建筑腐蝕、耐久性與國(guó)民經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)設(shè)施是一個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)命脈,是國(guó)家堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展的依托,并作為一個(gè)國(guó)家社會(huì)發(fā)展程度和人民生活水平的標(biāo)志。但基礎(chǔ)設(shè)施耐久性低所帶來(lái)的巨大經(jīng)濟(jì)損失和附加的修復(fù)工程,卻往往被人們所忽視。近年來(lái),隨著“建筑長(zhǎng)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(huán)境對(duì)建筑材料制品的腐蝕性及其使用壽命成為建筑師和社會(huì)極為關(guān)注的問(wèn)題。確定建筑物的耐久性是一個(gè)極為復(fù)雜的課題,首先需要開展建材及構(gòu)件環(huán)境試驗(yàn)和耐久性評(píng)價(jià),進(jìn)而建立系統(tǒng)的建筑材料及構(gòu)件環(huán)境適應(yīng)性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)體系,才能真正實(shí)現(xiàn)建材和建筑長(zhǎng)壽命及建筑安全性。
開展建材環(huán)境試驗(yàn)和腐蝕數(shù)據(jù)積累
工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家從上世紀(jì)初開始建設(shè)各類環(huán)境的腐蝕試驗(yàn)站,已有上百年的歷史。國(guó)際上先后出現(xiàn)了多個(gè)環(huán)境材料腐蝕試驗(yàn)中心,進(jìn)行長(zhǎng)期的材料腐蝕數(shù)據(jù)積累、組建數(shù)據(jù)共享網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、開展自然環(huán)境中材料腐蝕規(guī)律性和腐蝕產(chǎn)物對(duì)自然環(huán)境污染的影響研究。以美國(guó)為例,通過(guò)材料在本土自然環(huán)境中的長(zhǎng)期暴露試驗(yàn)(大氣 25 ~ 35 年、海水 20 ~ 25 年、土壤 40 ~ 45 年)和系統(tǒng)的研究,積累了大量的環(huán)境腐蝕數(shù)據(jù)。我國(guó)材料自然環(huán)境(大氣、海水、土壤)腐蝕試驗(yàn)開始于本世紀(jì) 50 年代中期,經(jīng)過(guò)眾多腐蝕界前輩和工作者的不懈努力,目前已經(jīng)建立了完善的材料自然環(huán)境腐蝕站網(wǎng)平臺(tái),進(jìn)行了我國(guó)常用材料自然環(huán)境中長(zhǎng)期、系統(tǒng)的腐蝕試驗(yàn)研究。其中,建筑材料的腐蝕投樣工作由我們團(tuán)隊(duì)承擔(dān),并結(jié)合國(guó)家其它科研項(xiàng)目,積極圍繞建材領(lǐng)域開展建材環(huán)境腐蝕材料投試與數(shù)據(jù)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(tǒng)、隔熱墻材和功能裝飾一體化板等多種建材產(chǎn)品,積累了大量建筑材料在我國(guó)典型環(huán)境中的腐蝕數(shù)據(jù),建立了評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和建筑材料腐蝕數(shù)據(jù)庫(kù);并結(jié)合示范實(shí)驗(yàn)房屋建設(shè),綜合評(píng)價(jià)建材及構(gòu)件的環(huán)境適應(yīng)性。
致力于建材環(huán)境試驗(yàn)方法研究
我國(guó)地域廣闊,環(huán)境條件多樣,對(duì)材料腐蝕耐久性影響因素眾多,如太陽(yáng)輻照、溫度、濕度、降雨量、腐蝕污染物等,這些環(huán)境因素相互影響、協(xié)同作用,將加速材料腐蝕。然而,現(xiàn)有的環(huán)境試驗(yàn)方法多是針對(duì)基礎(chǔ)材料的,對(duì)建筑材料及構(gòu)件的研究較少,且方法單一。而建筑構(gòu)件的環(huán)境失效不是材料失效的簡(jiǎn)單疊加,建筑構(gòu)件與環(huán)境的作用不僅包含了建筑材料與環(huán)境的作用,而且還包含材料之間的相互影響和構(gòu)件裝配方式與環(huán)境因素的協(xié)同效應(yīng)。因此建筑構(gòu)件的環(huán)境失效問(wèn)題往往更為復(fù)雜。