī)律有所試驗(yàn)結(jié)果表明隨尺寸增加，劈裂強(qiáng)度的變異性不同，下降。

（3）粉煤灰對統(tǒng)計(jì)特征的影響不明顯，鑒于篇幅粉煤灰對統(tǒng)計(jì)變異性的影響將另文討論。限制，（4）正態(tài)概率分布可以較好的描述混凝土強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)特性。Weibull分布在概率密度曲線右尾端擬合不），何淅淅（1961-女，碩士，教授。主要從事高性能混凝土力學(xué)性能、混凝土節(jié)能砌塊砌體力學(xué)性能等研究。），鄭學(xué)成（1983-男，碩士研究生。主要從事結(jié)構(gòu)工程研究。），林社勇（1983-男，碩士研究生。主要從事結(jié)構(gòu)工程研究。

第二篇：粉煤灰在混凝土中的研究綜述

粉煤灰在混凝土中的研究綜述

一、引言

早在2000多年前的古羅馬時期，人類就用火山灰與石灰混合作為膠凝材料，建造了許多雄偉的建筑物，例如萬神殿，其直徑為44m的半球形穹頂就使用了12000噸這種膠凝材料和凝灰?guī)r輕骨料拌合而成的混凝土；還有聞名于世的圓形劇場等，這些建筑現(xiàn)在仍然安然無恙，2000年還有報(bào)道意大利人正在翻修圓形劇場，準(zhǔn)備在那里面舉行盛大的演出。今天在混凝土中摻用的粉煤灰，也是一種火山灰材料，大量的實(shí)踐證明：摻用粉煤灰的混凝土，其長期性能得到大幅度的改善，對延長結(jié)構(gòu)物的使用壽命有重要意義。

二、粉煤灰的有關(guān)信息

粉煤灰是從煤粉爐排出的煙氣中收集到的細(xì)顆粒粉末，是工業(yè)“三廢”之一，目前，我國年排放粉煤灰約11000萬噸，利用率為42%，主要應(yīng)用在建材、建工、筑路、回填方面。隨著工業(yè)的發(fā)展，粉煤灰排放量將逐年增加，合理地推廣和應(yīng)用粉煤灰不僅能節(jié)約土地和能源，而且能保護(hù)和治理環(huán)境。粉煤灰作為一種人工 火山灰質(zhì)材料，在混凝土中作為摻和料，可以改善性能，節(jié)約水泥，提高工程質(zhì)量和降低成本，為了更好地應(yīng)用粉煤灰混凝土，現(xiàn)將粉煤灰混凝土的性能及應(yīng)用試驗(yàn)研究成果綜述如下。

三、粉煤灰在混凝土中產(chǎn)生的效應(yīng)

（一）和易性效應(yīng)?；炷梁鸵仔灾饕軡{體的體積、水灰比、配合比設(shè)計(jì)、骨料的級配、形狀、孔隙率等因素影響，其中粉煤灰是影響混凝土和易性的重要因素。由于粉煤灰在混凝土中特性之一是增大漿體的體積（相同質(zhì)量粉煤灰的體積要比水泥約大30%）。如果我們在混凝土中較好的利用粉煤灰特性，用粉煤灰取代等重量的水泥（根據(jù)強(qiáng)度要求按重量比大于1：1用粉煤灰取代水泥時，又稱超量取代），多加的粉煤灰增大了細(xì)屑含量，因此增大了漿體－-骨料比。大量的漿體填充了骨料間的孔隙，包裹并潤滑了骨料顆粒，從而使混凝土拌和物具有更好的粘聚性和可塑性。粉煤灰的骨料顆?？梢詼p少漿體－-骨料間的界面磨擦，在骨料的接觸點(diǎn)起滾珠軸承效果，從而改善了混凝土的和易性。

（二）泌水效應(yīng)。粉煤灰的摻入可以補(bǔ)償細(xì)骨料中的細(xì)屑不足，中斷砂漿基體中泌水渠道的連續(xù)性。同時，粉煤灰作為水泥的取代材料在同樣的稠度下，會使混凝土的用水量有不同程度的降低。因而，摻用粉煤灰對防止混凝土的泌水是有利的。

（三）拌和物引氣作用效應(yīng)?；炷恋目諝夂恳话阍冢常ヒ詢?nèi)，與水泥的細(xì)度、骨料形狀、級配以及震搗密實(shí)的程度等有關(guān)。當(dāng)混凝土中摻入粉煤灰時，由于細(xì)屑組分的影響會使混凝土的空氣含量減少１％左右。對燒失量超過６％的粉煤灰，由于碳顆粒在冷卻過程中變成了封閉的玻璃態(tài)，因而防止了對引氣劑的吸附，保持了混凝土拌和物的原有含氣量。

（四）凝結(jié)時間效應(yīng)。摻粉煤灰的混凝土雖然初凝、終凝一般都能滿足規(guī)范要求，但由于受其摻量、細(xì)度、化學(xué)成分等因素影響，混凝土?xí)霈F(xiàn)凝結(jié)時間延長，導(dǎo)致出現(xiàn)緩凝現(xiàn)象。然而，與水泥性能、用水量、環(huán)境溫度、濕度等因素相比，粉

煤灰對混凝土凝結(jié)時間的影響是極小的。

（五）抗壓強(qiáng)度效應(yīng)。混凝土的抗壓強(qiáng)度主要取決于水灰比，對摻與不摻粉煤灰的混凝土，如果二者的早期強(qiáng)度相同，則粉煤灰混凝土的后期強(qiáng)度將高于不摻的，粉煤灰對混凝土有三重影響：減少用水量、增大膠結(jié)料含量和通過長期火山灰反應(yīng)提高強(qiáng)度。

當(dāng)原材料和環(huán)境條件一定時，摻粉煤灰混凝土的強(qiáng)度增長主要決定于粉煤灰的火山灰效應(yīng)，即粉煤灰中玻璃態(tài)的活性氧化硅、氧化鋁與混凝土的水泥漿體中的Ca(OH)2作用生成堿度較小的二次水化硅酸鈣、水化鋁酸鈣。一些研究認(rèn)為：粉煤灰在混凝土中，當(dāng)Ca(OH)2薄膜覆蓋在粉煤灰顆粒表面上時，就開始發(fā)生火山灰效應(yīng)。但由于在Ca(OH)2薄膜與粉煤灰顆粒之間存在著水解層，鈣離子要通過水解層與粉煤灰的活性成分反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物在層內(nèi)逐漸聚集，水解層未被火山灰反應(yīng)產(chǎn)物充滿到某種程度時，不會使強(qiáng)度有較大增長。隨著水解層被反應(yīng)產(chǎn)物充滿，粉煤灰顆粒和水泥水化產(chǎn)物之間逐步形成牢固聯(lián)系，從而導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度、不透水性和耐磨性的增長，這就是摻粉煤灰的混凝土早齡期強(qiáng)度較低，后齡期強(qiáng)度增長較多的主要原因。

（六）水化熱效應(yīng)?；炷林兴嗟乃磻?yīng)是放熱反應(yīng)。在混凝土中摻入粉煤灰可以降低水化熱，原因是減少了水泥的用量。水化放熱的多少和速度取決于水泥的物理、化學(xué)性能和摻入粉煤灰的量。

由于近年來大型、超大型混凝土結(jié)構(gòu)的建造，構(gòu)件斷面尺寸相應(yīng)增大；混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級提高，使所用水泥等級提高，單位用量增大；又由于實(shí)行水泥新標(biāo)準(zhǔn)后，使早強(qiáng)礦物硅酸三鈣含量提高，粉磨細(xì)度加大，這些因素的疊加，導(dǎo)致混凝土硬化過程溫升明顯加劇，溫峰升高。在達(dá)到溫峰后的降溫期間，混凝土產(chǎn)生溫度收縮（也稱熱收縮）引起彈性拉應(yīng)力；另一方面混凝土的水灰比（水膠比）降低，早期水化加快，混凝土的彈性模量隨強(qiáng)度提高而增大，進(jìn)一步加劇彈性拉應(yīng)力增長。這是導(dǎo)致近些年來許多結(jié)構(gòu)物在施工期間，模板剛拆除時就發(fā)現(xiàn)大量裂縫的原因。這種硬化混凝土早期出現(xiàn)的裂縫往往深而長，為了防止可見裂縫的出現(xiàn)，通常采取外包保溫的方法，以減少內(nèi)外溫差，因而被認(rèn)為是有效措施得到迅速推廣。但卻忽略了，由于外保溫阻礙了混凝土水化熱的散發(fā)，進(jìn)一步加劇體內(nèi)的溫升，使混凝土體內(nèi)溫度繼續(xù)升高，水泥水化加速，早期強(qiáng)度發(fā)展更加迅速，因此也更容易出現(xiàn)裂縫，只是由于鋼筋的約束和對應(yīng)力的分散作用，使少量寬而長的可見裂縫轉(zhuǎn)化為大量分散的不可見裂縫，它們將為侵蝕性介質(zhì)提供通道，影響結(jié)構(gòu)的使用功能。

