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上世紀混凝土建筑正在崩潰,后續問題值得思考

編輯:華偉銀凱   發布時間:2020-2-27?

  新南威爾士大學副講師蓋伊·庫勒曼斯(Guy Keulemans)寫道,我們應該專注于經受時間考驗的建筑。就其本身而言,混凝土是一種非常耐用的建筑材料。羅馬宏偉的萬神殿是世界上最大的非鋼筋混凝土穹頂,經過將近1900年的發展,其狀況極為優越。然而,上個世紀的許多混凝土結構(橋梁,公路和建筑物)正在崩潰。本世紀之前建造的許多混凝土結構將在其終結之前被淘汰。考慮到古代建筑的生存,這似乎很奇怪。關鍵的區別是隱藏在混凝土中的鋼筋的現代用途,即鋼筋。


鋼筋混凝土建筑


  鋼主要由鐵制成,鐵不可改變的特性之一就是生銹。這以難以檢測且修復成本高的方式破壞了混凝土結構的耐久性。盡管維修是合理的做法,以保留20世紀標志性建筑的建筑遺產,例如由像Frank Floyd Wright這樣的鋼筋土混凝土用戶設計的建筑,但對于絕大多數建筑物而言,這是否負擔得起還是令人懷疑。作家羅伯特·庫蘭(Robert Courland)在他的《混凝土星球》一書中估計,僅在美國,混凝土基礎設施的維修和重建費用將達到數萬億美元,并由后代承擔。
  在20世紀初期,混凝土行業積極,有時是不切實際的推動了這些品質,從而導致了它的廣泛普及。鋼筋混凝土與更耐用的建筑技術(例如鋼框架或傳統的磚和砂漿)競爭。在世界范圍內,它已經取代了對環境敏感的低碳選擇,如泥磚和夯土,這些歷史做法也可能更持久。20世紀初的工程師認為鋼筋混凝土結構將持續很長的時間-可能長達1000年。實際上,它們的壽命更像是50-100年,有時甚至更短。建筑法規和政策通常要求建筑物要生存數十年,但惡化可能僅需10年即可開始。許多工程師和建筑師指出了鋼和混凝土之間的天然親和力:它們具有相似的熱膨脹特性,而混凝土的堿度可以幫助抑制生銹。但是,仍然缺乏關于它們的綜合品質的知識,例如,與陽光有關的溫度變化方面的知識。
  用于混凝土加固的許多替代材料,例如不銹鋼,鋁青銅和纖維聚合物復合材料,尚未得到廣泛使用。普通鋼加固的可承受性對開發人員具有吸引力。但是許多計劃者和開發者沒有考慮到維護,修理或更換的額外費用。有一些可以解決鋼腐蝕問題的技術,例如陰極保護,其中整個結構都與防銹電流相連。還有一些有趣的新方法可以通過電氣或聲學手段監測腐蝕。另一選擇是用防銹化合物處理混凝土,盡管這些可能有毒且不適用于建筑物。有幾種新的無毒抑制劑,包括從竹子中提取的化合物和細菌衍生的“生物分子”。然而,從根本上講,這些發展都無法解決固有的問題,即將鋼放入混凝土中會破壞其潛在的巨大耐久性。


廢棄混凝土建筑對環境造成不必要影響


  如果對這些混凝土建筑進行重建,這將對地球有嚴重的影響。在汽車和燃煤電廠之后,混凝土是造成二氧化碳排放量第三大的因素。僅水泥制造業就占全球CO2排放量的5%。混凝土還占建筑和拆除廢物的最大比例,約占所有垃圾填埋場廢物的三分之一。回收混凝土既困難又昂貴,降低其強度并可能催化化學反應,從而加速腐爛。世界需要減少其混凝土產量,但是如果不建造更長久的結構,這將是不可能的。
  在最近的一篇論文中,我建議鋼筋混凝土的廣泛接受可能是一種傳統的,占主導地位且最終具有破壞性的惰性物質觀點的表達。但是鋼筋混凝土并不是真正惰性的。混凝土通常被認為是石頭般的整體整體材料。實際上,它是由熟石灰石,黏土狀材料和各種巖石或沙質骨料組成的復雜混合物。石灰石本身是由貝殼和珊瑚組成的沉積巖,其形成受許多生物,地質和氣候因素的影響。這意味著,混凝土結構,盡管具有石頭般的表面質感,實際上是由被巖石磨碎的海洋生物的骨骼構成的。這些海洋生物的生存,死亡和形成石灰石需要數億年的時間。這個時間尺度與當代建筑的壽命形成鮮明對比。鋼鐵通常也被認為是惰性的和有彈性的。“鐵器時代”之類的術語暗示著古老的耐用性,盡管“鐵器時代”的人工制品相對較少,因為它們會生銹。如果可見建筑用鋼,則可以對其進行維護-例如,當悉尼海港大橋反復涂漆和重新涂漆時。但是,當嵌入混凝土中時,鋼是隱藏的,但卻是秘密活動的。水分通過成千上萬的細小裂紋進入,從而產生電化學反應。鋼筋的一端成為陽極,另一端成為陰極,形成一個“電池”,該電池為鐵轉化成鐵銹提供了動力。鐵銹可使鋼筋膨脹至其尺寸的四倍,從而擴大裂縫并迫使混凝土在稱為剝落的過程中破裂,剝落過程被廣泛稱為“混凝土癌”。
  我建議我們需要改變思維方式,以將混凝土和鋼材識別為充滿活力的活性材料。這不是改變任何事實的情況,而是改變我們對這些事實的理解和行動的方向。避免浪費,污染和不必要的重建將需要超越紀律的時間思考,這對于建筑業尤其如此。過去崩潰的文明向我們展示了短期思維的后果。我們應該將重點放在經受時間考驗的建筑上,以免最終導致笨拙,廢棄的文物比復活節島的雕像更不適合其原始用途。


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