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自然环境

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自然环境

自然环境范文第1篇

从成语中,我们可以看到我国各地不同的气候特征,反映了我国四季分明的气候特点。如春季――春暖花开、春光明媚、鸟语花香等,夏季――夏日可畏、夏雨雨人、夏炉冬扇等,秋季――秋高气爽、春华秋实、秋风扫落叶等,冬季――冰天雪地、冬日可爱、秋收冬藏等。在我国南方,气候较为潮湿,雨量充沛。像广东一带通常不会出现北方的雪天,川蜀地区一般多雨雾而不易见到太阳,因此,人们常用“粤犬吠雪”和“蜀犬吠日”来讽刺人少见多怪。而北方大部分地区,冰雪伴随着人们度过冬季,人们大都赋予了“冰雪”以积极的意义,表示了好感。如用“冰心玉壶、冰魂雪魄、冰清玉洁”等比喻高尚纯洁的品德,用“冰雪聪明”形容人明慧颖悟,用“冰肌玉骨、冰肌雪肤”等比喻女子肌肤光润莹洁。也常用“冰雪”形容恶劣的环境,如“冰天雪地、雪上加霜、雪窖冰天、滴水成冰等。

从成语中,我们可以看到我国各地不同的地理面貌,反映了我国丰富多样的地理特点。我国境内多山多水,自然就产生了许多带山和水的成语。如崇山峻岭、山清水秀、跋山涉水、层峦叠嶂、经丘寻壑、山穷水尽等。我国北方地势较为平坦,相关的成语有一马平川、沃野千里、万里平畴等。南方多水乡,跟江、河、湖、海有关的成语也不少。如河清海晏、五湖四海、百川归海、湖光山色、江河日下、翻江倒海等。

我国自古就是以农业为主的国家,由于各地气候不同,生长的植物也有所不同。北方大部分地区处于温带,适合桃树、李树、梨树、枣树、杨树、柳树、槐树等植物和麦、菽、豆、瓜等农作物生长,在成语中可以找到这些名称。如投桃报李、瓜田李下、让枣推梨、桃红柳绿、瓜剖豆分、指桑骂槐、不辨菽麦、沧海一粟等。南方地区大多处于亚热带和热带,盛产竹子,带“竹”字的成语可谓比比皆是,如青梅竹马、势如破竹、罄竹难书、竹篱茅舍、竹头木屑等。与竹有间接关系的成语就更多了,如蓬门荜户、滥竽充数、雨后春笋、功亏一篑、得鱼忘筌等。同一种植物长在南方和北方也有不同,古人认为南方的橘移植到淮河以北就会变成枳,成语“南橘北枳”就是这个意思。

我国地大物博,动物种类繁多,成语中也出现了大量的动物名称。有些成语体现了动物的形态特征,如獐头鼠目、蝇头蜗角、凫趋雀跃、螓首蛾眉、鹤势螂形、蜂目豺声、天下乌鸦一般黑等;有些成语体现了动物的生活习性,如蜻蜓点水、蚕食鲸吞、如蚁附膻、鹦鹉学舌、旧燕归巢、螳螂捕蝉/黄雀在后等;有些成语体现了动物的经济价值,如龙肝凤髓、龙肝豹胎、牛黄狗宝等;有些成语体现了动物的危害性,如群蚁溃堤、千里之堤/溃于蚁穴等。

人们还常用动植物设喻,借助动植物的某些特征所带来的联想比喻人,反映了中华民族特有的文化内涵。

许多成语带有鲜明的褒义色彩。我国古代有“四灵”“岁寒三友”“国画四君子”之说,人们常用“四灵”(龙凤龟麟)来象征吉祥、高贵、长寿,成语如凤毛麟角、龟龄遐寿、龙凤呈祥等;用“岁寒三友”(松竹梅)和“国画四君子”(梅兰竹菊)来象征高洁、坚贞、长寿,成语如松柏后凋、松鹤延年、兰姿蕙质等。其他常见褒义成语还有:虎背熊腰、莺歌燕舞、闻鸡起舞、鱼水情深等。

自然环境范文第2篇

(一) 与自然地形的结合

别墅所处地段或地势平坦,或缓缓起坡,或险峻陡峭,合理的利用地形,减少土方工程,将别墅的各个部分有机的结合于所处地段起伏的地势,是别墅设计的主要任务之一。

地势平坦是建筑平面灵活布局的有利条件,在地段大小允许的情况下更有利于充分满足室内外空间的需求。许多小别墅,由于所处地段平坦、宽敞、构成较分散的平面布局。

坡地有时给组织空间带来一定的困难,但它也是合理的利用空间和丰富空间、创造优美造型的有利因素,使得建筑更为活泼和富有表现力。

(1) 部分填挖。当地形坡度不大平面布局又较为紧凑时,往往随地势高低稍作整理,局部进行填挖,相应的安排大小空间,以达到既经济又适用,既简单又丰富的目的。

(2) 分层筑台。当建筑物必须垂直于等高线布置时,往往采用分层筑台,台上建屋,各层之间踏步联系,屋面或层层跌落或顺坡婆梭,形成“天地皆不平”的处理手法

处于临水坡地上的住宅,中间的分段踏步走廊贯穿始终,两侧交错筑台,台上分别安排使用性质不同的房间,房间与室外平台、层层跌落,直插湖面,各层房间都可望到湖面,互不遮挡,可上望蓝天、下关碧水,情趣丰富。整个住宅布局随地势层层跌落,屋面顺坡坡梭,作到了与地形较好的吻合。

(3) 依坡建层。这种处理地形的手法往往用于高差较大的台地,依地势组织空间,房屋部分或全部背靠山坡,依坡而建。这种依坡建屋的处理手法有利于冬夏调节室温。

(4) 悬挑。当基地面积狭窄时,为争取扩大室内空间,将室内空间向一面、两面、三面,多则向四面悬挑,形成“占天不占地”的建筑处理手法。

如悬挑在一及小基础上的别墅,位于一狭长上的陡坡地上,为了保留树木,最大限度的减少土方量,满足起居室、餐厅及书房室内活动空间的需要,分别在不同标高的位置上向西挑出三个大小不等的凸窗,既扩大了室内空间,丰富了体形,又开阔了视野。

(5) 错层。结合地形,利用楼梯两端休息板的不同标高,分别组织使用功能不同的房间,形成错层的空间布局,不仅可以达到合理的利用地形,也会创造出较为丰富的空间。

自然地形各种各样,在实际问题中有时会遇到较为复杂的情况,需要结合地势巧妙安排空间,因地制宜的综合利用这些处理手法,从而得到布局合理又丰富多变的空间构图。

(二) 与自然景色的融揉

别墅对户外活动,观赏风景的特殊要求,使其与自然景色有着极为密切的关系,在建筑处理上往往采用各种手法将自然景色纳入住宅环境之中。此外又因其多处于风景优美的郊外,也身负为景增色的义务。她借景、用景、造景、点景为一体,将建筑与自然充分融揉,使人有置身大自然中之感,又使建筑成为自然风景中不可缺少的要素,

晴峦纵秀、缓溪急瀑、山岭崖、青石绿树……这些大自然所提供的种种丰富的构图因素,是别墅所处地段得天独厚的优越条件,为其他建筑所难得。建筑师需充分发挥其自然风貌特点,创造各种条件,使得周围景色尽收眼底。

“得景随形”、随四周景色布局平面,划分有序、围透相间,创造最佳景观条件。

悬挑,延伸的室外空间,不仅丰富了建筑物的造型,而且它们的利用可以缩短人与自然的距离,人仿佛随建筑空间一起被推向自然美景,使得建筑,人与环境融为一体。

著名的落水别墅采用的一些凌空悬挑、高低错落的平台,除了是建筑体形构图的主要因素外,又是人观景,欣赏大自然的最佳之处。平台向外推出,虽在静态之中,却有一种向周围浓郁苍翠树林的动感,人似乎被这种建筑处理推到室外的环境之中。