與純水泥混凝土一樣，摻粉煤灰的混凝土由于水泥的水化隨本體溫度升高而加快，強(qiáng)度發(fā)展也因此加快。這使得粉煤灰混凝土，包括大摻量粉煤灰混凝土的強(qiáng)度發(fā)展在低水膠比的條件下，很快通過最初的緩慢凝結(jié)與硬化期，強(qiáng)度的發(fā)展迅速加快。有研究資料表明摻適當(dāng)比例的粉煤灰后，不僅溫升可以降低，使混凝土因溫度收縮和開裂的危險減少，同時由于溫升相同，其抗壓強(qiáng)度在3d之前就超過了不摻粉煤灰類混凝土。

（七）凍融耐久性效應(yīng)。當(dāng)粉煤灰質(zhì)量較差、粗顆粒多、含碳量高時，都會對混凝土抗凍融性有不利影響。質(zhì)量差的粉煤灰隨摻量的增加，其抗凍融耐久性劇烈降低。但當(dāng)摻用質(zhì)量較好的粉煤灰同時適當(dāng)降低水灰比，則可以收到改善抗凍融耐久性的效果。試驗(yàn)資料表明，摻粉煤灰的混凝土水灰比在0.50以下，粉煤灰摻量在30%以內(nèi)，混凝土抗凍融耐久性降低較少。此外，摻粉煤灰的混凝土只要抗壓強(qiáng)度與含氣量與不摻粉煤灰的混凝土相同，即在等強(qiáng)度、等含氣量條件下，摻粉煤灰混凝土與不摻粉煤灰混凝土具有相等的抗凍融耐久性。關(guān)鍵在于混凝土引氣后硬化混凝土中存在均勻分布的微氣孔，這些微氣孔在混凝土受凍時可容納水結(jié)冰時所增大的部分體積。使混凝土免于因冰脹作用而破壞。

（八）炭化和鋼筋阻銹效應(yīng)。通過長期研究和工程實(shí)踐，尤其是近年來的工程調(diào)研資料表明，防止摻粉煤灰混凝土炭化，首要因素是確保粉煤灰混凝土的密實(shí)度。密實(shí)度差的不摻粉煤灰的混凝土同樣有碳化問題。研究和調(diào)查結(jié)果表明，當(dāng)用礦渣水泥摻15%粉煤灰，普通水泥摻20%粉煤灰，硅酸鹽水泥摻25%粉煤灰時，采用超量取代法設(shè)計(jì)混凝土配合比，滿足等稠度和等強(qiáng)度的要求時，摻粉煤灰的混凝土抗碳化性能、鋼筋銹蝕性能與不摻粉煤灰混凝土相比均明顯增大。

過去曾有人提出，粉煤灰含硫是否會使粉煤灰混凝土中的鋼筋銹蝕加重問題，國內(nèi)外一些學(xué)者認(rèn)為：

1、只要混凝土里面的石灰不被溶出，保持堿性環(huán)境，鋼筋周圍就能保持一層氫氧化鐵保護(hù)膜，阻止與氧氣滲入到鋼筋表面，保護(hù)鋼筋不致銹蝕。混凝土中摻用的粉煤灰實(shí)質(zhì)上沒有改變這種堿性環(huán)境。

2、混凝土中摻用的粉煤灰，因產(chǎn)生火山灰-石灰反應(yīng)而提高了混凝土的抗?jié)B性?；鹕交夷z還可以減少混凝土中的石灰溶出量。

（九）粉煤灰與堿-骨料反應(yīng)產(chǎn)生的效應(yīng)。堿-骨料反應(yīng)是骨料中的活性氧化硅和水泥中的堿發(fā)生反應(yīng)生水化硅酸鈣凝膠體，體積增大，導(dǎo)致混凝土的膨脹和開裂。當(dāng)向混凝土中摻入粉煤灰后，粉煤灰和水泥中的堿反應(yīng)，能夠防止這種過度的膨脹?？梢?，粉煤灰對抑制混凝土中的堿-骨料反應(yīng)是有利的。

四、大摻量粉煤灰混凝土的概述

（一）大摻量粉煤灰混凝土定義 將粉煤灰看著一個獨(dú)立組分，而不是水泥的替代品，以工程設(shè)計(jì)與施工及環(huán)境的要求為基準(zhǔn)，而不是以不摻粉煤灰的混凝土為基準(zhǔn)，進(jìn)行混凝土設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、澆筑和養(yǎng)護(hù)。

（二）、粉煤灰在混凝土中的適用環(huán)境和作用

1、水膠比：當(dāng)采用合適的材料與良好的水膠比時。以水泥用量為300-350kg/m3，水灰比0.45-0.55范圍，可以制備出28天抗壓強(qiáng)度為35-40MPa(即目前最常用的C30

級)，在大多數(shù)環(huán)境條件下呈現(xiàn)足夠低的滲透性和良好耐久性的混凝土。如果膠凝材料再少、W/C再大，則會出現(xiàn)孔隙率大、抗?jié)B性不良等問題。

2、溫度：摻有大量粉煤灰的混凝土，不僅溫度收縮因溫度升降可以明顯減小，而且粉煤灰的初期水化緩慢，可以使低水膠比混凝土開始硬化時的實(shí)際水灰比增大，使水泥以及膨脹劑具有良好的水化環(huán)境。同時，與純水泥混凝土一樣，摻粉煤灰的混凝土由于水泥的水化隨本體溫度的升高而加快，因此強(qiáng)度發(fā)展也要加快。大摻量粉煤灰混凝土的強(qiáng)度發(fā)展在低水膠比的條件下，很快通過最初的緩慢凝結(jié)與硬化期，強(qiáng)度的發(fā)展迅速加快。試驗(yàn)表明：與實(shí)際結(jié)構(gòu)物澆筑的硅酸鹽水泥混凝土相比，摻30%粉煤灰后，不僅溫升可以降低近10度，使溫度收縮和開裂的危險減小，同時由于溫升的作用，其抗壓強(qiáng)度在3天前早已超過了硅酸鹽水泥混凝土。

3、濕度：與普通水泥混凝土不同，摻粉煤灰混凝土，尤其是大摻量粉煤灰混凝土的水灰比足夠大，即混凝土體內(nèi)有充足的水分供水泥與粉煤灰水化，所以對這種混凝土的養(yǎng)護(hù)，需要有別于普通混凝土：不要濕養(yǎng)護(hù)，尤其不要早期澆水或浸水，否則會使表層混凝土的水灰比增大，對強(qiáng)度和抗?jié)B透、耐磨耗等性能帶來十分不利的影響。大摻量粉煤灰混凝土需要在澆搗后及時覆蓋，避免其因水化較緩慢，向外界蒸發(fā)水分的時間較長、蒸發(fā)量也大，造成表面疏松、強(qiáng)度和抗?jié)B透性下降。

4、稠度：粉煤灰混凝土，尤其是大摻量粉煤灰混凝土的外觀十分粘稠，使其在運(yùn)輸和澆筑過程不易離析，對改善均勻性有明顯好處。由于粉煤灰的滾珠效應(yīng)，摻粉煤灰混凝土有較大的有效振搗半徑，易于振搗密實(shí)。

通過以上分析得出：較低的水膠比、較高的溫度，以及及時地覆蓋而不是濕養(yǎng)護(hù)，是粉煤灰在混凝土中的適用環(huán)境。要獲得這樣的環(huán)境，必須采用大摻量粉煤灰混凝土。大摻量粉煤灰混凝土的抗裂性能優(yōu)異無可懷疑，但現(xiàn)行規(guī)范的摻量限制不利于發(fā)揮粉煤灰的作用。

