2018年10月13日 星期六

化學常識:海砂屋一點點的氯,為什麼影響建築安全?

化學常識:海砂屋一點點的氯,為什麼影響建築安全?

「海砂屋」是每立方公尺的混凝土中,超過3公斤的氯(Chloride, Cl-)含量,換算每立方公尺的混凝土約2400公斤,含0.125%的氯。這是很低的比例,卻有很大的影響。海砂屋是1970年代流行,營建界抽用廉價海砂,在臨海的城市最多,尤其以台北(含新北)、台中、高雄嚴重。建築界有句名言:「台灣的房子建40-50年後,就會出問題。」其實,鋼筋混凝土的房子,可以用70-120年以上。

氯產生的破壞是化學性、物理性與生物性的綜合。開始是化學性,氯與混凝土中碳酸鈣(CaCO3)反應形成氯化鈣(CaCl2),氯化鈣對於砂粒的膠結性弱,反應釋放二氧化碳在混凝土中產生氣泡,造成內部孔洞,這是初始破壞。

氣泡慢慢連在一起,就形成細小的孔徑,雨水或露水藉著毛細作用滲進去,加速碳酸鈣的解離,這是物理性的破壞,產生更多的孔洞與孔徑,這時空氣也會擴散進入,導致鋼筋氧化生鏽。當孔隙與孔徑愈多,建築物的牆壁、天花板、柱子、地下室等滯留愈多水份,黴菌就滋生,滋生的地方開始是淺灰色,後來變黑色,嚴重產生白化現像。

黴菌的代謝分泌弱酸,會溶解接觸的混凝土,加速分解。黴菌產生的孢子小於5um,製造「室內污染」,導致人氣喘、頭痛、失眠,有些黴菌毒素,可能會導致肺癌。用壁紙、磁磚、木板去隔絕黴菌,沒有果效,反而使問題更嚴重。這時的牆面易產生裂縫,甚至整片水泥塊掉落。這時建築承受剪應力的持久性降低,容易在地震時倒塌。

海砂屋不一定在地震中倒塌,與地震大小、地搖的方式、建築時間、棟距、水與水泥的混合比、地基,施工品質有關,但是混凝土的劣化是主因之一。化學、物理、生物學有趣又有用。這是海砂屋給我們的習題。(eaton摘自張文亮教授)

 

沒有留言: