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高碱混凝土 建筑物杀手

1998-05-21 来源:光明日报 本报记者 林英 我有话说

混凝土是现代建筑的基本材料,在使用混凝土时,人们普遍注意的是高强度、高标号,很少有人强调它的含碱量问题。但一系列触目惊心的事实表明:高碱混凝土对建筑物造成的损坏,已开始影响人们的生活……

混凝土是现代建筑的基本材料,在使用混凝土时,人们普遍注意的是高强度、高标号,很少有人强调它的含碱量问题。但是在中国工程院最近举行的一次研讨会上,化工、冶金与材料工程学部的几位院士以大量的事例与研究报告说明,高碱混凝土使建筑物出现开裂破坏,缩短使用寿命。

专家们提供的事例触目惊心∶

北京市的三元立交桥建成于1984年,在八十年代末已发现开裂,目前盖梁及桥台开裂十分严重,裂缝宽度最大已达1.4厘米,不得不采取措施将桥墩扩大以支撑悬臂盖梁。三元桥的水泥用量每立方米约300至400公斤,使用北京地区含碱较高的砾石做集料,施工中为了防冻和缩短凝固时间,又掺入了防冻剂和早强剂,使部分混凝土中的碱含量高达每立方米15公斤。碱与混凝土骨料中的某些成分发生反应,从而导致混凝土的膨胀开裂与破坏,专家们把这种反应叫做碱集料反应。

1982年至1984年由北京某构件厂生产的预应力钢筋混凝土铁路桥梁188孔,用于山东兖石线上。1991年调查了183孔,其中无裂缝的仅6孔,裂缝宽度一般在0.2至0.4毫米之间,最大的达0.7毫米。预制构件系采用高碱纯硅酸盐水泥,混凝土的碱含量约每立方米6.5公斤,虽然强度非常高,但仍然开裂严重。用北京地区的碱活性集料与高碱水泥生产的预制构件在河北的京秦线、陕西三原铁路工务段和江西景德镇的铁路桥梁使用破坏同样严重。同时生产的铁路轨枕用于北京站、上海站、贵州贵阳站、江苏镇江站也是同样结果。

山东潍坊机场建于1984年,混凝土的碱含量约每立方米3.9公斤。九十年代初调查,开裂的跑道达33.3%。在实验室仔细鉴定证明,该机场主要为碱碳酸盐反应引起的破坏。

专家们指出,引起混凝土破坏的原因还有设计不当、施工质量差、化学腐蚀、地基沉陷、超负荷使用等。但碱集料反应是内因,造成的破坏范围大、损失重,开裂后将诱发其他诸多破坏因素,且难以阻止其继续发展。如果进行修复加固,其费用约是原造价的3倍。因而有人把碱集料反应称为钢筋混凝土的癌症。

我国科学家10年前即发现了碱集料反应对建筑物的破坏,工程院院士、南京化工大学教授唐明述先生对此进行了大量的调查研究工作。但是高碱水泥和碱活性集料却一直充斥着建筑业。原因何在?专家们分析说,首先是食碱粘土、砂石料在我国普遍分布,北方地区尤其严重。其次是建筑施工中追求高强度和高性能混凝土,使单位混凝土的水泥用量增加,混凝土中来自水泥的碱系数超过了每立方米3公斤的安全碱含量。大量早强剂、防冻剂的使用又大大促进了碱集料反应的发生发展。其三是国家没有关于防止碱集料反应的有关规定,建筑商只注意工程速度,并不对建筑物的使用寿命负责。还有些人为了降低造价,明知水泥碱性过高会影响建筑物寿命,也不愿增加成本去购买低碱水泥(低碱和高碱水泥每吨相差50至100元)。

专家们指出,目前我国混凝土的用量每年高达15至20亿吨,已建设或即将兴建的世界一流大型混凝土工程日益增多。提高混凝土质量,延长建筑物的寿命已是刻不容缓的事情。专家们建议:第一,国家应制定相应的法律法规,规定建筑者必须保证建筑物的耐久性。同时修改完善标准规范,制定准确可行的防止碱集料反应的鉴定标准、检验方法等技术规范,并将砂石材料中有关碱集料反应的标准上升为各行业的国家标准。严格限制含碱外加剂的应用,大力开发和推广无氯无碱外加剂。第二,大幅度增加低碱水泥的产量,对于低碱水泥厂给予政策上的支持,同时支持众多的高碱水泥厂进行改造,生产混合水泥。第三,建立现代化采石场,对所供应的集料要有详细的勘测资料及日常检测,以保证大型重要工程使用无碱活性集料。第四,加强宣传教育,使各级领导和工程技术人员了解碱集料反应对建筑物的危害,避免因追求献礼工程、限期工程而忽视混凝土的质量。要让使用者和建筑者都把保证建筑物的长期寿命列为最重要的目标。

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