（三）、現(xiàn)行規(guī)范摻量的限制

一定范圍里，是混凝土的水膠比，而不是粉煤灰的摻量決定使用效果。目前許多規(guī)范中規(guī)定的鋼筋混凝土中粉煤灰摻量限制(例如25%以內(nèi))，對配制中低強(qiáng)度的混凝土來說，恰恰是最不利于發(fā)揮粉煤灰作用的粉煤灰范圍。因?yàn)榉勖夯宜徛晌锷?，粉煤灰混凝土適宜的水膠比在0.4以下；普通混凝土常用的0.5左右水灰比條件下?lián)?0-20%粉煤灰，即使同時摻有高效減水劑，一般水膠比仍需維持在0.4以上。但是如果繼續(xù)增大粉煤灰摻量，由于粉煤灰表觀密度約只有水泥的2/3，拌合物漿體含量的增大就可以產(chǎn)生降低水膠比的作用。

（四）、大摻量粉煤灰混凝土的局限性

1、煤灰-水泥-化學(xué)外加劑的相容性，表現(xiàn)為混凝土水膠比能否有效地降低，一般說來，當(dāng)水膠比只能在0.4以上時，在中等強(qiáng)度混凝土中使用的效果就可能成問題；

2、大摻量粉煤灰混凝土的水泥用量少，由于起激發(fā)作用的氫氧化鈣含量減少，使粉煤灰的水化條件劣化，所以在不同條件下存在一最佳粉煤灰摻量，并非越大越好；

3、摻粉煤灰混凝土比普通混凝土對溫度更為敏感，在氣溫較低時制備的摻粉煤灰混凝土，強(qiáng)度發(fā)展較為緩慢。

（五）、使用大摻量粉煤灰混凝土注意問題

1、配制混凝土的骨料級配良好，以減小空隙率，利于水膠比降低，保證使用效果；

2、必須采用強(qiáng)制式攪拌機(jī)拌合大摻量粉煤灰混凝土；

3、混凝土澆筑后，要及時噴灑養(yǎng)護(hù)劑或覆蓋外露表面，但無需噴霧或澆水養(yǎng)護(hù)；

4、氣溫過低時，要采用保溫養(yǎng)護(hù)措施，使混凝土硬化和強(qiáng)度發(fā)展?jié)M足施工要求。

五、粉煤灰在混凝土中的可持續(xù)發(fā)展

混凝土材料是當(dāng)今用量最大、用途最廣泛的建筑材料，據(jù)統(tǒng)計(jì)，每年全世界的耗用量接近100億噸。如此巨大的用量，伴隨著生產(chǎn)、使用過程帶來礦石資源、能源的消耗，以及對大氣和環(huán)境造成的污染，引起全世界業(yè)內(nèi)人士的關(guān)注。

我國的水泥產(chǎn)量多年來居世界首位，占三分之一以上。同時我國粉煤灰的年排量也是居世界首位。由于發(fā)展基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的需要，有關(guān)部門仍在計(jì)劃投資建設(shè)更多的水泥廠。過去在混凝土里摻入粉煤灰，是為了節(jié)約水泥、降低工程材料費(fèi)用，今天對混凝土摻入粉煤灰的認(rèn)識、應(yīng)該提高到保護(hù)環(huán)境、保護(hù)資源、使混凝土材料可長期的持續(xù)應(yīng)用于基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中的高度上來認(rèn)識。

大摻量粉煤灰混凝土不僅可以改善混凝土的各項(xiàng)性能、延長混凝土結(jié)構(gòu)的使用壽命，同時可以大幅度減小耗費(fèi)能源多、污染環(huán)境嚴(yán)重的硅酸鹽水泥用量，因此也是一種綠色混凝土。從這個角度出發(fā)，推廣大摻量粉煤灰混凝土在我國土木建筑工程中的應(yīng)用，是一件利國利民有顯著效益的事業(yè)，必定有著強(qiáng)大的生命力，有著廣闊的發(fā)展前景。(完)

研究人：賀倫

韓云

顏可維

組數(shù)：五組

第三篇：轉(zhuǎn)載脫硫粉煤灰制備混凝土摻合料及其作用機(jī)理的研究摘要

轉(zhuǎn)載脫硫粉煤灰制備混凝土摻合料及其作用機(jī)理的研究摘要所屬專業(yè):物理化

學(xué)

脫硫粉煤灰是安裝有脫硫裝置的燃煤電廠用電收塵方法收集而得到的固體廢棄物,它是一種火山灰質(zhì)材料,自身不具有或僅具有微弱的膠凝性.本論文用脫硫粉煤灰制備混凝土摻合料,并研究其作用機(jī)理,主要可以分為以下三部分.第一部分通過一定的物理和化學(xué)方法對脫硫粉煤灰的性質(zhì)進(jìn)行了分析和評價,試驗(yàn)表明脫硫粉煤灰在細(xì)度、粒徑分布、比表面積、含水率等物理性能方面都和普通粉煤灰相近,而用X-熒光進(jìn)行化學(xué)成分分析表明脫硫粉煤灰中的SiO<,2>和Al<,2>O<,3>的總含量比普通粉煤灰要高,其它組分的含量和普通粉煤灰相近.第二部分主要通過單獨(dú)摻加和復(fù)合摻加的方法進(jìn)行了水泥膠砂和水泥混凝土試驗(yàn),并測試了其力學(xué)性能,試驗(yàn)表明,單摻脫硫粉煤灰制作水泥膠砂和水泥混凝土?xí)r,膠砂和混凝土的強(qiáng)度隨著脫硫粉煤灰摻量的增加而下降;當(dāng)復(fù)合摻加制作水泥膠砂和水泥混凝土?xí)r,則體現(xiàn)了較好的復(fù)合效應(yīng);另外通過對摻復(fù)合摻合料的混凝土在鎂鹽和硫酸鈉溶液中浸泡后測試其強(qiáng)度并觀察微觀形貌后表明.第三部分對部分水泥膠砂和水泥混凝土的微觀結(jié)構(gòu)極及其發(fā)展過程進(jìn)行了分析探討,通過SEM觀察發(fā)現(xiàn),摻脫硫粉煤灰的水泥膠砂其主要水化產(chǎn)物為C-S-H和C-H;摻復(fù)合摻合料的混凝土的主要水化產(chǎn)物為C-S-H和C-H,還有少量鈣礬石;本論文還采用XRD和DTA對摻復(fù)合摻合料的混凝土進(jìn)行了物相分析,探討了脫硫粉煤灰對水泥混凝土性能的改善作用,并分析了復(fù)合摻合料的復(fù)合效應(yīng).另外為了找到最佳的試驗(yàn)配方和試驗(yàn)條件,本文還采用線性回歸的方法和支持向量機(jī)的方法分別對脫硫粉煤灰膠砂和脫硫粉煤灰混凝土的28天力學(xué)性能數(shù)據(jù)進(jìn)行了處理和分析,最后得到較為合理的試驗(yàn)配方和礦物之間的復(fù)合方式,簡化了人為分析的繁瑣,并對以后的試驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)有一定指導(dǎo)意義.本論文的單摻和復(fù)合摻加脫硫粉煤灰的水泥膠砂和水泥混凝土試驗(yàn),在技術(shù)上有創(chuàng)新性,同時為以后脫硫粉煤灰高附加值的綜合利用提供了很好的技術(shù)參數(shù),具有應(yīng)用價值;另外本論文的研究為燃煤電廠的脫硫粉煤灰找到了很好的出路,具有很高的社會效益、環(huán)境效益及經(jīng)濟(jì)效益.關(guān)鍵字:脫硫粉煤灰,活性激發(fā),品質(zhì),微觀分析,支持向量機(jī)

第四篇：溪洛渡水電站抗沖耐磨水泥混凝土性能試驗(yàn)研究

溪洛渡水電站抗沖耐磨水泥混凝土性能試驗(yàn)研究

來源：國家電力公司成都勘測設(shè)計(jì)研究院

2009年07月08日

前言

溪洛渡水電站裝機(jī)12600MW，位于四川省雷波縣和云南省永善縣接壤的金沙江溪洛渡峽谷，是一座以發(fā)電為主，兼有防洪、攔沙和改善下游航運(yùn)等綜合利用效益的特大型水利水電樞紐工程。溪洛渡水電站具有“高水頭、大泄量、窄河谷”特點(diǎn)，泄洪洞最大流速接近50m/s，泄洪功率約為9500MW，為二灘水電站的2.5倍。多年平均含沙量1.72 kg/m3，為二灘水電站的3倍多。壩址處多年平均推移質(zhì)輸沙量180萬t，多年平均懸移質(zhì)輸沙量2.47萬t。這樣大的挾沙水流通過電站泄洪排沙建筑物，對建筑物表面材料的磨損破壞是一個急待解決的技術(shù)問題。為此，本文結(jié)合溪洛渡水電站工程，對各種抗沖耐磨混凝土的特性進(jìn)行研究，從而優(yōu)選出抗沖耐磨性能優(yōu)良的材料供電站施工采用。2 影響混凝土抗沖耐磨性能的主要因素