组织画框、剪裁画面,或尽力扩大视野,用以充分摄取自然美景,将自然野趣拉向人的近旁。

别墅多在景观一面开设玻璃门窗,利用窗框组织画面。

有时为扩大观景面,将某些房间对角线面向最佳风景。

自然地貌的构成因素如古树、顽石、水面……是组织建筑空间环境的构成

因素,也是别墅融于大自然的有利媒介,必须加以巧妙利用,将建筑随一瀑、一石、一木与自然融为一体,使建筑中的活动因素―人尽得自然之美。

“水是动的,活泼的,它是将建筑从静变成动的环境的一种因素”。它能发出声音,产生倒影,动静交融。“建筑中的流水有无法抵抗的引诱力”。建筑师在设计别墅中自然不会忘记这一积极,活泼的构图因素,充分发挥水的动态美和静态美,甚至是声音美。

天然岩石有其丰富的造型美,宛如天然雕塑,如能点染得宜,则会趣味横溢。

大自然的树木,有丰富和谐的色彩及优美多变的造型,适当保留点缀则使建筑富有生机。

别墅建筑在其围合的空间中,多有人工制造不同意境,不同趣味的天井,庭院,成为建筑与自然环境的过渡,“人工”与“自然”的矛盾通过这一空间求得统一。设计者需要通过大自然的因素把人工景色和人们的心灵联系起来,人工景色又与自然环境彼此协调,达到建筑与自然景色的内外协调。

协调景色,意趣自然的庭院,虽人工制造又不失自然特色,与自然景色遥想呼应。

建筑与这些人造环境浑然一体,透过不同意趣的人工庭院,激起人们的联想,加强了建筑、人与自然的融揉。

在建筑与环境的关系上,别墅则追求二者之间联系的有机性,这不仅反映在平面布局和空间组织的安排上,还体现在建筑物的形体组织及立面处理上。

别墅造型随所处环境不同千姿百态,或平展在浓郁的丛林绿荫中,或镶嵌在翠碧的江河湖海之滨,或漂浮在如镜的静水绿波之上,或悬挂在险峻的陡坡悬崖之颠,无不成为自然风景的点缀。“的景随形”求得自然和谐统一,以成为环境的点缀。

自然环境范文第3篇

摘要:近年来,人居环境引起全世界的关注,人居环境可持续发展已成为全球性的普遍纲领。当前,国家城市发展的理念已经转向舒适和宜人的方面,因此探寻适宜的人居环境理论以及建设的影响因素是具有迫切性和重要性的。本文以全国十大宜居城市之一――成都市为例,探索自然条件对于该市人居环境的影响,并基于结论评价该市人居环境的现状及对未来发展的展望。

关键词:人居环境 自然条件 影响

21世纪,城市已经成为世界研究的焦点,但城市本身的复杂性使的全世界面对一系列继续发展与优化的问题。工业化发展和汽车时代的到来造就了今天的城市品质,也为人居环境的发展奠定了基础。所谓的人居环境,是一个广义的概念,它是包括城市,集镇和村庄及维护人类活动所需要的物质和非物质结构的有机结合体,不仅指人类居住和活动的有形空间,还包括贯穿于其中的人口,资源,环境,社会政策和经济发展等各方面,是人类赖以生存的环境空间。

一、影响人居环境的因素

影响城市人居环境的因素包括:自然因素(自然条件,自然资源);社会因素(社会形态,社会环境);经济因素(社会经济条件,社会经济资源)三个大类。其中,城市的自然因素可以说是城市发展的天生和潜在优势,也是良好人居环境建设的重要先决条件,具有自然优势的城市往往能够以“最小的成本”获得“最大的利润”。

二、成都的自然条件

据《华阳国志》记载,成都“灌溉三郡,开稻田,于是蜀沃野千里,号位陆海,旱则引水浸润,雨则杜塞水门。故记曰:水旱从人,不知饥馑,时无荒年,天下谓之天府也。”因此,“陆海”和“天府”给成都的自然条件定了性,也造就了成都得天独厚的自然条件和城市性格。

