審視混凝土工程“短命”危機—訪唐明述院士
混凝土已成為目前工程建設匯總應用最廣泛、使用量最大的建筑材料。然而記者從不久前召開的第十二屆國際混凝土堿集料反應會議上獲悉,曾在西方發(fā)達國家普遍出現(xiàn)的混凝土工程“短命”現(xiàn)象,已經(jīng)在我國悄然出現(xiàn):山東、河北的一些機場,原來準備使用30年的跑道不到10年就出現(xiàn)了二三十厘米深的裂縫;本該有15年壽命的瀝青混凝土路面,不少地方1到3年就已損壞……工程維修、重建費用令人觸目。為此,記者采訪了長期從事混凝土耐久性研究的中國工程院院士沒、南京工業(yè)大學唐明述教授。
記者:混凝土工程的耐久性現(xiàn)況究竟如何?
唐明述:根據(jù)美國土木工程學會的有關統(tǒng)計資料,美國混凝土基礎工程中29%的橋梁有問題,1/3道路質(zhì)量不好,每年用于維修的費用高達750億美元。一些大壩、橋梁、公路和奧林匹克運動場的損壞情況,令人痛心。
我國是水泥混凝土使用大國,2003年我國水泥產(chǎn)量達到8.62億噸,占世界水泥總量的近1/2,而伴隨我國大規(guī)?;A設施建設的進一步發(fā)展,水泥消費量在未來十幾年很有可能會超過12億噸,向世界總量的2/3逼近。因此,有效解決混凝土耐久性問題尤顯重要。
記者:如何才能有效延長混凝土壽命?
唐明述:從我國的施工實際看,影響混凝土壽命的因素是鋼筋銹蝕、堿集料反應、凍融破壞、硫酸鹽腐蝕等。其中堿集料反應被工程界喻為“混凝土癌癥“。它是指混凝土中的堿、環(huán)境中可能滲入的堿與混凝土集料(砂石)中的堿活性礦物成分,在混凝土固化后緩慢發(fā)生化學反應,產(chǎn)生的膠凝物質(zhì)因吸收水份后發(fā)生膨脹,最終導致混凝土建筑從內(nèi)向外延伸開裂和損毀。自1940年首例因堿損毀報道問世以來,已先后在全球眾多國家和地區(qū)發(fā)現(xiàn)類似的實例。如加拿大為維護和修復一座遭受堿集料反應破壞的25米高大壩,累計費用就高達15億加元(約合100億元人民幣)。
最早發(fā)現(xiàn)堿集料反應破壞的美國,已采用低堿水泥并加入有一定規(guī)范要求的粉煤灰、礦渣和硅灰。而其他破壞因素,可以通過技術(shù)解決。例如要解決我國東北、西北、華北地區(qū)冬季氣溫偏低、可達零下40攝氏度的凍融破壞問題,只需在混凝土施工中加入引氣劑使含氣量達到4-6%,就能大大提高抗凍性防止凍融破壞。
記者:切實解決混凝土短命現(xiàn)象的關鍵何在?
唐明述:國外現(xiàn)已明確了混凝土建筑物的使用年限及其設計標準,如橋梁應按120年設計,路面應使用40年。而我國相對較為缺乏這方面的規(guī)定。從我國的施工實際看,要解決類似問題,關鍵在于提高各方的重視度,并切實加大資金和技術(shù)投入。特別是要改變當前建筑業(yè)單純追求加快施工速度和壓低工程造價的片面行為;同時制定相應的法律法規(guī),迫使建設單位和施工單位從施工工藝、技術(shù)、投入等方面有效提高混凝土工程的耐久性。這需要政府、企業(yè)和科技工作者、社會科學家的共同努力。
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