混凝土是由膠凝材料和沙石骨料組成的多相復(fù)合材料。在懸移質(zhì)和推移質(zhì)泥沙的沖磨作用下，組成材料中抗沖耐磨性能較差的部分將首先被磨掉，抗沖耐磨性能較強(qiáng)的部分則凸現(xiàn)出來，并承受較多的沖磨作用。顯然，提高混凝土內(nèi)各組分的抗沖耐磨性能，提高耐磨性較高的組分在混凝土內(nèi)所占比例及改善各組分之間的界面結(jié)合狀況，都有利于混凝土抗沖耐磨性能的提高，其中水泥品種與骨料品種是影響混凝土抗沖耐磨性能的主要因素。2.1 水泥品種對混凝土抗沖耐磨性能的影響

水泥的各項(xiàng)力學(xué)性能，主要決定于組成它的礦物成分及其含量。對合成單礦物熟料的水泥進(jìn)行的相同稠度漿體的單礦物水泥石及沙漿的磨損試驗(yàn)結(jié)果表明，C3S抗沖磨強(qiáng)度最高，C2S的抗沖磨強(qiáng)度最低，C3A及C4AF的抗沖磨強(qiáng)度較接近。結(jié)合溪洛渡水電站的實(shí)際情況進(jìn)行的不同品種水泥的抗沖耐磨性能試驗(yàn)研究結(jié)果表明：在相同條件下，采用江津中熱525號水泥的混凝土抗沖耐磨性能優(yōu)于采用水城普硅525號水泥的混凝土。用單位強(qiáng)度的混凝土抗沖耐磨強(qiáng)度指標(biāo)來衡量，也可以得出這個結(jié)論。這是由于江津中熱525號水泥與水城普硅525號水泥相比，其C3S的含量較高、C2S含量較低的緣故。水泥的基本性能及不同品種水泥混凝土抗沖耐磨性能見表

1、表2。

2.2 骨料品種對混凝土抗沖耐磨性能的影響

一般情況下，挾沙石的水流首先將混凝土表面水泥石的分子與母體分離，使水泥石逐漸成凹坑，而骨料逐漸凸出來。在挾沙石水流的繼續(xù)沖擊下，凸出的骨料所承受的沖磨作用力大于凹陷下去的水泥石，因而骨料的品種以及骨料的自身耐磨性能對混凝土的抗沖耐磨性能的影響是不容忽視的。

溪洛渡水電站工程區(qū)域內(nèi)天然沙礫石質(zhì)次、量少，大壩混凝土需采用當(dāng)?shù)氐幕規(guī)r和玄武巖加工人工骨料。鑒于溪洛渡水電站的實(shí)際情況，對玄武巖和灰?guī)r人工骨料進(jìn)行了耐磨性能試驗(yàn)，并對不同品種人工骨料混凝土的抗沖耐磨性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究。

2.2.1 人工骨料的耐磨性能

采用ASTM標(biāo)準(zhǔn)中C131和C535方法對灰?guī)r和玄武巖人工骨料分別進(jìn)行耐磨性能試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明（見表3）：灰?guī)r和玄武巖的磨損率均未超過ASTM標(biāo)準(zhǔn)中C131和C535的規(guī)定，不同粒徑的玄武巖耐磨性能都優(yōu)于相應(yīng)的灰?guī)r。在對ASTM標(biāo)準(zhǔn)中C131和C535方法進(jìn)行修改和補(bǔ)充的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了不同組合人工骨料的耐磨性能試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明（見表4）：玄武巖人工骨料的耐磨性能最好，灰?guī)r人工骨料的耐磨性能最差，玄武巖粗骨料與灰?guī)r細(xì)骨料組合的耐磨性能介于兩者之間。

2.2.2 不同品種人工骨料對混凝土抗沖耐磨性能的影響

在水泥品種及混凝土配合比相同的情況下，玄武巖混凝土的抗沖磨強(qiáng)度比灰?guī)r混凝土的提高1倍多。當(dāng)保持混凝土粗骨料品種（玄武巖）不變時，僅改變細(xì)骨料品種（將玄武巖人工砂代替灰?guī)r人工砂），混凝土抗沖磨強(qiáng)度提高73%；在保持細(xì)骨料品種（灰?guī)r）不變情況下，僅改變粗骨料品種（將玄武為巖代替灰?guī)r作粗骨料），混凝土的抗沖磨強(qiáng)度可提高28%。由此可見，骨料的品種對混凝土的抗沖耐磨性能具有顯著的影響，其中細(xì)骨料品種的影響要大于粗骨料品種的影響。由試驗(yàn)結(jié)果可以看出（見表5），不同一試驗(yàn)條件下，骨料的耐磨性能與混凝土的抗沖磨強(qiáng)度有明顯的關(guān)系，耐磨性能好（骨料磨耗率?。┑墓橇?，其混凝土的抗沖磨能力就強(qiáng)。對溪洛渡水電站有抗沖耐磨要求的部位，其混凝土應(yīng)選用玄武巖人工骨料。武巖人工骨料。

溪洛渡水電站抗沖耐磨混凝土的性能試驗(yàn)研究

減輕或防止推移質(zhì)及懸移質(zhì)破壞水工建筑物的途徑，可以從兩個方面著手：一是設(shè)計(jì)時，在工程布置和工程結(jié)構(gòu)上盡可能使水流順直，消能工應(yīng)避免采用使水流紊亂的結(jié)構(gòu)形式，以減輕推移質(zhì)的撞擊；二是在水工建筑物過流部位采用抗沖耐磨性能優(yōu)良的材料加以保護(hù)。針對溪洛渡水電站的實(shí)際情況分別進(jìn)行了玄武巖人工骨料混凝土、硅粉混凝土、聚丙烯纖維混凝土、鐵礦石混凝土和礦渣微粉混凝土抗沖耐磨性能的試驗(yàn)研究。通過試驗(yàn)研究，推薦適合溪洛渡水電站的抗沖耐磨混凝土，以減輕和防止溪洛渡水電站水工建筑物發(fā)生沖磨破壞。

高速挾沙水流及推移質(zhì)沙石對混凝土材料的沖磨試驗(yàn)方法及抗沖磨性能的評定標(biāo)準(zhǔn)，至今未統(tǒng)一。為了客觀地評定各種抗沖耐磨材料的性能，采用了圓環(huán)法（以抗沖磨強(qiáng)度表示）、水下鋼球法（以抗磨損強(qiáng)度表示）、圓盤耐磨儀法（以耐磨硬度表示）和沖擊法（以抗沖擊韌性表示）等多種試驗(yàn)方法對混凝土抗沖耐磨性能進(jìn)行試驗(yàn)研究。

3.1玄武巖人工骨料混凝土的抗沖耐磨性能

玄武巖人工骨料自身堅(jiān)硬致密（密度為2.96g/cm3，吸水率為0.52％），耐久性能好，其混凝土基本性能及抗沖耐磨特性見表6。試驗(yàn)表明，隨著混凝土水灰比的減小，玄武巖人工骨料混凝土的密實(shí)性提高，抗沖磨強(qiáng)度增大。但抗沖磨強(qiáng)度隨著水灰比減小逐漸增大的規(guī)律是有一定區(qū)限的。當(dāng)水灰比過小時，水泥漿過于黏稠，致使在相同坍落度條件下，混凝土內(nèi)水泥漿量過多，骨料含量相對較少，混凝土抗壓強(qiáng)度雖然有所增加，但抗沖磨強(qiáng)度反而可能下降。因此在抗沖耐磨混凝土配合比設(shè)計(jì)時，不能無限制地減小水灰比，否則不僅不能達(dá)到提高混凝土抗沖磨強(qiáng)度的目的，反而會產(chǎn)生浪費(fèi)水泥、增大混凝土發(fā)熱量及干縮率等一系列弊病。