1.地理位置

成都位于四川盆地西部的岷江中游地段,介于东经102度54分至104度53分,北纬30度05分至31度26分之间。境内海拔387-5364米,东界龙泉山脉,西靠邛崃山。西部为纵贯南北的龙门山脉。成都市区位于成都平原东部,市中心位于北纬30.67度,东经104.06度, 平均海拔约500米。东北与德阳市、东南与资阳市毗邻,西南与雅安市相接,西北与阿坝藏族羌族自治州接壤,南与眉山市相连。东西最大横距192公里,南北最大纵距166公里,辖区总面积12390平方公里,市区面积598平方公里。

成都平原是我国西南地区最大的平原,也是是宝成、成昆、成渝、达成以及未来沪汉蓉、成兰、成贵、川青、川藏等铁路干线,成绵乐、成西、成渝城际铁路的交汇点,是我国重要的铁路运输枢纽和六大铁路客运中心之一,成都北编组站更是西南地区最大的铁路编组站。

成都优越的地理位置,使得成都成为我国西南地区的运输枢纽和经济文化中心,更是中西部地区的重要城市。

2.地质条件

2.1.地表组成物质

成都平原土地肥沃,得力于河流出山后,在冲积扇上来回摆动而堆积的地层。这种地层的特点,就是典型的河流冲击物的二元结构。上面是细腻的土壤,适合作物种植,下面是沙河烁石层,孔隙度大,含水性能高。二者上下结合,就是一套完美的农业土壤结构。加上两三千年来深耕细作的影响,表土积累大量腐殖质,形成了肥力很大的水稻土,更加增添了成都平原土壤的肥沃程度,在农业社会里物产丰富,自然奠定了休闲城市的“地利”基础。而主要的地表组成物质粘土,沙和砾石,也具备一定的承载力,对于城市的建设也较为有利。

2.2.地下水

成都平原的自然地理环境和地质环境,为地下水的蕴藏和补给创造了有利条件。成都平原地下水总的流向自北西向南东径流,地下水埋深较浅,多年平均地下水埋深以1-3M为主,广布于平原全区;平原周边山地丘陵地带,地下水相对较为贫乏。平原降水丰沛,河道,渠系分布密集,农灌用水量大,对地下水的补给和排泄起到了积极作用。成都平原多年平均地下水资源量模数72.02万m3/km2?a,位居全省之冠,地下贮存量之大,有较强的调蓄能力,是一个大型的地下水库。

2.3. 地震

成都平原发源于川西北高原的岷江、沱江及其支流等8个冲积扇重叠联缀而成复合的冲积扇平原,因此,成都平原地质结构减震效果较好。成都平原板块很硬,地震释放的能量只能选择薄弱的方向延断裂带向北释放。成都平原不是地震活跃带,发生地震的几率很小,一般震级都在3级以下,所以历史上周边大地震对成都造成的损失都不大。

纵观成都的地质条件较为优越,地表组成物质肥沃,地表承载力较强,城市建设限制较少;地下水蕴含量丰富且地震发生频率低,对于良好人居环境的营造和建设非常有利。

3.地形与地貌

成都市地势由西北向东南倾斜,呈阶梯状。最高处在大邑县西岭镇苗基岭,海拔5364米;最低处在金堂县云合镇金简桥下资水河出境处,海拔387米;全市相对高差达4977米。地貌组合规则有序,平行排列,自西向东依次为中高山区、沿山丘陵区、平原台地区、低山区、丘陵区。龙门山、邛崃山雄据西北,龙泉山斜贯东南,长秋山横亘南端,为中部成都平原筑成天然屏障,平原与山区之间为丘陵过渡带,龙泉山以东的丘陵属川中丘陵区。平原、丘陵、山区面积分别占全市总面积的40.1%、27.6%、32.3%。

成都多样化的地形地貌,不仅增添了成都山水并秀,风光如画的自然景观,也为良好人居环境的创造提供了先决条件。

(1)物产资源丰富

由于成都市海拔高度的显著差异,因此形成热量差异的垂直气候与多彩多姿的自然景观,并使市域内生物资源种类繁多、门类齐全,为全市农林牧副渔的全面发展创造了有利的条件。另外,成都西部山地岩性多样,经构造运动、风化侵蚀等作用后,形成各种地貌形态,以名山秀水与奇峰异洞居多,如:彭州影厂沟瀑布群,邛崃天台山风景区,都江堰青城山,邛崃金龙溶洞等,为旅游业的发展提供了丰富的旅游资源。

