建筑腐蝕、耐久性與國民經濟基礎設施是一個國家的經濟命脈,是國家堅持可持續發展的依托,并作為一個國家社會發展程度和人民生活水平的標志。但基礎設施耐久性低所帶來的巨大經濟損失和附加的修復工程,卻往往被人們所忽視。近年來,隨著“建筑長壽命”和“百年建筑”的提出,配套建材高耐久性的需求日益凸顯。因此環境對建筑材料制品的腐蝕性及其使用壽命成為建筑師和社會極為關注的問題。確定建筑物的耐久性是一個極為復雜的課題,首先需要開展建材及構件環境試驗和耐久性評價,進而建立系統的建筑材料及構件環境適應性評價標準體系,才能真正實現建材和建筑長壽命及建筑安全性。
開展建材環境試驗和腐蝕數據積累
工業發達國家從上世紀初開始建設各類環境的腐蝕試驗站,已有上百年的歷史。國際上先后出現了多個環境材料腐蝕試驗中心,進行長期的材料腐蝕數據積累、組建數據共享網絡系統、開展自然環境中材料腐蝕規律性和腐蝕產物對自然環境污染的影響研究。以美國為例,通過材料在本土自然環境中的長期暴露試驗(大氣 25 ~ 35 年、海水 20 ~ 25 年、土壤 40 ~ 45 年)和系統的研究,積累了大量的環境腐蝕數據。我國材料自然環境(大氣、海水、土壤)腐蝕試驗開始于本世紀 50 年代中期,經過眾多腐蝕界前輩和工作者的不懈努力,目前已經建立了完善的材料自然環境腐蝕站網平臺,進行了我國常用材料自然環境中長期、系統的腐蝕試驗研究。其中,建筑材料的腐蝕投樣工作由我們團隊承擔,并結合國家其它科研項目,積極圍繞建材領域開展建材環境腐蝕材料投試與數據積累工作。先后投試了砂漿、混凝土、鋼筋混凝土、防水材料、建筑涂料、建筑門窗系統、隔熱墻材和功能裝飾一體化板等多種建材產品,積累了大量建筑材料在我國典型環境中的腐蝕數據,建立了評價指標體系和建筑材料腐蝕數據庫;并結合示范實驗房屋建設,綜合評價建材及構件的環境適應性。
致力于建材環境試驗方法研究
我國地域廣闊,環境條件多樣,對材料腐蝕耐久性影響因素眾多,如太陽輻照、溫度、濕度、降雨量、腐蝕污染物等,這些環境因素相互影響、協同作用,將加速材料腐蝕。然而,現有的環境試驗方法多是針對基礎材料的,對建筑材料及構件的研究較少,且方法單一。而建筑構件的環境失效不是材料失效的簡單疊加,建筑構件與環境的作用不僅包含了建筑材料與環境的作用,而且還包含材料之間的相互影響和構件裝配方式與環境因素的協同效應。因此建筑構件的環境失效問題往往更為復雜。因此,本團隊針對不同環境特點和建筑產品特性,建立了系列建筑材料及構件復合環境試驗新方法,實現了建筑材料及構件在城市污染大氣,強輻照濕熱環境,寒冷、寒溫、干熱地區,冬季有凍雨地區,海洋大氣環境下的環境適應性評價。并首次嘗試針對建筑裝飾涂層產品對我國大氣環境進行腐蝕性分級,采用自然環境試驗和人工加速試驗相結合的方法評價建筑裝飾涂層的耐久性,實現建筑裝飾涂層耐久性分級。
致力于建材環境適應性評價標準體系建設
基于以上研究基礎,開展了建筑材料及構件環境試驗方法和耐久性評價標準研究,成立了建材行業建筑構件及材料環境條件與環境試驗標委會,制定了典型建材及構件自然環境試驗方法標準,建材及構件人工加速(單一環境、復合環境)試驗方法標準,以及典型建材及構件耐久性試驗與分級方法標準,初步建立了建筑材料及構件環境適應性評價標準體系。我們將通過后續的研究,豐富試驗方法和評價技術,以形成完善的建材及構件環境適應性評價標準體系。
展望未來、迎接挑戰
對于傳統建材,我們已經開展了大量的試驗研究工作,并初步建立了相應的評價方法和標準體系。但我國制造強國戰略的實施,新型建筑材料的研究和應用也在快速發展,如高性能鋼結構、特種水泥、特種玻璃、先進功能材料、結構 - 功能一體化建材、先進復合材料、裝配式建筑等。雖然從十三五開始,我們已經開始圍繞對建筑節能和室內環境改善作用明顯的功能型建材產品開展環境試驗和耐久性評價技術研究,但這還遠遠不夠。一方面要深入研究功能型建材產品的環境適應性評價技術,另一方面要針對其它新型建筑材料開展研究,為新材料和新產品的研發和應用提供支持。
此外,隨著國家“一帶一路”建設戰略的提出,中國企業積極投身一帶一路建設,相關產品大量應用于一帶一路建設工程。但一帶一路沿線環境多樣,與我國自然環境迥異,我們輸出的建材產品在當地特殊環境和在長線工程多變環境下的腐蝕老化和耐久性問題亦不容忽視。因此非常有必要研究建材產品在一帶一路沿線特殊環境的耐久性及環境適應性評價技術和方法,并制定相關評價方法標準,為中國企業“走出去”,以及相關產品在“一帶一路”沿線國家和地區的安全應用服務。
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