3.2 硅粉混凝土的抗沖耐磨特性

硅粉的主要成分為無定形氧化硅，其顆粒為極細(xì)小的球形微粒，比表面積達(dá)20m2/g，具有很高的活性。試驗(yàn)研究表明：硅粉摻入混凝土中，可顯著改善水泥石的孔隙結(jié)構(gòu)，使大于320A的有害孔顯著減少，可使水泥石中力學(xué)性能較弱的Ca（OH）2晶體減少、C－S－H凝膠體增多；同時也可改善水泥石與骨料的界面結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)了水泥石與骨料的界面黏結(jié)力，從而提高混凝土的各項(xiàng)力學(xué)性能。本次試驗(yàn)研究采用昆明鐵合金廠生產(chǎn)的硅粉，其SiO2含量為88.9%，密度為2.28g/cm。硅粉摻入混凝土的方法為內(nèi)摻法（取代同重量水泥），摻量分別為8%、10%和12%。與普通混凝土相比，摻8%硅粉時，抗壓強(qiáng)度增加4%左右；摻10%硅粉時，抗壓強(qiáng)度增加9%左右；摻12%硅粉時，抗壓強(qiáng)度增加18%左右。

由硅粉混凝土抗沖耐磨特性試驗(yàn)結(jié)果可以看出（見表7），硅粉混凝土與普通混凝土相比,抗沖磨強(qiáng)度明顯提高。摻8%硅粉時提高22%，摻10%硅粉時提高28%，摻12%硅粉時提高69%。加入硅粉能改善混凝土的抗沖耐磨性能是由于改善了漿體自身的抗磨性和硬度，以及水泥漿與骨料界面的黏結(jié)，從而使粗骨料在受到磨損作用時難以被沖蝕。由硅粉混凝土沖磨失重率與沖磨時間的關(guān)系曲線可見（見圖1），普通混凝土各時段的沖磨失重率明顯高于硅粉混凝土，在沖磨早期階段（水泥石磨蝕階段，見圖2），硅粉混凝土的抗沖磨強(qiáng)度較普通混凝土提高了78.0%－94.5%，摻入硅粉對混凝土水泥石抗沖磨強(qiáng)度的改善可見一斑。

3在沖擊荷載作用下，硅粉混凝土的能力比普通混凝土增加53.8%－200.0%，并隨著硅粉摻量的增加而增大。在模擬高速水流下推移質(zhì)對混凝土表面的沖磨情況下，硅粉混凝土的抗磨損強(qiáng)度較普通混凝土提高了78％～92％。由圓盤耐磨儀法試驗(yàn)結(jié)果來看，在同等條件下，硅粉混凝土的耐磨硬度比普通混凝土提高174％～246％。從硅粉混凝土的抗沖耐磨特性來看，摻入硅粉對混凝土整體抗沖擊能力的提高幅度要大于對混凝土表面抗沖磨能力的提高幅度，說明摻入硅粉有利于混凝土整體增強(qiáng)。

3.3 聚丙烯纖維混凝土的抗沖耐磨特性 在混凝土中摻入一定量的聚丙烯纖維具有防止或減少混凝土裂縫、改善混凝土長期工作性能、提高變形能力和耐久性等優(yōu)點(diǎn)，因而在工程上得到廣泛的應(yīng)用。本次試驗(yàn)研究采用四川華神建材有限公司研制開發(fā)的“好亦特”聚丙烯纖維，試驗(yàn)中聚丙烯纖維采用的三種摻量分別為0.6kg/m3、0.9kg/m3和1.2kg/m3。由聚丙烯纖維混凝土的基本性能可以看出（見表8），同不含纖維的普通混凝土相比，聚丙烯纖維混凝土的脆性指數(shù)有所降低，彈性模量降低，極限拉伸變形增大。聚丙烯纖維所具有的這些特征，有利于提高混凝土的延性，改善混凝土變形性能，這對約束混凝土裂縫的擴(kuò)展以及提高混凝土裂后的承載能力都起很大的作用?；炷恋氖湛s試驗(yàn)結(jié)果表明，摻入一定量的聚丙烯纖維可以明顯地減少混凝土的收縮變形，隨著纖維摻量的增加，其收縮變形減少的幅度加大。

從混凝土在高速挾砂水流下所測試驗(yàn)結(jié)果來看（見表

9、圖3），在混凝土中摻入一定量的聚丙烯纖維可以提高混凝土的抗沖磨強(qiáng)度（24％～45％），其抗沖磨強(qiáng)度隨著聚丙烯纖維摻量的增加而增大。由聚丙烯纖維混凝土抗沖磨強(qiáng)度時段曲線可以看出（見圖4），在沖磨的初期，由于聚丙烯纖維的摻入，水泥石的整體性能增強(qiáng)，抗沖磨強(qiáng)度提高了38．8％～69.4％。隨著磨蝕的不斷增加，混凝土中的骨料不斷裸露，骨料開始承擔(dān)著大部分的沖磨作用。由于兩種混凝土的骨料相同，此時聚丙烯纖維混凝土和普通混凝土兩者抗沖磨強(qiáng)度的差異逐漸減小，僅相差18.6%－31.4%。對聚丙烯纖維砂漿表面進(jìn)行的耐磨硬度測定結(jié)果表明，在同等條件下，聚丙烯纖維可使砂漿表面耐磨硬度提高37%。在沖擊荷載的作用下，摻入一定量的聚丙烯纖維可以明顯提高混凝土的抗沖擊韌性（提高26.9%－57.7%），并隨著摻量的增加而增大。

第五篇：采用盆栽試驗(yàn)對不同土壤干旱條件下冬小麥幼苗生理特性進(jìn)行了研究

采用盆栽試驗(yàn)對不同土壤干旱條件下冬小麥幼苗生理特性進(jìn)行了研究。結(jié)果表明,幼苗葉片葉綠素a、葉綠素b、葉綠素總量、光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度、株高、葉面積、葉干重、莖干重、根干重、總生物量,均隨土壤水分的減少而呈降低趨勢;葉片水分利用效率和根冠比均呈增加趨勢。通過回歸分析發(fā)現(xiàn),冬小麥幼苗葉片光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度和WUE與土壤水分之間,均存在極顯著線性關(guān)系。以上研究結(jié)果說明,土壤干旱對冬小麥幼苗光合特性、蒸騰特性、氣孔導(dǎo)度、WUE及生長特征具有重要影響。中文名稱： 干旱

英文名稱： drought 定義1：

長期無雨或少雨導(dǎo)致土壤和空氣干燥的現(xiàn)象。

應(yīng)用學(xué)科：

大氣科學(xué)（一級學(xué)科）；應(yīng)用氣象學(xué)（二級學(xué)科）

定義2：

長期無雨或少雨導(dǎo)致空氣干燥的現(xiàn)象。

應(yīng)用學(xué)科：

地理學(xué)（一級學(xué)科）；氣候?qū)W（二級學(xué)科）

定義3：

長期無雨或少雨導(dǎo)致土壤和河流缺水及空氣干燥的現(xiàn)象。

應(yīng)用學(xué)科：

資源科技（一級學(xué)科）；氣候資源學(xué)（二級學(xué)科）

本內(nèi)容由全國科學(xué)技術(shù)名詞審定委員會審定公布

百科名片

干旱通常指淡水總量少，不足以滿足人的生存和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的氣候現(xiàn)象，一般是長期的現(xiàn)象，干旱從古至今都是人類面臨的主要自然災(zāi)害。即使在科學(xué)技術(shù)如此發(fā)達(dá)的今天，它造成的災(zāi)難性后果仍然比比皆是。尤其值得注意的是，隨著人類的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人口膨脹，水資源短缺現(xiàn)象日趨嚴(yán)重，這也直接導(dǎo)致了干旱地區(qū)的擴(kuò)大與干旱化程度的加重，干旱化趨勢已成為全球關(guān)注的問題。目錄 干旱

干旱類型

干旱的分類

小旱

中旱

大旱

特大旱

干旱預(yù)警信號

干旱的原因

干旱的危害

歷年旱情

公元989年

1637～1643年

1585～1590年

1877年 1785年

2000年

2003年

2004年

2005年

2006年

2008年

2009年

2010年

2011年

中國南方水稻干旱的解決途徑

現(xiàn)有的抗旱措施和技術(shù)

