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上世纪混凝土建筑正在崩溃,后续问题值得思考

编辑:华伟银凯   发布时间:2020-2-27?

  新南威尔士大学副讲师盖伊·库勒曼斯(Guy Keulemans)写道,大家应该专注于经受时间考验的建筑。就其本身而言,混凝土是一种非常耐用的建筑材料。罗马宏伟的万神殿是世界上最大的非钢筋混凝土穹顶,经过将近1900年的发展,其状况极为优越。然而,上个世纪的许多混凝土结构(桥梁,公路和建筑物)正在崩溃。本世纪之前建造的许多混凝土结构将在其终结之前被淘汰。考虑到古代建筑的生存,这似乎很奇怪。关键的区别是隐藏在混凝土中的钢筋的现代用途,即钢筋。


钢筋混凝土建筑


  钢主要由铁制成,铁不可改变的特性之一就是生锈。这以难以检测且修复成本高的方式破坏了混凝土结构的耐久性。尽管维修是合理的做法,以保留20世纪标志性建筑的建筑遗产,例如由像Frank Floyd Wright这样的钢筋土混凝土用户设计的建筑,但对于绝大多数建筑物而言,这是否负担得起还是令人怀疑。作家罗伯特·库兰(Robert Courland)在他的《混凝土星球》一书中估计,仅在美国,混凝土基础设施的维修和重建费用将达到数万亿美金,并由后代承担。
  在20世纪初期,混凝土行业积极,有时是不切实际的推动了这些品质,从而导致了它的广泛普及。钢筋混凝土与更耐用的建筑技术(例如钢框架或传统的砖和砂浆)竞争。在世界范围内,它已经取代了对环境敏感的低碳选择,如泥砖和夯土,这些历史做法也可能更持久。20世纪初的工程师认为钢筋混凝土结构将持续很长的时间-可能长达1000年。实际上,它们的寿命更像是50-100年,有时甚至更短。建筑法规和政策通常要求建筑物要生存数十年,但恶化可能仅需10年即可开始。许多工程师和建筑师指出了钢和混凝土之间的天然亲和力:它们具有相似的热膨胀特性,而混凝土的碱度可以帮助抑制生锈。但是,仍然缺乏关于它们的综合品质的常识,例如,与阳光有关的温度变化方面的常识。
  用于混凝土加固的许多替代材料,例如不锈钢,铝青铜和纤维聚合物复合材料,尚未得到广泛使用。普通钢加固的可承受性对开发人员具有吸引力。但是许多计划者和开发者没有考虑到维护,修理或更换的额外费用。有一些可以解决钢腐蚀问题的技术,例如阴极保护,其中整个结构都与防锈电流相连。还有一些有趣的新方法可以通过电气或声学手段监测腐蚀。另一选择是用防锈化合物处理混凝土,尽管这些可能有毒且不适用于建筑物。有几种新的无毒抑制剂,包括从竹子中提取的化合物和细菌衍生的“生物分子”。然而,从根本上讲,这些发展都无法解决固有的问题,即将钢放入混凝土中会破坏其潜在的巨大耐久性。


废弃混凝土建筑对环境造成不必要影响


  如果对这些混凝土建筑进行重建,这将对地球有严重的影响。在汽车和燃煤电厂之后,混凝土是造成二氧化碳排放量第三大的因素。仅水泥制造业就占全球CO2排放量的5%。混凝土还占建筑和拆除废物的最大比例,约占所有垃圾填埋场废物的三分之一。回收混凝土既困难又昂贵,降低其强度并可能催化化学反应,从而加速腐烂。世界需要减少其混凝土产量,但是如果不建造更长久的结构,这将是不可能的。
  在最近的一篇论文中,我建议钢筋混凝土的广泛接受可能是一种传统的,占主导地位且最终具有破坏性的惰性物质观点的表达。但是钢筋混凝土并不是真正惰性的。混凝土通常被认为是石头般的整体整体材料。实际上,它是由熟石灰石,黏土状材料和各种岩石或沙质骨料组成的复杂混合物。石灰石本身是由贝壳和珊瑚组成的沉积岩,其形成受许多生物,地质和气候因素的影响。这意味着,混凝土结构,尽管具有石头般的表面质感,实际上是由被岩石磨碎的海洋生物的骨骼构成的。这些海洋生物的生存,死亡和形成石灰石需要数亿年的时间。这个时间尺度与当代建筑的寿命形成鲜明对比。钢铁通常也被认为是惰性的和有弹性的。“铁器时代”之类的术语暗示着古老的耐用性,尽管“铁器时代”的人工制品相对较少,因为它们会生锈。如果可见建筑用钢,则可以对其进行维护-例如,当悉尼海港大桥反复涂漆和重新涂漆时。但是,当嵌入混凝土中时,钢是隐藏的,但却是秘密活动的。水分通过成千上万的细小裂纹进入,从而产生电化学反应。钢筋的一端成为阳极,另一端成为阴极,形成一个“电池”,该电池为铁转化成铁锈提供了动力。铁锈可使钢筋膨胀至其尺寸的四倍,从而扩大裂缝并迫使混凝土在称为剥落的过程中破裂,剥落过程被广泛称为“混凝土癌”。
  我建议大家需要改变思维方式,以将混凝土和钢材识别为充满活力的活性材料。这不是改变任何事实的情况,而是改变大家对这些事实的理解和行动的方向。避免浪费,污染和不必要的重建将需要超越纪律的时间思考,这对于建筑业尤其如此。过去崩溃的文明向大家展示了短期思维的后果。大家应该将重点放在经受时间考验的建筑上,以免最终导致笨拙,废弃的文物比复活节岛的雕像更不适合其原始用途。


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