現代水泥的壽命只有50年,為何古代建築歷經千年而不倒?

目前在世界各地都分佈有很多古老的建築,幾百年,一千多年,甚至幾千年的都有。這些建築飽經風霜卻屹立不倒,是祖先們為後人留下的隗寶。

這些古老的建築代表人類文明的程序,從這些古老的建築中,也窺探出人類祖先蘊含的智慧,在很早的時候,人類的祖先們就知道想要建築結實耐久,那麼其中的粘合劑就非常的重要。

在當時雖然沒有水泥,但是卻建造出堪比水泥的粘合劑出來,由於東西方發展方向不同,也創造出不同的粘合產品出來。

【東方】

以我國為代表的東方文明,在古代建築中有三種粘合劑:

1、如果年齡有些大的朋友,在上世紀80、90年代的農村,一定見過很多的“泥”磚房子,這個泥是用富有粘性的泥土製作,內部摻雜一些稻草作為筋骨,這種房子可以說在很長一段時間是窮苦人民的容身之所,其優點是便宜,缺點是安全性和耐久性差

2、在古代稍微有點身份的人家,做的房子一般都是燒的青磚,而中間的粘合劑用的是加水的熟石灰(Ca(OH)2),其主要成分是氫氧化鈣,在與空氣中的二氧化碳發生反應後形成碳酸鈣(Ca(OH)2+CO2==CaCO3↓+H2O),是較為理想的粘合劑

3、在古代最理想的粘合劑,是理想的粘合劑,是熟石灰和糯米粥的混合物,硬化後堪比現在的混凝土,不僅結實並且耐久性也好,古代長城、古墓和一些重要的建築,都是用這種材料,但是其一個明顯的缺點就是糯米粥的價格昂貴

【西方】

1、窮苦人民跟東方人一樣,都是用的夯土房子

2、中間稍微富裕的人家,粘合劑也是用熟石灰

3、由於西方地理位置比較特殊,火山比較多,當時人們發現火山灰與石灰按照一定的比例混合,在加水後就會硬化,其反應後產生的矽酸鈣成為絕佳的粘合劑,但是這種混合物的價格昂貴,只有一些重要建築才會使用,例如教堂,還有歷經近2000年的羅馬鬥獸場,這種混合物也是現代水泥的雛形

現代水泥

現代真正形式的水泥,是在1756年,英國工程師約翰。斯米頓在研究水下澆築的時候,認為理想的水泥是水硬性石灰石與火山灰組成,這也為未來水泥的誕生找準了方向。

1820年,一位英國的建築工人,名字叫約瑟夫·阿斯普,其最早是用石灰石與粘土混合在一起經過煅燒成熟料,然後再把這中熟料研磨成粉,就成為現代最早意義物美價廉的工業水泥。

經過兩百多年的發展,人類開發出不同用途的水泥,按照其水硬物質的成分,大體分為6類:矽酸鹽水泥、鋁酸鹽水泥、硫鋁酸鹽水泥、鐵鋁酸鹽水泥、氟鋁酸鹽水泥、磷酸鹽水泥。

水泥的使用壽命

按照用途不同,水泥的使用壽命也不同大體分為5年、25年、50年和100年

5年壽命的水泥,一般是用於臨時性的建築,這種建築一般要求不高,只是作為一個臨時的居所,用個幾年就拆掉

25年,這種水泥一般用於可替換的結構牆,其對要求也不太高,過了保質期也能用,但是其應力結構等會有所下降

50年,這種水泥,也是一般的住宅用的水泥,但是相同的水泥,其使用壽命也與施工的工藝有很大的關係,有些配合比不好,用水量比較大,達不到使用壽命,就會出現牆體脫落,鬆動,出現露鋼筋的情況

100年,這種水泥一般是特種水泥,一般是百年大計的重點工程使用水泥

建築使用壽命受水泥的壽命的影響有多大?

水泥只是現在建築的主要成分,但不是絕對成分,在建築中,涉及到鋼筋、(粗骨料)石頭、(細骨料)沙子、水泥(在商業混凝土中為了減少成本,還摻雜有:礦粉、煤灰、石粉等),在這裡面,任何一樣都可以影響建築的使用壽命

例如,大家都知道,在建築中是未經過處理的海沙,是嚴禁使用的,究其原因是海沙內部含有氯離子,其對鋼筋有嚴重的腐蝕作用,其原理是混凝土內含有氫氧根離子,會在鋼筋的表面形成一層鈍化膜,而氯離子的存在對這一層鈍化膜形成破壞,導致鋼筋腐蝕。

使用海沙的房子鋼筋腐蝕嚴重

所以建築的壽命受骨料與鋼筋的影響比較大,而受水泥本身的影響比較小,而在這其中,鋼筋的作用是最大的,其好像人體的筋骨,承擔了大部分的結構力。

但是鋼筋與建築的關係,就好像是人與氧氣的關係一樣,人類需要氧氣才能存活,但是氧氣又如慢性毒藥一般讓人類衰老死亡。

同理在建築中,鋼筋可以提高建築的強度和結構承受力,但是時間久了不可避免地發生碳化和氯離子的入侵,破壞混凝土形成的鈍化膜,讓鋼筋腐蝕,在這個過程中,鋼筋外層會發生膨脹,就如同土壤中的樹根,讓建築從內部開始損壞。

鋼筋腐蝕膨脹,導致混凝土脫落

所以水泥的作用一方面是作為粘合劑,提高混凝土的強度,一方面是保護鋼筋,不讓其腐蝕。正是這種原因,可以看到在2000多年前,內部沒有鋼筋,單獨用水泥和骨料的混凝土反而存在更長的時間。

結語:

單一的水泥是對建築物的壽命有一定的影響,但是影響建築物使用壽命的因素非常的多,氣候、地理位置、骨料、鋼筋、配合比、結構設計等,雖然大多數水泥規定的使用壽命是50年,但是國家對住宅的要求是70年,也是在這期間,是完全用擔心其完全問題的。

例如:中國目前最早的混凝土建築,是1905年建成的中山大學馬丁堂,其建築模式是磚混結構,就是受力部位是混凝土,牆體是磚砌的,到今日為止,已經存在了106年,目前還完好在使用。

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