尋找水源的方法 圖書《干旱》

基本信息

內(nèi)容提要

本書目錄 干旱 干旱類型 干旱的分類

小旱

中旱

大旱

特大旱

干旱預(yù)警信號 干旱的原因 干旱的危害 歷年旱情

公元989年

1637～1643年

1585～1590年

1877年

1785年

2000年

2003年

2004年

2005年

2006年

2008年

2009年

2010年

2011年

中國南方水稻干旱的解決途徑

現(xiàn)有的抗旱措施和技術(shù) 尋找水源的方法 圖書《干旱》

基本信息

內(nèi)容提要

本書目錄 展開

干旱

編輯本段干旱

僅僅從自然的角度來看，干旱和旱災(zāi)是兩個不同的科學(xué)概念。干旱通常指淡水總量少，不足以滿足人的生存和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的氣候現(xiàn)象。干旱一般是長期的現(xiàn)象，而旱災(zāi)卻不同，它只是屬于偶發(fā)性的自然災(zāi)害，甚至在通常水量豐富的地區(qū)也會因一時的氣候異常而導(dǎo)致旱災(zāi)。干旱和旱災(zāi)從古至今都是人類面臨的主要自然災(zāi)害。即使在科學(xué)技術(shù)如此發(fā)達(dá)的今天，它們造成的災(zāi)難性后果仍然比比皆是。尤其值得注意的是，隨著人類的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人口膨脹，水資源短缺現(xiàn)象日趨嚴(yán)重，這也直接導(dǎo)致了干旱地區(qū)的擴(kuò)大與干旱化程度的加重，干旱化趨勢已成為全球關(guān)注的問題。

干旱是因長期少雨而空氣干燥、土壤缺水的氣候現(xiàn)象。

編輯本段干旱類型

世界氣象組織承認(rèn)以下六種干旱類型:

干旱橙色預(yù)警

1.氣象干旱:根據(jù)不足降水量, 以特定歷時降水的絕對值表示。

2.氣候干旱:根據(jù)不足降水量, 不是以特定數(shù)量, 是以與平均值或正常值的比率表示。

3.大氣干旱:不僅涉及降水量, 而且涉及溫度、濕度、風(fēng)速、氣壓等氣候因素。

4.農(nóng)業(yè)干旱:主要涉及土壤含水量和植物生態(tài), 或許是某種特定作物的性態(tài)。

5.水文干旱:主要考慮河道流量的減少, 湖泊或水庫庫容的減少和地下水位的下降。

干旱紅色預(yù)警

6.用水管理干旱:其特性是由于用水管理的實(shí)際操作或設(shè)施的破壞引起的缺水。

我國比較通用的定義是:

1.氣象干旱:不正常的干燥天氣時期, 持續(xù)缺水足以影響區(qū)域引起嚴(yán)重水文不平衡。

2.農(nóng)業(yè)干旱:降水量不足的氣候變化, 對作物產(chǎn)量或牧場產(chǎn)量足以產(chǎn)生不利影響。

3.水文干旱:在河流、水庫、地下水含水層、湖泊和土壤中低于平均含水量的時期。

編輯本段干旱的分類 小旱

連續(xù)無降雨天數(shù)，春季達(dá)16～30天、夏季16～25天、秋冬季31～50天。

損失小。

特點(diǎn)：特點(diǎn)為降水較常年偏少，地表空氣干燥，土壤出現(xiàn)水分輕度不足，對農(nóng)作物有輕微影響； 中旱

連續(xù)無降雨天數(shù)，夏季26～35天、秋冬季51～70天。

損失小。

大旱

連續(xù)無降雨天數(shù)，春季達(dá)46～60天、夏季36～45天、秋冬季71～90天。

損失較大。

特大旱

連續(xù)無降雨天數(shù)，春季在61天以上、夏季在46天以上、秋冬季在91天以上。

編輯本段干旱預(yù)警信號

干旱預(yù)警信號分二級，分別以橙色、紅色表示。干旱指標(biāo)等級劃分，以國家標(biāo)準(zhǔn)《氣象干旱等級》（GB/T20481-2006）中的綜合氣象干旱指數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)。

編輯本段干旱的原因

干旱與人類活動所造成的植物系統(tǒng)分布，溫度平衡分布，大氣循環(huán)狀態(tài)改變，化學(xué)元素分布改變等等與人類活動相關(guān)的系統(tǒng)改變有直接的關(guān)系：

地表開裂

1、與地理位置和海拔高度有直接關(guān)聯(lián)；

2、與各大水系距離遠(yuǎn)近有直接關(guān)聯(lián)；

3、與地球地殼板塊滑移漂移有直接關(guān)聯(lián)；

4、與天文潮汛有直接關(guān)聯(lián)；

5、與地方植被覆蓋水平有直接關(guān)聯(lián)；

6、其他

2010年干旱的黃果樹瀑布與豐水期的對比 與溫室效應(yīng)有關(guān)系

中國2010年云貴川旱情即這類溫室氣泡團(tuán)相對穩(wěn)態(tài)造成的，要解決這個問題，得象撕開氣球一樣打開封鎖，起動開放大氣循環(huán)，為商變創(chuàng)造條件。

編輯本段干旱的危害

（一）干旱導(dǎo)致人體免疫力下降

（二）干旱是危害農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)的第一災(zāi)害

氣象條件影響作物的分布、生長發(fā)育、產(chǎn)量及品質(zhì)的形成，而水分條件是決定農(nóng)業(yè)發(fā)展類型的主要條件。干旱由于其發(fā)生頻率高、持續(xù)時間長，影響范圍廣、后延影響大，成為影響我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)最嚴(yán)重的氣象災(zāi)害；干旱是我國主要畜牧氣象災(zāi)害，主要表現(xiàn)在影響牧草、畜產(chǎn)品和加劇草場退化和沙漠化。

水庫干涸

（三）干旱促使生態(tài)環(huán)境進(jìn)一步惡化

1、氣候暖干化造成湖泊、河流水位下降，部分干涸和斷流。由于干旱缺水造成地表水源補(bǔ)給不足，只能依靠大量超采地下水來維持居民生活和工農(nóng)業(yè)發(fā)展，然而超采地下水又導(dǎo)致了地下水位下降、漏斗區(qū)面積擴(kuò)大、地面沉降、海水入侵等一系列的生態(tài)環(huán)境問題。

2、干旱導(dǎo)致草場植被退化。我國大部分地區(qū)處于干旱半干旱和亞濕潤的生態(tài)脆弱地帶，氣候特點(diǎn)為夏季盛行東南季風(fēng)，雨熱同季，降水主要發(fā)生在每年的4-9月。北方地區(qū)雨季雖然也是每年的4-9月，但存在著很大的空間異質(zhì)性，有十年九旱的特點(diǎn)。由于氣候環(huán)境的變遷和不合理的人為干擾活動，導(dǎo)致了植被嚴(yán)重退化，進(jìn)入21世紀(jì)以后，連續(xù)幾年，干旱有加重的趨勢，而且是春夏秋連旱，對脆弱生態(tài)系統(tǒng)非常不利。

3、氣候干旱加劇土地荒漠化進(jìn)程

（四）氣候暖干化引發(fā)其他自然災(zāi)害發(fā)生

冬春季的干旱易引發(fā)森林火災(zāi)和草原火災(zāi)。自2000年以來，由于全球氣溫的不斷升高，導(dǎo)致北方地區(qū)氣候偏旱，林地地溫偏高，草地枯草期長，森林地下火和草原火災(zāi)有增長的趨勢。

編輯本段歷年旱情

根據(jù)中國民政部提供的歷史文獻(xiàn)，查得最近1000年來發(fā)生在中國的重大干旱事件有14例，其中出現(xiàn)于宋、元、明、清等不同的朝代和不同的冷暖氣候背景下的有代表性的事例分別是：公元989～991年（北宋）；1209～1211（南宋）；1370～1372年（元朝）；1483～1485年（明朝）；1585～1590（明朝）；1637～1643年（明朝）；1784～1787年（清朝）和1875～1877年（清朝）。

這14個干旱事例中，以1637～1643年的干旱事件持續(xù)時間最長；1585～1590年干旱地域最廣，且地域分布變化最大，前期北旱南澇轉(zhuǎn)變?yōu)楹笃诘谋睗衬虾担?877年為北方大旱的典型；1785年則為江淮、長江中下游干旱之典型；而公元989年為中原地區(qū)干旱之典型。以下分述之：

