- 低 CO₂ 混凝土的耐用性受環境濕度影響顯著。
- 濕混凝土中鋼筋生鏽速度可比乾混凝土快 100 倍。
- 相同混凝土在不同氣候下的表現可能截然不同。
- 未來項目需根據當地氣候選擇混凝土配方。
根據蘇黎世聯邦理工學院（ETH Zurich）的一項新模型，低二氧化碳（CO₂）混凝土配方在某些地點可持續使用達 50 年，但在其他地點可能會更早劣化。該模型於 9 月 7 日公佈，旨在促進環保混凝土的廣泛使用，而不會增加額外的維護問題。研究團隊測試了三種混凝土配方，並利用來自瑞士蘇黎世、挪威卑爾根、巴西馬瑙斯及中國懷來的氣象數據。模型追蹤混凝土內部的濕度變化並計算鋼筋的腐蝕速度。
濕度成為關鍵因素。
濕度對混凝土的影響
混凝土在現代建築中不可或缺，但水泥的生產會釋放大量 CO₂。低排放水泥有助於建造更環保的建築，但使用這些水泥製造的混凝土往往比傳統混合物更快進行碳酸化。在碳酸化過程中，大氣中的 CO₂ 會滲透進混凝土並改變其化學成分，這可能會去除包圍嵌入鋼筋的保護層，讓鋼筋生鏽。目前的標準集中於延緩碳酸化，研究人員指出，這會忽視低 CO₂ 配方在鋼筋隨後腐蝕速度方面的劣勢。
濕度的影響遠遠超過三種配方之間的差異。蘇黎世聯邦理工學院建材研究所的克里斯蒂安娜·阿爾伯特（Cristhiana Albert）表示，鋼筋在濕混凝土中生鏽的速度可比在乾混凝土中快 100 倍。
不同氣候下的混凝土表現
儘管四個地點的氣候條件各異，但歐洲標準將這四個地點都歸入相同的「交替濕潤和乾燥」類別。模型顯示，相同的混凝土在每個地點的表現可能截然不同。「氣候的影響遠超我們的預期，相同的混凝土在不同氣候下可能表現完全不同，」蘇黎世聯邦理工學院材料耐久性教授烏裏·安斯特（Ueli Angst）表示。卑爾根和馬瑙斯提供了明確的例子，兩地年降水量約為 2,500 毫米，但計算出的腐蝕速率卻有所不同。
這一差異可由時間因素解釋，混凝土迅速吸水但乾燥緩慢，雨季和乾季的順序對於年降水量或平均濕度的影響更為重要。因此，一些低 CO₂ 混凝土類型在某些地點可能可持續使用 50 年或更長時間，但在其他環境下則可能會更早劣化。
該模型仍需在實際情況中進行驗證。研究結果並不意味著低 CO₂ 混凝土自動不耐用或不安全。其強度可與傳統混凝土相媲美，即使碳酸化速度較快，如果材料不保持潮濕，鋼筋的生鏽速度可能仍然較慢。「我們需要更好地理解環保混凝土在不同氣候條件下的長期行為，」阿爾伯特指出。因此，未來的項目可能需要根據當地氣候選擇混凝土，而不是在所有地區適用相同的標準。尤其潮濕的區域可能還需要額外措施來限制水的滲透。
「目前的標準因此可能成為新型更環保材料的障礙，」安斯特補充道。
該方法尚未準備好用於常規規劃，其計算仍然複雜，並需要在實際建築上進行進一步驗證，研究人員才能開發出更簡單的方法來評估新型混凝土。未來的氣候測試還可能考慮到氣候變化，降雨和乾燥時期的頻率及持續時間的變化可能會改變腐蝕速率，並確定哪種低 CO₂ 混凝土在長期內仍適合某一地點。
環保混凝土的挑戰與應對
隨著環保意識的提升，低 CO₂ 混凝土逐漸受到重視，但其長期耐用性卻受到氣候因素的挑戰。研究顯示，濕度對鋼筋腐蝕的影響遠超混凝土配方本身，這意味著在不同氣候條件下，混凝土的表現可能大相逕庭。這一發現促使建築行業重新思考標準，未來在選擇混凝土時需考慮地區氣候特徵，以確保結構的耐久性和安全性。