建筑材料除应满足各项物理、力学的功能要求外,还必须经久耐用,反映这一要求的性质即耐久性。耐久性是指材料在内部和外部多种因素作用下,长久地保持其使用性能的性质。
影响材料耐久性的因素是多种多样的,除材料内在原因使其组成、构造、性能发生变化以外,还要长期受到使用条件及各种自然因素的作用。这些作用可概括为以下几方面。
(1)温湿作用:包括环境温度、湿度的交替变化,即冷热、干湿、冻融等循环作用。材料在经受这些作用后,将发生膨胀、收缩或产生内应力;长期的反复作用,将使材料变形、开裂甚至破坏。
(2)化学作用:包括大气和环境水中的酸、碱、盐或其他有害物质对材料的侵蚀作用,以及日光、紫外线等对材料的作用,使材料发生腐蚀、碳化、老化等而逐渐丧失使用功能。
(3)机械作用:包括荷载的持续作用,交变荷载对材料引起的疲劳、冲击、磨损等。
(4)生物作用:包括菌类、昆虫等的侵害作用,导致材料发生腐朽、虫蛀等而破坏。
一般矿物质材料,如石材、砖瓦、陶瓷、混凝土等,暴露在大气中时,主要受到大气的物理作用;当材料处于水位变化区或水中时,还受到环境水的化学侵蚀作用。金属材料在大气中易被锈蚀。沥青及高分子材料,在阳光、空气及辐射的作用下,会逐渐老化、变质而破坏。影响材料耐久性的外部因素,往往通过其内部因素而发生作用。与材料耐久性有关的内部因素,主要是材料的化学组成、结构和构造的特点。当材料含有易与其他外部介质发生化学反应的成分时,就会造成因其抗渗性和耐腐蚀能力差而引起破坏。
对材料耐久性最可靠的判断,是对其在使用条件下进行长期的观察和测定,但这需要很长的时间,往往满足不了工程的需要。所以常常根据使用要求,用一些实验室可测定又能基本反映其耐久性特性的短时试验指标来表达。如常用软化系数来反映材料的耐水性,用实验室的冻融循环(数小时一次)试验得出的抗冻等级来说明材料的抗冻性,采用较短时间的化学介质浸渍来反映实际环境中的水泥石长期腐蚀现象等。
为了提高材料的耐久性,以利于延长建筑物的使用寿命和减少维修费用,可根据使用情况和材料特点,采取相应的措施。如设法减轻大气或周围介质对材料的破坏作用(降低湿度,排除侵蚀性物质等),提高材料本身对外界作用的抵抗能力(提高材料的密实度,采取防腐措施等),也可用其他材料保护主体材料免受破坏(覆面、抹灰、刷涂料等)。
【知识拓展】
气候变化是当前人类社会面临的重大挑战,积极应对气候变化已成为全球共识,也是我国生态文明建设的重要内容和内在要求。建筑材料工业是重要的原材料及制品工业,与国家经济建设、工农业生产和人民生活息息相关。建筑材料工业也是我国CO 2 排放最多的工业部门之一,CO 2 排放超过全国碳排放总量的10%。因此,工业生产过程中的碳减排是建材行业面临的巨大挑战。问题是时代的声音,回答并指导解决问题是理论的根本任务。建材行业要加大研发力度,推进相关技术在建材行业中的应用,为我国的碳达峰、碳中和工作做出贡献。