公元989年

中原地區(qū)干旱之典型，該年開封的年降水量推算為191毫米，為最近的50年所未見；公元990年的年降水量為357毫米。旱區(qū)中心地帶這2年的年降水量平均減少近6成，連續(xù)2年平均降水量不足300毫米，這也低于最近50年的最低氣象記錄。

值得注意的是，這些極端干旱個例發(fā)生在不同的冷暖氣候背景下。其中1585～1590年（明萬歷十四至十八年）持續(xù)6年大范圍干旱，出現(xiàn)在小冰期最寒冷階段到來之前的相對溫和時段；1637～1643年（明崇楨十至十六年）南北方連續(xù)7年大范圍干旱，出現(xiàn)在小冰期寒冷氣候背景下；1784～1787年的大范圍持續(xù)干旱事件則出現(xiàn)在小冰期中的相對溫暖階段；1876～1878年（清光緒二至四年）持續(xù)3年大范圍干旱，出現(xiàn)在全球大范圍氣候轉(zhuǎn)暖的背景下等等。

根據(jù)最近1000年間有過多次大范圍持續(xù)3年以上的重大干旱事件的事實(shí)，尤其是有的干旱嚴(yán)重程度為最近50年所未見的事實(shí)來看，可以認(rèn)為，在過去1000年的氣候變化歷程中，最近的50年尚屬于氣候條件較好的時段。因此，對于未來出現(xiàn)重大氣候干旱災(zāi)異的可能性應(yīng)予重視。另外，當(dāng)前盡管十分強(qiáng)調(diào)人類活動對氣候變化的影響，但也應(yīng)當(dāng)看到，即使在人類活動影響并不顯著的歷史時期，重大的氣候?yàn)?zāi)害仍多有發(fā)生，其嚴(yán)重程度多有超過現(xiàn)代記錄的。因此，在預(yù)估未來的氣候情景，和討論未來的干旱和水資源匱乏問題時，應(yīng)當(dāng)充分考慮古氣候記錄的研究結(jié)果。

1637～1643年

干旱（通常又稱崇禎大旱）其持續(xù)時間之長、受旱范圍之大，為近百年所未見。中國南、北方23個省（區(qū)）相繼遭受嚴(yán)重旱災(zāi)。干旱少雨的主要區(qū)域在華北，河北、河南、山西、陜西、山東，這些地區(qū)都連旱5年以上，旱區(qū)中心所在的河南省，連旱7年之久，以1640年干旱最為猖獗。干旱事件前期呈北旱南澇的格局，且旱區(qū)逐年向東、南擴(kuò)大；1640年以后北方降雨增多，轉(zhuǎn)變?yōu)楸睗衬虾?。在這期間瘟疫流行、蝗蟲災(zāi)害猖獗。

1585～1590年

干旱地域廣、變化大，大范圍干旱持續(xù)6年。干旱事件可分為前后兩段，前段呈北旱南澇的旱澇分布格局，后段旱澇分布格局有改變，北方開始多雨，干旱區(qū)擴(kuò)大并南移至長江流域及江南。由各省逐年受旱成災(zāi)的縣數(shù)統(tǒng)計(jì)可見，前段受旱最重的是河北、山西，后段受旱最重的是江蘇、安徽和湖南，旱災(zāi)持續(xù)最久的則是河南。1589年達(dá)到極旱，1585～1590年間各地河湖井泉干涸記錄可旁證干旱程度，其中1589年的許多干涸記錄為最近50年所未見。例如，安徽“淮河竭、井泉涸、野無青草”；浙江“運(yùn)河龜坼赤地千里，河中無勺水”等。這次干旱事件尚伴有大范圍饑荒和瘟疫，疫區(qū)隨大旱地區(qū)而轉(zhuǎn)移。

1877年

北方大旱的典型，在旱區(qū)中心的山西省南部二百余日無透雨，陜西華陰縣1877年無降雨日數(shù)達(dá)290天以上，這樣的持久干旱情形也是最近50年所未見的；漢水、汾水、澮水、汶河、渠河水涸。疫疾伴隨旱災(zāi)和饑饉迅速發(fā)生并蔓延，這期間蝗蟲大面積發(fā)生。

1785年

江淮和長江中下游干旱之典型，據(jù)史料記載：“太湖水涸百余里，湖底掘得獨(dú)木舟”。黃河中下游和江淮地區(qū)嚴(yán)重旱災(zāi)持續(xù)4年，并伴隨嚴(yán)重的蝗災(zāi)和瘟疫，其持續(xù)少雨時間和酷旱記述為近50年所未見。江淮及太湖地區(qū)1785年夏季降水量低于現(xiàn)代記錄的極小值。如蘇州1785年夏季6～8月雨日數(shù)僅28天，夏季降水量的推算值為174毫米，為18世紀(jì)夏季（6～8月）雨量的次低值，也低于1951～2000年的最低降水量記錄，其距平百分率低達(dá)－57.4%，即夏季雨量的減少近6成。在持續(xù)旱災(zāi)期間，黃河下游及黃淮、江淮飛蝗大爆發(fā)，還出現(xiàn)疫病大流行。

2000年

多省干旱，干旱面積大，達(dá)4054萬公頃，受災(zāi)面積6.09億畝，成災(zāi)面積4.02億畝。建國以來可能是最為嚴(yán)重的干旱。

2003年

江南和華南、西南部分地區(qū)發(fā)生嚴(yán)重伏秋連旱，其中湖南、江西、浙江、福建、廣東等省部分地區(qū)發(fā)生了伏秋冬連旱，旱情嚴(yán)重。

2004年

我國南方遭受53年來罕見干旱，造成經(jīng)濟(jì)損失40多億元，720多萬人出現(xiàn)了飲水困難。

2005年

華南南部現(xiàn)嚴(yán)重秋冬春連旱，云南發(fā)生近50年來少見嚴(yán)重初春旱。

2006年

重慶發(fā)生百年一遇旱災(zāi)，全市伏旱日數(shù)普遍在53天以上，12區(qū)縣超過58天。直接經(jīng)濟(jì)損失71.55億元，農(nóng)作物受旱面積1979.34萬畝，815萬人飲水困難。2007年 22個省發(fā)生旱情。全國耕地受旱面積2.24億畝，897萬人、752萬頭牲畜發(fā)生臨時性飲水困難。中央財(cái)政先后下達(dá)特大抗旱補(bǔ)助費(fèi)2.23億元。

2008年

云南連續(xù)近三個月干旱，據(jù)統(tǒng)計(jì)，云南省農(nóng)作物受災(zāi)面積現(xiàn)已達(dá)1500多萬畝。僅昆明山區(qū)就有近1.9萬公頃農(nóng)作物受旱，13多萬人飲水困難。

2009年

我國多省遭遇嚴(yán)重干旱，連續(xù)3個多月，華北、黃淮、西北、江淮等地15個省、市未見有效降水。冬小麥告急，大小牲畜告急，農(nóng)民生產(chǎn)生活告急。不僅工業(yè)生產(chǎn)用水告急，城市用水告急，生態(tài)也在告急。

2010年

2010年我國的西南旱情嚴(yán)重

2009年秋季以來一直到2010年初，中國西南地區(qū)遭受嚴(yán)重旱情。特別是云南發(fā)生自有氣象記錄以來最嚴(yán)重的秋、冬、春連旱，全省綜合氣象干旱重現(xiàn)期為80年以上一遇；貴州秋冬連旱總體為80年一遇嚴(yán)重干旱,省中部以西以南地區(qū)旱情達(dá)百年一遇。目前云南全省、貴州大部、廣西局部持續(xù)受旱時間超過5個月，損失十分嚴(yán)重。截至3月23日，旱災(zāi)致使廣西、重慶、四川、貴州、云南5省(區(qū))受災(zāi)人口6130.6萬人，飲水困難人口1807.1萬人，飲水困難大牲畜1172.4萬頭，農(nóng)作物受災(zāi)面積503.4萬公頃，絕收面積111.5萬公頃，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)236.6億元。

2011年

一艘大漁船擱淺在鄱陽湖湖底草坪上

今年以來，尤其是4月份以后，長江中下游地區(qū)降水嚴(yán)重偏少，江河來水不足，水位持續(xù)偏低，致使部分省份遭受不同程度旱災(zāi)，當(dāng)?shù)厝罕娚a(chǎn)生活受到影響。

