前言:最近有一位名叫“老黄”的名人说:
目前钢筋混凝土房屋一般寿命为40-50年,而钢结构房屋寿命可超过100年。提高建筑钢材标准钢结构住宅和混凝土,推广使用钢结构,不仅可以充分利用我国现有的钢材产能,还可以大大提高房屋质量,延长房屋寿命。长远来看,还可以形成废钢炼钢的循环经济,对抗震减灾也大有裨益,一举两得。
我想很多专业人士和我一样困惑,难道混凝土的“寿命”不是比钢结构短吗?
混凝土的寿命是多少?
混凝土本身的寿命几乎是无限的,但这只是理想,距离现实还很远。
混凝土(结构上一般采用钢筋混凝土)是由硅酸盐水泥、石骨料和钢骨架混合而成。水泥水化后形成晶格,将石骨料包裹起来,形成刚体。这种结构与天然石材几乎相同,抗压能力强,但抗拉能力弱。钢筋混凝土中的钢骨架抗拉强度很高,可以与原混凝土共同承担拉、压荷载,综合性能好,因此在实际房屋及市政工程项目中经常使用。
混凝土本身的寿命与天然硅酸盐石相当。众所周知,自然界的山岩寿命以亿万年为单位。如果保护得当,混凝土本身也可以达到这一水平,例如博物馆中的标本或古埃及沙漠金字塔内的人造石头。图 1 显示了罗马混凝土构件
图1
作者于2007年参观了埃及金字塔
图2 风化混凝土
对于钢筋混凝土,还必须关注钢筋的寿命。钢筋的抗拉强度是现代建筑不可缺少的一部分,但在潮湿或腐蚀环境中也非常容易被氧化腐蚀。混凝土内部一般在开始时呈碱性,但在空气中二氧化碳的作用下,混凝土的抗拉值会慢慢降低,变成酸性。这个过程会生成固体碳酸钙等物质,使混凝土本身的强度增加钢结构住宅和混凝土,但对钢筋的抗腐蚀性能极为不利。如果混凝土保护层不够厚、不够密,那么在混凝土本身完好的情况下,钢筋就会被腐蚀,失去抗拉强度,也会造成钢筋混凝土构件的破坏,房屋建筑、市政工程的倒塌。其实,这就是钢筋混凝土建筑的实际结构寿命。
图3 某工程钢筋锈蚀图
混凝土保护层厚度是决定建筑物本身设计寿命的关键因素之一。这就是为什么如果我们的混凝土规范中规定的设计使用年限是100年(这里仅指耐久性),混凝土保护层需要按设计使用年限50年的1.4倍考虑。如果早期的摩天大楼、纪念碑等混凝土建筑,一般结构裕度大,混凝土层厚,由于建造成本高,所以到今天仍然很坚固,但对于现代建筑来说就很难说了。经常有钢筋混凝土建筑和市政工程偷工减料,几十年甚至十几年就倒塌了。
关于我国钢结构的耐久性,相信大家都非常清楚,锈迹斑斑的钢结构随处可见。。。
我多年来一直呼吁,我国房屋设计要按照70年使用年限,让群众购买的房屋产权和设计使用年限相一致。否则,超出原设计使用年限的20年安全责任谁来承担?理论上50年后要进行安全鉴定,鉴定费用、维修费用如何处理?
我一直坚信,只要混凝土结构设计、施工、维护正常,百年老楼不是梦。我也一直坚信,这也是钢结构在住宅建筑中慢慢应用的原因之一。普通人眼光雪亮,总觉得钢结构的耐久性不如混凝土。事实也是如此。