- 低 CO₂ 混凝土的耐用性受环境湿度影响显著。
- 湿混凝土中钢筋生锈速度可比干混凝土快100倍。
- 相同混凝土在不同气候下的表现可能截然不同。
- 未来项目需根据当地气候选择混凝土配方。
根据苏黎世联邦理工学院（ETH Zurich）的一项新模型，低二氧化碳（CO₂）混凝土配方在某些地点可持续使用达50年，但在其他地点可能会更早劣化。该模型于9月7日公布，旨在促进环保混凝土的广泛使用，而不会增加额外的维护问题。研究团队测试了三种混凝土配方，并利用来自瑞士苏黎世、挪威卑尔根、巴西马瑙斯及中国怀来的气象数据。模型追踪混凝土内部的湿度变化并计算钢筋的腐蚀速度。
湿度成为关键因素。
湿度对混凝土的影响
混凝土在现代建筑中不可或缺，但水泥的生产会释放大量 CO₂。低排放水泥有助于建造更环保的建筑，但使用这些水泥制造的混凝土往往比传统混合物更快进行碳酸化。在碳酸化过程中，大气中的 CO₂ 会渗透进混凝土并改变其化学成分，这可能会去除包围嵌入钢筋的保护层，让钢筋生锈。目前的标准集中于延缓碳酸化，研究人员指出，这会忽视低 CO₂ 配方在钢筋随后腐蚀速度方面的劣势。
湿度的影远远超过三种配方之间的差异。苏黎世联邦理工学院建筑材料研究所的克里斯蒂安娜·阿贝尔特（Cristhiana Albert）表示，钢筋在湿混凝土中生锈的速度可比在干混凝土中快100倍。
不同气候下的混凝土表现
尽管四个地点的气候条件各异，但欧洲标准将这四个地点都归入相同的“交替湿润和干燥”类别。模型显示，相同的混凝土在每个地点的表现可能截然不同。“气候的影响远超我们的预期，相同的混凝土在不同气候下可能表现完全不同，”苏黎世联邦理工学院材料耐久性教授乌里·安斯特（Ueli Angst）表示。卑尔根和马瑙斯提供了明确的例子，两地年降水量约为2500毫米，但计算出的腐蚀速率却有所不同。
这一差异可由时间因素解释，混凝土迅速吸水但干燥缓慢，雨季和旱季的顺序对于年降水量或平均湿度的影响更为重要。因此，一些低 CO₂ 混凝土类型在某些地点可能可持续使用50年或更长时间，但在其他环境下则可能会更早劣化。
该模型仍需在实际情况下进行验证。研究结果并不意味着低 CO₂ 混凝土自动不耐用或不安全。其强度可与传统混凝土相媲美，即使碳酸化速度较快，如果材料不保持潮湿，钢筋的生锈速度可能仍然较慢。“我们需要更好地理解环保混凝土在不同气候条件下的长期行为，”阿贝尔特指出。因此，未来的项目可能需要根据当地气候选择混凝土，而不是在所有地区适用相同的标准。尤其潮湿的区域可能还需要额外措施来限制水的渗透。
“目前的标准因此可能成为新型更环保材料的障碍，”安斯特补充道。
该方法尚未准备好用于常规规划，其计算仍然复杂，并需要在实际建筑上进行进一步验证，研究人员才能开发出更简单的方法来评估新型混凝土。未来的气候测试还可能考虑到气候变化，降雨和干燥时期的频率及持续时间的变化可能会改变腐蚀速率，并确定哪种低 CO₂ 混凝土在长期内仍适合某一地点。
环保混凝土的挑战与应对
随着环保意识的提升，低 CO₂ 混凝土逐渐受到重视，但其长期耐用性却受到气候因素的挑战。研究显示，湿度对钢筋腐蚀的影响远超混凝土配方本身，这意味着在不同气候条件下，混凝土的表现可能大相径庭。这一发现促使建筑行业重新思考标准，未来在选择混凝土时需考虑地区气候特征，以确保结构的耐久性和安全性。