從民政部救災(zāi)司獲悉，據(jù)江蘇、安徽、江西、湖北、湖南5省民政廳報(bào)告，截至5月27日，共有3483.3萬人遭受旱災(zāi)，423.6萬人發(fā)生飲水困難，506.5萬人需救助；飲水困難大小牲畜107萬頭(只)；農(nóng)作物受災(zāi)面積3705.1千公頃，其中絕收面積166.8千公頃；直接經(jīng)濟(jì)損失149.4億元。其中，湖北、湖南兩省受災(zāi)較為嚴(yán)重。

編輯本段中國南方水稻干旱的解決途徑 現(xiàn)有的抗旱措施和技術(shù)

1.灌溉設(shè)施的改善和灌溉機(jī)械的使用。中國南方大部分地區(qū)水量充沛，所出現(xiàn)的干旱是工程性缺水，而不是資源性缺水，水利灌溉設(shè)施的修建對于解決水稻干旱是很有幫助的，而且有助于高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)新品種在當(dāng)?shù)氐牟捎?。在修建灌溉設(shè)施的基礎(chǔ)上使用一些大型或小型的灌溉設(shè)備能有效地解決水源相對豐富地區(qū)的水稻干旱問題。

2.推廣水稻旱作技術(shù)。水稻旱作是采用常規(guī)的水稻品種旱育秧、旱移栽、旱管理，全生育期以雨水利用為主，輔以人工灌溉，灌溉不建立水層，滲漏少，需水量很小，整個生育期需水量僅為水種條件下的1/4，對水源不足的高地易旱地區(qū)發(fā)展水稻生產(chǎn)具有重要意義。

3.水稻節(jié)水栽培技術(shù)。在中國廣闊的水稻栽培地區(qū)有一系列的水稻栽培節(jié)水技術(shù)，主要包括下面幾種：①旱育稀植技術(shù)。旱育稀植技術(shù)是采用旱育秧的方法培育秧苗，擴(kuò)行減苗栽植，配套高產(chǎn)栽培的一項(xiàng)耕作技術(shù)。這種方法比傳統(tǒng)的栽培方式可節(jié)水1/2～1/3，省種60%～80%，而且能提高秧苗的抗病耐旱能力。②薄膜覆蓋技術(shù)。試驗(yàn)表明，在覆膜濕潤栽培條件下，與常規(guī)淹水栽培相比，其節(jié)水率達(dá)78.3%，單產(chǎn)增加33.9%。該技術(shù)還處在試驗(yàn)階段。③節(jié)水灌溉技術(shù)。根據(jù)水稻的需水規(guī)律來進(jìn)行灌溉，能大大提高灌溉用水的利用效率，減少水的浪費(fèi)。比較成熟的節(jié)水灌溉模式是“薄、淺、濕、曬”水稻種植模式。④保水劑或抗旱劑的使用。

4.用旱稻替代水稻。旱稻種植管理方式與小麥相似，耗水量僅水稻的1/5～1/3，灌水量僅是水稻的1/5甚至更少，推廣旱稻的種植是解決水稻干旱的一個可能的途徑。培育本土旱稻品種和引進(jìn)國外優(yōu)良旱稻品種來替代部分地區(qū)水稻品種，有助于解決糧食短缺和水源缺乏的問題。

5.通過培育具有耐旱性的水稻品種。利用傳統(tǒng)育種和基因改良方法來培育新的耐旱水稻品種。被廣泛種植的“威優(yōu)35”和“汕優(yōu)63”，在土壤條件相對較好的“望天田”，平均產(chǎn)量可以達(dá)到6000㎏/hm2。國際水稻研究所已經(jīng)將分子基因工程技術(shù)應(yīng)用于水稻耐旱品種的培育。歷史上也曾經(jīng)有過通過引進(jìn)相對耐旱品種來緩解干旱影響的情況，北宋時期福建引進(jìn)越南品種占城稻(Champa)，因該品種耐旱耐瘠的特性，極大地減少了江淮兩浙地區(qū)的高旱農(nóng)田因干旱而導(dǎo)致的欠收。

中國現(xiàn)在還缺乏具有普遍適用的耐旱水稻品種。由于缺乏對中國干旱環(huán)境復(fù)雜性的全面認(rèn)識和缺乏適當(dāng)?shù)乃究购敌詷?biāo)準(zhǔn)評價體系，抗旱性育種進(jìn)程相對較慢。[1] 尋找水源的方法

1.在干枯的河床外彎最低點(diǎn)、沙丘的最低點(diǎn)處挖掘，可能尋找地下水?？梢圆捎美淠ǐ@得淡水。具體方法是地上挖一個直徑90厘米左右，深45厘米的坑。在坑里的空氣和土壤迅速升溫，產(chǎn)生蒸汽。當(dāng)水蒸氣達(dá)到飽和時，會在塑料布內(nèi)面凝結(jié)成水滴，滴入下面的容器，使我們得到寶貴的水的這種方法，在晝夜溫差較大的沙漠地區(qū)，一晝夜至少可以得到500毫升以上的水。用這種方法還可以蒸餾過濾無法直接飲用的臟水。

2.還可以根據(jù)動植物來尋找水源。大部分的動物都要定時飲水。食草動物不會遠(yuǎn)離水源，它們通常在清晨和黃昏到固定的地方飲水，一般只要找到它們經(jīng)常路過踏出的小徑，向地勢較低的地方尋找，就可以發(fā)現(xiàn)水源。發(fā)現(xiàn)昆蟲是一個很好的水源標(biāo)志。尤其是蜜蜂，它們離開蜂巢不會超過6．5公里，但它們沒有固定的活動時間規(guī)律。大部分種類的蒼蠅活動范圍都不會超過離水源100米的范圍，如果發(fā)現(xiàn)蒼蠅，有水的地方就在你附近。

編輯本段圖書《干旱》 基本信息

書 名 干旱

作 者 張強(qiáng)

出 版 社 氣象出版社

書 號 5029-4704-0

叢 書 氣象災(zāi)害叢書

開 本 16

出版時間 2009年5月

定 價 ￥31.0 內(nèi)容提要

《干旱》主要介紹了干旱的定義、分類和國內(nèi)外研究概況；分析了干旱的時空分布與變化特征，干旱形成機(jī)理，干旱對國民經(jīng)濟(jì)的影響。另外，還介紹了干旱應(yīng)急管理和防御，歷史重大干旱事件，以及當(dāng)前干旱監(jiān)測指標(biāo)、方法和干旱監(jiān)測、評估和預(yù)警業(yè)務(wù)系統(tǒng)等內(nèi)容。

《干旱》比較全面地介紹了有關(guān)干旱的最新研究和業(yè)務(wù)成果，是氣象濃業(yè)、水利、環(huán)境等領(lǐng)域科研、教學(xué)人員的重要參考用書，也可供防災(zāi)減災(zāi)、防御規(guī)劃部門決策參閱。

本書目錄

第1章 緒論

1．1 干旱的定義和分類

1．2 干旱的危害

第2章 干旱的時空分布與變化特征

2．1 全球

2．2 中國

第3章 干旱形成機(jī)理

3．1 我國典型干旱區(qū)氣候的形成3．2 季節(jié)性干旱的形成

3．3 中國干旱化特征與氣候變化背景的關(guān)系

3．4 干旱形成的水文氣象條件

3．5 本章小結(jié)

第4章 干旱監(jiān)測、評價和預(yù)測

4．1 干旱監(jiān)測與評價指標(biāo)

4．2 干旱監(jiān)測、評價方法和業(yè)務(wù)系統(tǒng)

4．3 干旱的衛(wèi)星遙感監(jiān)測與評估

4．4 干旱預(yù)測、預(yù)警方法和業(yè)務(wù)系統(tǒng)

第5章 干旱對國民經(jīng)濟(jì)的影響

5．1 干旱對水資源的影響

5．2 干旱對農(nóng)業(yè)的影響

5．3 干旱對城市發(fā)展的影響

5．4 干旱對生態(tài)環(huán)境的影響

5．5 干旱對經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的影響

第6章 干旱應(yīng)急管理與防御

6．1 干旱災(zāi)害應(yīng)急

6．2 干旱災(zāi)害防御

6．3 干旱災(zāi)害救濟(jì)

第7章 歷史重大干旱事件

7．1 1470—1948年重大干旱災(zāi)例

7．2 1949—2006年重大干旱災(zāi)例

詞條圖冊更多圖冊

參考資料

中國南方水稻干旱的解決途徑

http:// 4

圖書《干旱》http://004km.cn