有了它，混凝土建筑能“长命百岁”吗？ - 贸易统计

有了它，混凝土建筑能“长命百岁”吗？

2017/4/17 17:14:28　来源:中国产业发展研究网　【字体：大中小】【收藏本页】【打印】【关闭】

核心提示：在不少人的概念中，建筑建得越结实，它的使用寿命就应该越长，但人们往往会看到这样的“悖论”——经常有按照“百年工程”设计的建筑物在服役一段时间后,出现保护层剥落、钢筋锈蚀等现象。

在不少人的概念中，建筑建得越结实，它的使用寿命就应该越长，但人们往往会看到这样的“悖论”——经常有按照“百年工程”设计的建筑物在服役一段时间后,出现保护层剥落、钢筋锈蚀等现象。
工程结构的服役行为和寿命与混凝土耐久性能优劣直接相关，但困扰工程界的另一大难点是混凝土耐久性评价及寿命评估方法。
12位科研人员在努力15年后，终于迎来丰收的果实。
今年3月，国际上混凝土结构学术权威机构之一——有着70年历史的国际材料与结构研究实验联合会(RILEM)，正式在全世界范围内发布“环境与荷载因素耦合作用下混凝土耐久性测试方法”。这个有点拗口的名称，是首个获得国际认可的混凝土耐久性测试方法，这也是来自中国的世界首个混凝土耐久性推荐规范。
美国国家工程院、中国工程院、印度工程院三院院士夏苏鲁教授曾这样评价，在环境因素和机械应力的多因素耦合作用方面，该方法解决了具有挑战性的科学难题。
中国建筑材料科学研究总院(以下简称建材总院)院长、RILEM技术委员会首个中国大陆主席姚燕说，规范提出了荷载与典型环境下混凝土的耐久性评价与寿命评估方法，这将为混凝土结构的前期耐久性设计及后期寿命评估提供重要支撑。通俗地说，将为百年工程护航。
千亿工程缺乏有效耐久性评价方法
混凝土是世界最大宗建筑材料，因为结合了钢筋与混凝土的诸多优点,加上造价较低, 钢筋混凝土成为目前土木工程结构设计中的首选形式,被广泛用于公路、桥梁、机场、轨道交通、水利设施、海洋工程等领域。
但从世界范围来看，在不少环境条件下，混凝土材料并不像当初设想的那样耐久,一些混凝土桥梁在服役约三四十年后，出现了一系列影响桥梁耐久性的现象, 如混凝土大面积开裂、表面剥落、保护层开裂、钢筋生锈等问题。
相关资料显示，因混凝土耐久性问题丧失使用功能，全世界每年用于工程修复和重建费用高达数千亿美元。
随着混凝土工程的设计理论、材料性能及施工水平的不断进步，工程设计寿命也不断延长，但在恶劣的自然环境与长期存在的力学荷载的双重考验下，工程能否达到设计寿命，亟须建立相关的评估模型进行预测。
客观耐久性测试方法成业界难题
“多方一致认同，氯盐环境中氯离子侵蚀引起的钢筋腐蚀和寒冷地区冻融循环作用，是造成混凝土耐久性劣化的最主要因素。”建材总院博士王振地说，破坏混凝土的因素多达9类，或者更多，包括钢筋锈蚀、冻融循环、碳化、化学腐蚀、干湿循环等，协同作用造成的破坏会产生叠加效应，其破坏速度和程度远大于单一因素作用。但到目前为止，这种耦合作用被普遍地忽略。
基于单一环境因素的耐久性评价和寿命预测方法听起来保守安全，但模型输入参量大多采用现有规范中的建议值，缺少大量数据的总结和分析;重要性能参数与混凝土实际服役时间的关联性研究也不足，这种方法的弊端是让混凝土结构在服役时存在达不到设计年限、提前破坏的风险。
比如，前些年北京西直门北立交桥改造时，包括来自建材总院的多名专家为该桥破坏原因“会诊”，给出的结论之一是混凝土冻融破坏加氯盐破坏。
王振地解释说，混凝土冻融破坏是寒冷地区混凝土工程最常见的病害之一，主要原因是混凝土孔隙中的水，在冻融循环作用下，形成冻胀压力和渗透压力联合作用的疲劳应力。当经过反复多次的冻融循环以后，损伤逐步积累不断扩大，发展成互相连通的裂纹，最后导致混凝土强度逐步降低，甚至完全丧失。
不幸的是，北京在冬天要经历多次冻融循环，因此建筑会开裂、剥落、缺损等，尤其冬天雪后或者结冰后撒盐，氯盐加剧了对混凝土工程的破坏。
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