- 房屋建筑耐久性及保障技术
- 王东林 何鸣 李原 徐雪萍
- 3249字
- 2020-08-26 15:53:31
1.2 房屋建筑耐久性对社会和经济发展的意义
1.2.1 房屋建筑耐久性关系到人民生活
衣食住行是老百姓的基本生活要素。对于中国的老百姓来讲,花其毕生储蓄买得一套住房就希望能够经久耐用,甚至能把房子作为遗产让儿女继承。但如果没有多长时间,刚买的房子就产生了各种各样的问题,例如结构设计问题,使得房屋沉陷,墙体裂纹;建材不合格问题,使得墙体脱落,跑冒漏水;施工质量问题,偷工减料,使得房屋经不起应有的承重等。这些问题不仅影响了人们的现时居住,而且对其他生活和工作都带来负面影响。大家要把很多精力用于处理这些问题上。更重要的是,如果这些隐患不能及时发现,还会出现房屋倒塌等安全事故,危及生命。
我们还应看到,改革开放以来,随着城镇住房制度改革的不断深化和城市化进程的加快,我国住宅建设一直保持着高速增长,城镇居民居住水平、居住质量和居住环境得到了明显改善,取得了举世瞩目的成就。但是,由于我国住宅生产方式粗放,产业化程度不高,加之规划、设计、建造、维护管理以及大量无序的拆迁等方面的原因,导致住宅平均寿命只有30年左右。这个30年不仅低于设计使用寿命,更是大大低于发达国家的住宅使用寿命。西方发达国家,建筑物的平均使用寿命大多超过50年,例如美国平均74年,英国平均超过130年。由此可以看出,衡量一个国家的人民生活状态和社会发展水平,建筑耐久性也是一个需要特别关注的方面。这里还要说一下学校教学楼建筑,从2013年起,我们针对北京中小学建筑进行了耐久性和安全性检测评估,发现现在北京的中小学建筑大都是20世纪80年代和90年代建起的建筑。由于环境的恶化,这些建筑的寿命已经缩短,到了需要加固的时期。孩子教育关系到千家万户,孩子所处学校的硬件设施好与坏也是家长十分关心的,就这点来看,房屋建筑耐久性对于人民生活也是非常有影响的。
1.2.2 房屋建筑耐久性影响企业发展
工厂厂房一般都处在对建筑结构和建筑材料腐蚀更为严重的环境中,因此对其耐久性也有着特殊要求。厂房的耐久性关键是建筑的耐腐蚀性。工厂车间的局部环境往往甚于外部环境,如气体、液体浓度更强烈,渗透性强且直接,更易造成厂房的严重腐蚀,这样直接的后果就是工厂不能正常生产,需要停工加以处理,从而耽误产品交付期,影响企业信誉,甚至还要赔付,加大企业成本。此外,处理腐蚀问题,还需要时间和投入,也是一笔额外成本,这些都要压缩企业利润空间,甚至出现负利润。更重要的是建筑腐蚀带来的安全问题,导致厂房倒塌,威胁工人生命,从这个意义上来说,重视建筑耐久性是非常必要的。
1.2.3 保障房屋建筑耐久性有利于经济和社会的持续健康发展
重视房屋建筑耐久性是可持续发展的需要。
例如房屋建筑混凝土所需的水泥、砂、石等原材料的生产均需大量消耗国土资源并破坏植被与河床,水泥生产排放的二氧化碳已占人类活动排放总量的1/5~1/6,而我国排放的二氧化碳量已居世界第二。我国现在每年生产5亿多吨水泥,与之相伴的是年耗20多亿立方米的砂石,长此以往实难以为继。延长建筑结构使用寿命意味着节约材料,而耐久的混凝土一般又应是水泥用量较低和矿物掺合料(工业废料)用量较高的混凝土,所以耐久的混凝土正适应环境保护的需要。我国人口众多,过去为及时解决居住需要和促进工业生产,建造过不少质量不高的民用房屋和工业厂房。结构设计虽然采用可靠度理论计算,实质上仅能满足安全可靠指标的要求,而对耐久性要求考虑不足,且由于忽视维修保养,现有建筑物老化现象相当严重。在我国的工业与民用建筑中,钢筋混凝土结构占有相当的比例,由于混凝土碳化和钢筋腐蚀引起的结构破坏问题非常严重。截至20世纪末,有近23.4亿平方米建筑物进入老龄期,处于提前退役的局面。20世纪50年代不少在混凝土中采用掺入氯化钙快速施工的建筑,损坏更为严重。近几年房屋开发中反映出的质量问题也很突出,不少新建好的商品房,未使用几年就需要修复,给国家造成极大浪费。近年来的工程调查表明,钢筋腐蚀已成为导致我国钢筋混凝土结构耐久性失效的主要原因之一。如青岛市一座大楼3年内因楼盖钢筋严重锈蚀导致结构失效,16层楼盖全部拆除;北京某旅馆使用2年,钢筋混凝土柱的纵向钢筋与箍筋均已锈蚀,箍筋截面损失率高达25%,最严重处箍筋断裂、保护层剥落。
