钢筋混凝土的问题

意见：本身，混凝土是一种非常耐用的施工材料。世界上最大的未成日混凝土圆顶罗马的宏伟万神殿，在近1,900年后处于出色状态。然而，来自上世纪的许多具体结构 - 桥梁，高速公路和建筑物 - 正在摇摇欲坠。建造了本世纪的许多混凝土结构将在其结束前已经过时。

鉴于古代结构的生存，这似乎很好奇。临界差异是现代使用钢筋，称为钢筋，隐藏在混凝土内。钢铁主要由铁，铁的不可替代性能之一是它的生锈。这破坏了混凝土结构的耐用性，以难以检测和昂贵来修复。

虽然修理可能是合理的，以保持标志性的20世纪建筑物的建筑遗产，例如由钢筋混凝土用户设计的那些，如Frank Lloyd Wright，这是可疑的，这对于绝大多数结构来说，这将是负担得起的或可取的。作家罗伯特汇总在他的书籍混凝土星球上估计，在美国的混凝土基础设施的修复和重建成本将在数万亿美元中 - 未来几代支付。

钢铁强化是19世纪的戏剧性创新。钢筋增加了强度，允许产生长，悬臂的结构和更薄，较低的板坯。它加速了施工时间，因为倒入这种板坯需要较少的混凝土。

在20世纪初，在20世纪初通过混合行业推动的这些品质，并在20世纪初推动，导致其巨大的普及。

钢筋混凝土竞争更耐用的建筑技术，如钢架或传统砖和砂浆。在世界各地，它已经取代了泥浆砖和夯土的环境敏感，低碳选项 - 历史实践也可能更耐用。

20世纪初的工程师认为钢筋混凝土结构将持续很长时间 - 也许是1000年。实际上，他们的寿命更像50-100岁，有时少。建筑规范和政策通常要求建筑物在几十年中生存，但恶化可以在10年内开始。

许多工程师和建筑师指出钢和混凝土之间的自然关节：它们具有类似的热膨胀特性，混凝土的碱度可以帮助抑制生锈。但仍然缺乏关于他们的复合品质的知识 - 例如，关于温度的太阳曝光相关变化。

尚未广泛使用混凝土加固 - 如不锈钢，铝青铜和纤维 - 聚合物复合材料的许多替代材料。普通钢筋加固的负担能力对开发人员具有吸引力。但许多策划者和开发人员未能考虑维护，维修或更换的扩展成本。

有技术可以解决钢腐蚀的问题，例如阴极保护，其中整个结构连接到锈蚀耐压电流。还有有趣的新方法来监控腐蚀，电气或声法映射。

另一种选择是用抑制锈蚀化合物对待混凝土，尽管这些可能是毒性和不适合建筑物的。有几种新的无毒抑制剂，包括从竹子和细菌衍生的“生物分子”中提取的化合物。

然而，从根本上讲，这些发展都不能解决将钢在混凝土内部损失其潜在的耐用性。

这对地球有严重的影响。混凝土是汽车和燃煤发电厂后的二氧化碳排放的第三大贡献者。单独的水泥制造负责全局二氧化碳排放量的大约5％。混凝土还占施工和拆迁浪费的最大比例，占所有垃圾填埋场的三分之一。

回收混凝土难以且昂贵，降低其强度，并可催化加速衰减的化学反应。世界需要减少其混凝土的生产，但如果没有建立更长持久的结构，这将是不可能的。

在最近的一篇论文中，我建议钢筋混凝土的广泛接受可能是传统，主导和最终破坏性的物质视图的表达。但钢筋混凝土并不真正惰性。

混凝土通常被认为是石质，整体和均匀的材料。事实上，它是一种复杂的熟石灰石，粘土材料和各种各样的岩石或砂质聚集体。石灰石本身是由贝壳和珊瑚组成的沉积岩，其形成受到许多生物，地质和气候因素的影响。

这意味着，对于所有石头状肤质品质，具体结构实际上是由岩石的海洋生物的骷髅制成。这些海洋生物占用，死亡和形成石灰岩，需要数百万百万年。这种时间刻度与当代建筑的生活跨度呈现。

钢铁往往被认为是惰性的和弹性。诸如“铁时代”的术语表明了古老的耐用性，尽管铁时代人工制品恰恰相容，因为它们生锈了。如果可见施工钢，则可以维护 - 例如，当悉尼港桥反复涂上和重新绘制时。

但是，当嵌入混凝土时，钢被隐藏但暗中活跃。进入数以千计的微小裂缝的水分产生电化学反应。钢筋的一端成为阳极和另一个阴极，形成一个“电池”，该电池为铁转化为锈蚀。锈病可以扩展钢筋，其尺寸高达四倍，扩大裂缝并​​强迫混凝土在一个名为剥落，更广泛称为“混凝土癌症”的过程中裂缝。

我建议我们需要改变我们的思想，以识别混凝土和钢材作为充满活力和积极的材料。这不是改变任何事实的案例，而是重新定位我们如何理解和行动这些事实。避免浪费，污染和不必要的重建将需要超越纪律的时间概念，这尤其适用于建筑和建筑行业。

过去的崩溃文明向我们展示了短期思维的后果。我们应该专注于建立经受时间考验的建筑结构 - 以免我们最终得到困境，不遗余力的人工制品比复活节岛的雕像不适合他们的原始目的。

Guy Keulemans是一位助理讲师，艺术＆amp; 设计研究，UNSW。 这个意见片是在谈话中发表的。