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读书+实验=专家?-——从马斯克与钱颖一对话说起 精选

已有 6914 次阅读 2018-3-31 22:49 |系统分类:观点评述

今年二月份,你的朋友圈是不是被一条新闻刷屏了——SpaceX重型猎鹰火箭?能刷屏的火箭,肯定不是一般的火箭。重型猎鹰火箭能载63.8吨,约是长征5号运力的3倍。按照规划,中国需要等到2030年才有可能造出同等载重级别的火箭。载重量大,这也没什么,美国科技先进也不是什么新鲜事。关键问题是,发射这火箭的,还是家美国的私人企业!

这足以引起大家的好奇,网上再一查,查到了2015清华管理全球论坛:钱颖一对话马斯克:SpaceX的来龙去脉,其中的一段对话是这样的:

钱颖一:光靠读书就可以成为一个火箭科学家?

马斯克:是的,不过还要进行实验。既要看书,也要实验,因为有时书里的东西未必正确。

我想这段话给大家留下很深的印象!对我们做混凝土研究的技术人员来讲,绝对很鼓舞!读书+实验=专家!

上面的公式能否成立还真没有发言权,读书肯定是必须的,而实验应该并非专指实验室内的科研,更应包括工程实践,两者结合应该是通向一个合格混凝土从业者的必备条件吧,这也可以理解为理论+实践。

理论与实践缺一不可,这应该是大家的共识,但因为工作原因,可能各有侧重,如此就更应该弥补短板。

前段,有个学员发我一张图片,问什么原因造成的(图1)。与我讲,混凝土本身坍落度是大了一点,怎么会离析分层成了这样子,怎么进行配比调整?怎么进行质量控制?

这个原因是什么?这就需要必要的工程经验!这并非混凝土的离析分层,而是在浇筑混凝土之前,用砂浆润泵,开泵后从泵管泵出的砂浆摊在了楼板模板上,然后工人赶紧调转泵管浇筑剪力墙,等浇筑到顶板时候,先前的砂浆早就失去塑性,与后浇筑的混凝土两层皮,硬化收缩也不同步,两层发生界面滑移脱落了!不知这一点再怎么从原材和配比找原因都无济于事!——实践必不可少!

 

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1 楼板板底片状脱落

再看另外一个例子!发现问题,找到原因,更要从原理上去解释,才能更好解决、避免!

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2 混凝土表面斑点状缺陷

相信图2是大家经常见到的混凝土的外观缺陷,斑点状,斑点内混凝土用指甲一扣就掉,没什么强度,那这个缺陷产生的原因是什么?为什么会这样?其实,这个表观缺陷的原因是用了废机油做脱模剂,而废机油本身又含有很多杂质颗粒,涂刷到模板,拆模后就成了这个样子,但关键是为什么会这样?这就需要用界面学理论解释,而非混凝土本身原材配比等。

混凝土浇筑以后,在模板油粒表面处,形成一层水膜,这层水膜呈凹球面形。由于水本身的表面张力,弯曲液面会产生附加压力ΔP , 表面张力的作用使弯曲液面内外产生压力差。凹面上因外压与附加压力的方向相反,液体所受的总压等于外压和附加压力之差,总压比平面上小。内部的水分受张力作用向表面扩散,造成油粒表面水分不断富集,水胶比变大,表现为强度变低,围绕油粒形成松散的小区域,拆模后表现为斑点状。

 图片3.png

3 弯曲液面的附加压力

再举一例,理论应用于实践的例子。

沿海地区土壤各种腐蚀物质丰富,必须考虑防腐问题,因此,在桥梁设计中,要求桩基混凝土全部加防腐剂,部分标段的设计还要求加入阻锈剂!这也凸现了工程设计对混凝土耐久性的重视!但同时工程中发现很多问题,比如混凝土坍落度损失过快,发生断桩!其中主要的原因之一就是混凝土中掺入了阻锈剂!(详见《混凝土世界》 2016 (10) :39-46

看图4,是钢筋锈蚀的示意图。

 

 图片4.png



4 钢筋锈蚀示意图

 根据环境条件,钢筋锈蚀时,阳极区生成的Fe2+与阴极区生成的OH-反应,生成Fe(OH)2。在高氧条件下,Fe(OH)2进一步氧化转变为Fe(OH)3Fe(OH)3脱水后变为疏松多孔的红锈Fe2O3:在少氧条件下,Fe(OH)2氧化不完全部分形成黑锈Fe3O4

Fe2+ + 2(OH)- → Fe(OH)2                        

4Fe(OH)2+ O2+ 2H2O 4Fe(OH)3                   

2Fe(OH)3 Fe2O3 + 3H2O                         

6Fe(OH)2 + O2 2Fe3O4+ 6H2O                     

通过对上述反应过程进行分析,可知:钢筋电化学腐蚀过程实质上就是活性状态的铁转化为铁离子,继而形成腐蚀产物的过程。

由以上可以看出,钢筋锈蚀的前提是(缺一不可):

必须有电位差(电子迁移形成离子)

必须有电解质(水+离子,构成电流回路)

必须有氧气(提供反应源)

而桩基础地处地下,基本是绝氧环境,根本不具备锈蚀的前提,而混凝土之中加了很多阻锈剂,阻锈剂的主要成分是亚硝酸钙,具有促凝作用,造成坍损,进而断桩!去掉了阻锈剂,不仅成本下降,之后再未发生断桩事故!——理论应用于实践很重要!

理论与工程实践相当于人的两条腿,很难说那个更重要,但有一点是肯定的:独腿寸步难行!理论+(室内)实验是远远不够的,更应包括工程实践,缺一不可!


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