气候变化如何影响加拿大的混凝土基础设施?

加拿大卑诗理工学院(BCIT)的一位工程师和研究员表示，全球气候变化预计将导致未来加拿大混凝土基础设施的日益恶化。

BCIT建筑与环境学院的土木工程项目协调员Sudip Talukdar用计算机模拟了气候变化对温哥华和多伦多混凝土的影响。江南平台下载

他发现，由于地理位置和气候不同，其中一个城市的混凝土比另一个城市更容易受到气候变化引起的恶化的影响。

Talukdar说，尽管大多数科学家认为不断增加的温室气体排放正在影响地球气候，但直到最近，关于气候变化对混凝土基础设施影响的调查还很少。

但研究人员一直在迎头赶上，他们更关注的是，当温室气体增加、高温和湿度增加进入混凝土基础设施时会发生什么。

例如,加拿大工程师正在开发一项名为PIEVC工程协议的基础设施气候风险程序。

该协议由加拿大自然资源部共同发起，被称为评估基础设施对当前和未来气候变化脆弱性的筛查工具。

此外，Talukdar还是美国混凝土协会委员会的成员，该委员会正在调查气候变化和混凝土结构的可持续性，以及如何阻止和控制混凝土的劣化。

他也属于一个国际桥梁和结构工程协会分析气候变化对建筑物、桥梁和其他土木工程结构的影响，并提出缓解和补救建议的特别工作组。

塔鲁克达尔说，研究人员已经确定了与气候变化有关的混凝土面临的三大威胁:

• 由于气候压力和极端天气事件的频率增加，混凝土风化和磨损增加。在地势低洼、洪水易发地区的国家，如荷兰，随着水位上升和风暴频率增加，他们的防洪系统将更经常受到威胁。气候变化也可能影响荷兰风荷载的设计值。
• 氯化物诱发腐蚀的风险增加。全球变暖可能导致氯化物引起的钢筋腐蚀(通常由道路盐引起)，腐蚀面积可达钢筋面积的近五分之一。
• 碳酸化诱发腐蚀的风险增加。

由于空气中二氧化碳浓度和温度的升高，钢筋混凝土结构的碳酸化率预计会增加(降低pH值)。

塔鲁克达尔说，尽管气候变化对目前建造的混凝土结构的耐久性影响不大，但它将在不久的将来对基础设施的建造产生影响。

他说:“计划在2025年至2030年建造的建筑在设计时应该开始考虑由于气候变化造成的退化。”

在21世纪20年代末建造的混凝土结构，其“免修复寿命”将减少约15-20年(由于适度的湿度和较高的温度)，并在建造后40-45年内出现损坏迹象。江南平台下载

塔鲁克达尔说，可以采取一些措施来防止退化。

它们包括在需要的时间和地点增加混凝土覆盖;改善混凝土质量降低渗透性;并在表面添加涂层或屏障来抑制二氧化碳的渗透。

以温哥华和多伦多为例，塔鲁克达为这两个城市开发了基于计算机的气候情景，包括气候变化引起的大气二氧化碳浓度、温度和湿度的变化、温度的季节性波动以及夏季时间的逐渐延长。

然后，他进行了模拟，以预测气候变化对碳化诱导的钢筋、卸载混凝土腐蚀过程的影响。

Talukdar的研究结果表明，在这两个城市，气候变化将显著增加由碳化引起的未损坏、未受力和未加载混凝土的恶化。

虽然这对混凝土的短期结构完整性可能没有任何实际影响，但开裂或在荷载作用下的结构在碳化引起的腐蚀发生之前可能会显示出明显更短的时间。

在荷载作用下的服役结构，其恶化速度可能更快。

预计影响相当大，混凝土的碳化深度可能在100年内增加约45%。

由于西海岸城市相对湿度较高，预计多伦多的碳酸化深度要比温哥华大。