因此,本團(tuán)隊(duì)針對(duì)不同環(huán)境特點(diǎn)和建筑產(chǎn)品特性,建立了系列建筑材料及構(gòu)件復(fù)合環(huán)境試驗(yàn)新方法,實(shí)現(xiàn)了建筑材料及構(gòu)件在城市污染大氣,強(qiáng)輻照濕熱環(huán)境,寒冷、寒溫、干熱地區(qū),冬季有凍雨地區(qū),海洋大氣環(huán)境下的環(huán)境適應(yīng)性評(píng)價(jià)。并首次嘗試針對(duì)建筑裝飾涂層產(chǎn)品對(duì)我國(guó)大氣環(huán)境進(jìn)行腐蝕性分級(jí),采用自然環(huán)境試驗(yàn)和人工加速試驗(yàn)相結(jié)合的方法評(píng)價(jià)建筑裝飾涂層的耐久性,實(shí)現(xiàn)建筑裝飾涂層耐久性分級(jí)。
致力于建材環(huán)境適應(yīng)性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)
基于以上研究基礎(chǔ),開展了建筑材料及構(gòu)件環(huán)境試驗(yàn)方法和耐久性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)研究,成立了建材行業(yè)建筑構(gòu)件及材料環(huán)境條件與環(huán)境試驗(yàn)標(biāo)委會(huì),制定了典型建材及構(gòu)件自然環(huán)境試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn),建材及構(gòu)件人工加速(單一環(huán)境、復(fù)合環(huán)境)試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn),以及典型建材及構(gòu)件耐久性試驗(yàn)與分級(jí)方法標(biāo)準(zhǔn),初步建立了建筑材料及構(gòu)件環(huán)境適應(yīng)性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)體系。我們將通過(guò)后續(xù)的研究,豐富試驗(yàn)方法和評(píng)價(jià)技術(shù),以形成完善的建材及構(gòu)件環(huán)境適應(yīng)性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)體系。
展望未來(lái)、迎接挑戰(zhàn)
對(duì)于傳統(tǒng)建材,我們已經(jīng)開展了大量的試驗(yàn)研究工作,并初步建立了相應(yīng)的評(píng)價(jià)方法和標(biāo)準(zhǔn)體系。但我國(guó)制造強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略的實(shí)施,新型建筑材料的研究和應(yīng)用也在快速發(fā)展,如高性能鋼結(jié)構(gòu)、特種水泥、特種玻璃、先進(jìn)功能材料、結(jié)構(gòu) - 功能一體化建材、先進(jìn)復(fù)合材料、裝配式建筑等。雖然從十三五開始,我們已經(jīng)開始圍繞對(duì)建筑節(jié)能和室內(nèi)環(huán)境改善作用明顯的功能型建材產(chǎn)品開展環(huán)境試驗(yàn)和耐久性評(píng)價(jià)技術(shù)研究,但這還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。一方面要深入研究功能型建材產(chǎn)品的環(huán)境適應(yīng)性評(píng)價(jià)技術(shù),另一方面要針對(duì)其它新型建筑材料開展研究,為新材料和新產(chǎn)品的研發(fā)和應(yīng)用提供支持。
此外,隨著國(guó)家“一帶一路”建設(shè)戰(zhàn)略的提出,中國(guó)企業(yè)積極投身一帶一路建設(shè),相關(guān)產(chǎn)品大量應(yīng)用于一帶一路建設(shè)工程。但一帶一路沿線環(huán)境多樣,與我國(guó)自然環(huán)境迥異,我們輸出的建材產(chǎn)品在當(dāng)?shù)靥厥猸h(huán)境和在長(zhǎng)線工程多變環(huán)境下的腐蝕老化和耐久性問(wèn)題亦不容忽視。因此非常有必要研究建材產(chǎn)品在一帶一路沿線特殊環(huán)境的耐久性及環(huán)境適應(yīng)性評(píng)價(jià)技術(shù)和方法,并制定相關(guān)評(píng)價(jià)方法標(biāo)準(zhǔn),為中國(guó)企業(yè)“走出去”,以及相關(guān)產(chǎn)品在“一帶一路”沿線國(guó)家和地區(qū)的安全應(yīng)用服務(wù)。
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