(2)平原地貌

成都市三种主要地貌类型中,以平原地貌为主体,占全市面积的40.113% ,土地利用率最高,垦殖指数达3812% ,是四川省最宜发展大规模机械耕作的地区。粮食、油料及蔬菜具有广阔的发展前景,对保证全市人民的粮食、油料、蔬菜和副食品的供应有重要意义。

另外平原地区的城市,城市拓展性和通达性相对较好,平坦的地势有利于交通和城市的建设。成都历来陆路驿道纵横,水运发达,交通方便,也与平坦的地貌条件有关。成都城区楼房鳞比,街道宽阔平坦,具有典型平原城市特色,也是成都所处特殊地貌条件的结果。

平原不仅是发展农业的绝对好地方,而且也是城市建设,尤其是人们选择居住的好地方。成都的地形地貌特点,决定了该处是人们安居乐业,创建良好居住环境的较优选择。

4.气候条件

成都属亚热带湿润季风气候区,气候温和、四季分明、无霜期长、雨量充沛、日照较少。多年年平均气温为16.2℃,年极端最高气温为37.3℃,年极端最低气温为-5.9℃,,月平均气温为5.6℃;年总降水量为918.2毫米,雨量主要集中在7~8月,月降雨量分别为225和229毫米,降雨最少月份为12和1月,暴雨期普遍出现在5~9月,常年暴雨出现的始终期分别在6月底7月初和8月下旬。年日照时数1042-1412小时;年平均风速1.3米/秒,最多风向为静风,次多风向为北风;年平均相对湿度79-84%;年平均蒸发量877-1132毫米,地域分布由西北向东南递增,季节分布是春夏高、秋冬低。

成都特有的气候条件,对于成都人居环境的适宜性和舒适性产生了以下几方面的影响:

(1)冬季较暖,少雨,无霜期较长;春季气温与同纬度地区相比,回升早,典型的亚热带温润季风气候,相较于温带和寒带地区的城市,更有利于人们生活以及休闲。

(2)成都是四川多云雾地区,云雾多,空气中水汽不易辐射和扩散,常有闷热之感。而成都全年日照只有1213小时,日照不足,阴天占全年时间的三分之二,加上成都湿度较大,全年相对湿度为82%,因此,成都地区楼房建筑间距较大,基底架空较多。

(3)成都地区静风频率高,同时云雾多,不利于城市上空有害气体的扩散和稀释,另外成都大气悬浮颗粒污染分布范围较广,北从驷马桥,东到川棉一厂,西至无机校,西南抵红牌楼,南止火车南站,也与成都的山地走向和全年的风向有关。

成都的气候条件,对于成都人居环境的休闲舒适性奠定了一个良好的基础,但是由于风向风速以及多云雾的影响而导致的污染问题也不可小视,空气质量问题不容乐观,在一定程度上为成都打造优越的人居环境增加了阻力。

5.水文条件

成都平原河流分属岷江,沱江,涪江水系。各水系从西北部各大小山口进入平原后呈扇状分流。岷江水系流经平原西南部后汇于新津县流出区外;沱江水系流经平原东北部后汇于金堂赵镇流出区外;涪江水系流经平原东北部后流出区外。各水系在平原的分流密度平均每公里2.5条,与江河配套的各级渠系每公里达2-4条,是典型水网化平原。特别是都江堰自然地理条件优越,渠首处于岷江冲积扇顶点,利用岷江丰沛的水量控灌整个成都平原。优越都江堰的灌溉,成都平原成为“水旱从人,不知饥馑”的天府之国。