发达国家总结建设经验,提出了“建筑全寿命周期成本观念”,就是将建筑的初始成本与运行维护成本综合考虑的优化问题。欧美发达国家20多年前就已开始在住宅建设中融入这一观念。初始成本是一次性的投入,而运行维护成本是长期的。有时初始投入宁可多些,使正常的维护运行成本降低,从算总账来看,还是合算的。显然,低运行维护成本的建筑具有综合的成本优势。随着我国住房相关政策的不断完善,我国居民在购房时将会越来越看重住宅的运行维护费用。以延长住宅使用寿命,降低资源、能源消耗和减轻环境负荷为基本出发点,在住宅的规划、设计、建造、使用、维护和拆除全寿命周期中,实施节能、节地、节水、节材和环境保护等措施,建设长寿命周期住宅。要制定住宅全寿命周期的资源环境评估体系,包括对住宅拆除后的材料利用的评估,全方位加强省地节能环保型住宅的建设。住宅要贯彻低碳、节能减排。包括材料拆除之后哪些能够使用,我们现在的建筑一拆除百分之百都是垃圾。日本、美国、住宅拆除以后,大致有50%以上的材料可以回收加工再利用,对于轻钢结构的住宅回收利用率更高。
实际上,一个长寿化建筑是社会实现可持续发展的重要标识,具体对一个城市来说也有着特殊意义,其对城市的历史和文化积淀,将会成为这座城市的标志性建筑;而对于开发商来说,为大众建设长久优良价值的建筑物,必将获得购房者的青睐,也会赢得更多更好的市场;对于居住者而言,可以实现自己拥有的房产具有更加长久的价值,不仅自己能够居住,还可以把这个财富留给下一代,所以说长寿住宅,会为社会、城市、开发商和居住者取得四方共赢的局面。
1.2.4 研究房屋建筑耐久性技术促进工程结构和材料科学发展
房屋建筑耐久性技术与建筑结构和建筑材料密切相关。特别是混凝土结构的耐久性一直是建筑耐久性的首要研究课题。通过开展对钢筋混凝土结构耐久性的研究,一方面能对已有的建筑结构物进行科学的耐久性评定和剩余寿命预测,以选择对其正确的处理方法;另一方面也可对新建工程项目进行耐久性设计与研究,揭示影响结构寿命的内部与外部因素,从而提高工程的设计水平和施工质量,确保混凝土结构生命全过程的正常工作。因此,它既有服务于服役结构的现实意义,又有指导待建结构进行耐久性设计的重要作用,同时,对于丰富和发展钢筋混凝土结构可靠度研究也具有一定的理论价值。
混凝土是工程中用量最多的建筑材料,也是最主要的结构材料,钢筋混凝土结构已成为世界上应用最为广泛的结构形式。我国每年消耗在混凝土结构上的费用为2000亿元以上。在人们的传统观念中,总是认为钢筋混凝土结构是由最为耐久的混凝土材料浇筑而成,虽然钢筋易腐蚀,但有混凝土保护层,钢筋也不会发生锈蚀,因此,对钢筋混凝土结构的使用寿命期望值也是很高的,从而忽视了钢筋混凝土结构的耐久性问题,对钢筋混凝土结构耐久性的研究相对滞后,为此付出了巨大代价。
我国是一个发展中国家,正在从事着为世界所瞩目的大规模基本建设,而我国财力有限,能源短缺,资源并不丰富,因此战略上要高瞻远瞩,有效地利用资金,节约能源。既要科学地设计出安全、适用、耐久的新建工程项目,还要充分地、合理地、安全地延续利用现有房屋资源和工程设施。因此,加强混凝土结构耐久性研究,提高设计质量,延长结构使用寿命,是摆在我们面前的一个很重要的现实课题和任务。
中冶建筑研究总院在全国首先提出了钢筋混凝土中钢筋腐蚀检测方法和仪器,并在1985年针对国家重点工程,位于山东海边的亚洲最大金矿——三山岛金矿的建筑物,研制出钢筋阻锈剂,首次使用于大型工程。经30年使用后检查效果良好,为房屋建筑耐久性技术的发展作出了贡献。
不仅如此,随着钢结构建筑的规模化、产业化发展,钢结构耐久性也日益得到重视。围绕钢结构耐久性存在的问题,不断地有新的研究成果出现,从而有力地促进了工程结构和材料技术的新发展。