建築材料的耐久性

建築材料的耐久性

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建築材料在使用過程中經受各種破壞因素的作用而能保持其使用性能的能力。建築材料往往要求在環境和條件差、影響因素複雜的情況下長期使用,因此它的耐久性就顯得特別重要。它是材料科學和使用經濟中的一個重大問題。
建築材料在使用中逐步變質失效,有其內部因素和外部因素。材料本身組分和結構的不穩定、低密實度、各組分熱膨脹的不均勻、固相界面上的化學生成物的膨脹等都是其內部因素。使用中所處的環境和條件(自然的和人為的),諸如日光曝曬、介質侵蝕(大氣、水、化學介質)、溫濕度變化、凍融循環、機械摩擦、荷載疲勞、電解、蟲菌寄生等,都是其外部因素。這些內外因素,最後都歸結為機械的、物理的、化學的、物理化學的和生物的作用,單獨或複合地作用於材料,抵消了它在使用中可能同時存在的有利因素的作用,使之逐步變質而導致喪失其使用性能。
各種作用對於材料性能的影響,視材料本身的組分、結構而不同。在建築材料中,金屬材料主要易被電化學腐蝕(見金屬材料的耐久性);水泥砂漿、混凝土、磚瓦等無機非金屬材料,主要是通過乾濕循環、凍融循環、溫度變化等物理作用,以及溶解、溶出、氧化等化學作用(見混凝土的耐久性);高分子材料主要由於紫外線、臭氧等所起的化學作用(見高分子材料的耐久性),使材料變質失效;木材雖主要是由於腐爛菌引起腐朽和昆蟲引起蛀蝕而使其失去使用性能,但環境的溫度、濕度和空氣又為菌類、蟲類提供生存與繁殖的條件(見竹材和木材的耐久性)。在材料的變質失效過程中,其外部因素往往和內部因素結合而起作用;各外部因素之間,也可能互相影響。
建築材料的耐久性指標,對於傳統材料生產中的質量控制、使用條件的規定,特別是新材料的能否推廣使用都是關鍵性的。目前,還只能把材料處在比實際使用狀況強化得多的模擬環境和條件(一般只突出一、二種因素)下,進行加速的或短期試驗,確定一個表征材料受損、變質、失效以至破壞程度的對比性評價指標。如據此預言材料的遠期行為,則仍是困難的,還要求助於類同材料的長期使用經驗。由於近代材料科學和統計數學的發展,看來有可能把材料在使用中的變質失效作為某種隨機過程來處理,通過數學模擬,並輔以短期試驗,從而預測比較可靠的安全使用年限,作為耐久性指標,進行安全使用年限的預測。事實上,對某些金屬材料耐久性的研究試驗,已開始向這個方向努力。
從單一破壞因素著手,分析清楚材料變質失效的機理和過程,對於獲得和理解近期評價指標,提出有效的防止變質措施,以至為發展中的理論預測作基礎準備等,都是很有價值的。在實際使用環境中,在各種因素綜合作用下進行考驗的長期數據,則尤為可貴,據此可建立材料在單一因素和複合因素作用下,它的有關行為之間的關係,並可直接檢驗長期性能預測的可靠性。

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