三、总结

城市具有一定的自然条件,作为地理空间的一部分,城市的自然环境及条件对于城市发展具有重大的作用。自然条件对于人居环境的建设具有先决性和客观性,也是人居环境建设的物质基础。成都市的自然条件为成都人居环境的建设奠定了一个良好的基础:地势平坦,地貌上无特殊天然障碍,易于规划布局;市区所在平原部分无大规模的斜坡和地质灾害, 市区周围河渠纵横为郊区农业生产和美化环境、调节小气候等创造了有利条件;气候温润,易于休养生息;自然资源丰富,利于城市建设发展等。总的来说,成都的人居环境由于自然因素的优势较为宜人;合理利用自然条件,今后成都人居环境的打造将更上一层楼。

参考文献:

[1] 吴良镛. 人居环境科学导论[M]. 中国建筑工业出版社,2001.

[2] 汪苏华,李钟武. 成都市城市地质,地貌特征及其合理利用与保护[J]. 西南师范大学学报,1990(15).

[3] 刘颂,刘滨谊. 城市人居环境可持续发展评价指标体系研究[J]. 城市规划汇刊,1995(5).

[4] 李丽萍,郭宝华. 关于宜居城市的理论探讨[J]. 城市发展研究,2006(13).

自然环境范文第4篇

进入2013年,大半个中国持续的雾霾天气,让人们切身感受到空气污染对健康的威胁。一时间,雾霾、pm2.5“爆表”、空气质量改善成为社会关注的热门话题。越来越多的人意识到,享受现代物质文明不能以牺牲环境和健康为代价,开始反省过往的经济增长模式,声讨引发雾霾的元凶。本文由收集整理

浓重的雾霾也唤起了人们主动参与环境保护的意识,并为减少空气污染身体力行。据统计,今年春节,烟花爆竹的燃放数量大幅减少,空气质量有所改善。这从变少的鞭炮声中能明显地感受得到。

与自然环境同样重要的是社会环境。对学生而言,则是教育环境和学习环境。荀子《劝学》中说:“蓬生麻中,不扶而直。”可见,学生的成长更多取决于家长和教师为其营造的教育环境。它潜移默化地塑造着学生的人格、品行和价值观念。

在数字化时代,现代信息技术赋予教育环境和学习环境以新的意义。一方面,信息技术缔造了一个与现实世界分界越来越不明显的虚拟世界,网络成为学生们社交和娱乐的“天堂”,但这也为家长和教师带来了忧虑和困扰。另一方面,信息技术也能够营造出一种记录学习过程、识别学习情景、感知学习物理环境、联结学习社区的智慧学习环境,为学生轻松、投入、有效的学习带来了无限可能。

如今,已有学者致力于智慧学习环境的构筑,以优化教学环境,重塑校园学习生态。本期,我们关注了学生在虚拟环境下的生活状态以及

学者们利用信息技术优化学习环境的尝试与努力。

本期策划《现实呼唤变革——聚焦“数字原住民”的网络生活方式》对《2012年度北京中小学生网络生活方式蓝皮书》中的重要数据和结论进行了摘编和解读,以便读者对北京市乃至全国中小学生的网络生活方式有全面、客观的认识,本文由收集整理从而可以有目的地改善家庭、学校、社会与网络共同构筑的教育环境,引导学生健康上网。《未来课堂:多屏学习空间》则通过对教室中多屏幕的合理配置与使用,营造一种智慧学习环境,以有效支持学生的个体学习和社会化学习。

自然环境范文第5篇

众所周知,大多数混凝土结构直接暴露于自然环境的太阳照射下,其与外界间热量交换主要依靠对流换热和辐射,故混凝土内温度响应模型有别于有遮挡或背阴条件下混凝土内温度响应模型.混凝土在太阳辐射的作用下,考虑日照的导热边界条件可用式(21)表示。联立方程式(13),(21),(22)和(23)可知,当获取现场地理和太阳日总辐射量等信息后,即可建立无遮挡条件下混凝土内温度响应模型与自然环境温度作用模型间的联系,如式(25)所示。从式(21)还可看出,若无辐射传热(即R=0)则其转化为式(18).这表明若利用所求解的混凝土热扩散系数α值(式(16)和(17))、混凝土表面温度梯度(即式(19))和温度(即式(8))及其自然环境温度等参数,则可推导出混凝土与自然环境间的实时表面换热系数β值.该法克服了传统求解表面换热系数的不足(如多基于稳态传导,试样与现场实况误差大等),能用于实时求解自然环境与混凝土间的表面换热系数,这为研究现场自然环境和人工模拟环境提供了理论依据.此外,从上述推导亦可知,若利用式(16),(19),(21)和(22)及其测定的混凝土与自然环境温度等参数,则可反推导出太阳实时总辐射热量,这为获取现场实时太阳总辐射热量提供了求解方法.

2试验

2.1试验原料、混凝土配制及试验仪器试验所用的主要原料为P•O42.5级硅酸盐水泥(湖南长沙平塘水泥厂),聚羧酸系列高效减水剂(湖南长沙黄腾外加剂厂),I级粉煤灰(湖南湘潭电厂),S95级矿粉(湖南涟源钢铁集团有限公司产),长沙本地产河砂(细度模数约为2.9),连续级配粒径5~20mm石灰岩碎石,长沙本地自来水.配制C30级混凝土所用原料配比(质量比)为水泥∶矿粉∶粉煤灰∶砂∶石∶水∶减水剂为290∶50∶60∶730∶1050∶164∶4.2.所采用的温度测定仪为湖南省长沙市三智电子科技有限公司生产的SHT10温湿度传感器,测试前应对其精度进行校正,其精度为±0.1℃,扫描响应时间为5s,漂移量小于0.4℃/yr,可实时测定温度值.

2.2试样制作与试验过程按照JTGE30—2005《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》和T0553—2005《水泥混凝土立方体抗压强度试验方法》的力学性能试验要求安排实验;浇筑尺寸为150mm×150mm×150mm立方体试样,成型24h后脱模,放入标准养护池中养护;28d的实测抗压强度约为34MPa.采用钻芯机从试样侧面取芯,制成直径为100mm±1mm,高度为150mm±1mm的圆柱体;然后,利用钻机钻取距表面不同厚度(35mm和50mm)的孔,相应孔径约为10mm±1mm,将温度传感器置入孔中并用相同级配的混凝土砂浆密封;养护一定程度后,将所制备的含传感器的试样置于杜瓦瓶中(其端面与杜瓦瓶口平齐),并采用相同级配的混凝土浇筑成型和养护;根据测试要求,将试样长时间(不少于3个月)置于所测自然环境中,以使得混凝土内各处温湿度基本一致.图1为用于测定一维混凝土内温度响应规律的试件简图。图2为相应的实物图.测试有遮挡条件下混凝土内温度响应规律的过程中,将试样置于四周空旷且距地高度约为1.5m的百叶箱中,传感器一端连接测定仪,记录不同时刻环境温度值和混凝土内不同深度温度响应值;自然环境温度随时间变化规律亦采用温度传感器测定,其探头直接悬挂于百叶箱中间;与之相比,无遮挡条件下混凝土内温度响应规律测定过程中,试样置于相同场地距地高度约为1.5m钢筋架上.

3分析与讨论

3.1有遮挡条件下自然环境中混凝土内温度响应为了更好地研究自然环境温度和混凝土内温度变化规律,本文以长沙地区2011年8月16至18日为例研究了有遮挡条件下自然环境中的混凝土内不同深度处温度的变化特征,并对17日的实测结果进行了拟合,相应的测试结果及其部分拟合曲线如图3所示。从图3可以看出,自然环境温度和混凝土内温度呈现出有规律的周期性变化,其波动周期约为24h,利用所建立的正弦(余弦)函数模型拟合实测结果可大致描述温度波动规律.这表明上述所推导理论模型是合理的.至于部分区域出现拟合曲线与实测结果偏离是因昼夜时间长短不等使得升温和降温波动周期不相等造成的,将另文详细阐释.自然环境温度与混凝土内温度间的差别主要表现为混凝土内温度响应波动曲线相对光滑、数据离散性小、温度波动滞后和幅值衰减等方面,这是因混凝土的热传导系数、密度及其比热容等赋予混凝土较大的热阻———起延滞和消弱作用造成的.从图3可知,有遮挡条件下混凝土内温度响应主要受环境变化、混凝土传热系数和表面换热系数影响.利用实测数据的温度波动幅值,结合式(16)可求出混凝土内的热扩散系数约为3×10-3m2/h;实测混凝土的密度约为2300kg/m3,若取其比热容为920J/(kg•K),利用实测数据和式(18),则可求得实测现场混凝土表面与空气间的表面换热系数(对流换热)约为20.5W/(m2•K);将计算参数代入本文建立的混凝土内温度响应模型,可求出35mm和50mm处的相位滞后分别约为0.44和0.54,其与图3中的拟合曲线的相位差基本吻合,这表明该模型具有较好的精度.

3.2无遮挡条件下自然环境中混凝土内温度响应大多数混凝土结构工程多暴露于太阳直接照射下,为了研究有/无遮挡对自然环境温度和混凝土内温度变化规律,本文以长沙地区2011年8月19日为例研究了无遮挡条件下自然环境与混凝土内不同深度处温度的变化特征.长沙地区测量现场约处于北纬28.2°,日出时间约为6时,日落时间约为19时,8月19日天气状况与16~18日基本相同,相应的日辐射小时最大值约为1.73MJ/(m2•h).鉴于此,该处仅对太阳照射期间(即6~19时)温度变化规律进行探讨,相应的实测温度值及其拟合曲线如图4所示.从图4中可以看出,被太阳直接照射的混凝土内温度响应规律明显有别于有遮挡条件下混凝土内温度响应,主要表现在温度响应的波动幅值增加、温度变化率大、最高温度值增加及其时间提前等方面.本试验所拟合的曲线是基于太阳照射期间温度值,从图4中可以看出分别基于混凝土内温度响应和自然环境温度所推导出的等效环境温度理论拟合基本一致,部分区域略有差异是因参数取值等造成的,这表明上述理论推导所提出的环境等效温度可以用于描述相应日照条件下混凝土内温度响应规律.混凝土内温度随太阳升起而快速增高,随日落急速降低,于13时左右混凝土内(35mm)的温度出现极大值;而自然环境温度于14.5时左右达到最大值,其随日落而缓慢降低;无太阳照射期间混凝土内温度响应规律与有遮挡条件下的响应规律相似.无遮挡条件下,混凝土获得的热量主要来源于太阳辐射能量———部分辐射能转化为混凝土内能以提高自身温度,另一部分以红外线形式散射入环境中.混凝土温度极大值是在其接受太阳辐射能和自身散射失掉的能量达到平衡后出现的———若混凝土获取的辐射能量大于散射失掉能量,则多余的能量将转化为混凝土内能以升高混凝土温度;若散失能量大于混凝土通过辐射获取的能量,则混凝土温度会逐渐降低;故混凝土表层温度达到最大值会出现在混凝土获取的辐射能与散失掉的能量达到平衡时刻.环境温度升高主要是通过吸收混凝土散射能量(红外线)而到达的,混凝土向大气散失能量需要一个时间过程,此即为相应的滞后时间.因而,自然环境温度出现极大值滞后于无遮挡条件下混凝土出现温度极大值时刻.产生这两者差异是由于有/无遮挡条件下混凝土与外界环境之间热能传输方式不同造成的.在有遮挡条件下,混凝土与环境间传热主要以表面对流换热为主;而太阳照射条件下,两者间换热方式由辐射和对流换热主导.辐射至混凝土表面的热能大量传导入混凝土内,从而使得混凝土温度快速升高,部分能量以对流换热和辐射方式传递给空气.从图4中还可以看出,太阳照射的混凝土内温度响应值远远大于自然环境温度,理论计算混凝土表层温度可超过50℃,这表明混凝土内温度响应规律受其获取能量的方式影响显著,自然环境温度变化规律能否直接等效于混凝土内温度变化规律,应视混凝土所处自然环境条件而定,这为人工室内模拟试验温度参数选取提供了依据.

4结论