如何成為環境偵探

論海砂屋中一點點的氯,為什麼會影響整棟建築的安全?


「老師,媒體經常報導海砂屋,成為購屋糾紛。海砂屋不過含有微量的氯,為什麼對建築物的結構安全,有那麼大的影響?」學生問道。

「是的。海砂屋的確是嚴重的公共危險,是臺灣特有。」我說道。

「海砂屋」的定義,是每立方公尺的混凝土中,超過3公斤的氯(Chloride, Cl-)含量。每立方公尺的混凝土約2400公斤,含重量0.125%的氯,就是海砂屋。這是很低的比例,卻對建築有很大的影響。

海砂屋是1970年代,開始流行,後來仍持續。營建界未用河砂,抽用廉價的海砂,作為混凝土的材料。海砂屋在臨海的城市最多,尤其以台北(含新北)、台中、高雄最嚴重。

1979年,我開始擔任環境污染的鑑定專家,第一個案子,就是海砂建造工程的危害。當時,台中的中清路,是用海砂建造,我是危害的鑑定者。海砂屋在國外很少,在台灣很多。以致台灣建築界有句名言:「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。

海砂屋中氯的含量高,產生的影響,是化學性、物理性與生物性的綜合。開始是化學性的破壞,氯與混凝土中碳酸鈣(CaCO3)產生反應,形成氯化鈣(CaCl2),氯化鈣對於砂粒的膠結性弱,化學反應釋放的二氧化碳會在混凝土中產生氣泡,造成內部孔洞,這是「海砂屋的初始破壞」。

氣泡慢慢連在一起,就形成細小的孔徑。外面的雨水,或露水藉著毛細作用會滲進去。有水份,會加速碳酸鈣的解離。這是物理性的破壞,使混凝土產生更多的孔洞與孔徑,這時空氣也會擴散進入,導致混凝土內鋼筋的氧化、生鏽,形成「海砂屋的擴大破壞」。不過這些破壞都在混凝土內部發生,肉眼還看不出來。

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。

黴菌產生的孢子米徑小於5um,產生嚴重的「室內污染」(indoor pollution),導致人氣喘、頭痛、失眠,有些黴菌毒素(mycotoxin),可能會導致肺癌。

有些建築物用壁紙、磁磚、木板去隔絕黴菌,其實沒有果效,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,或稱為「剝蝕」現象。

有人以為這是屋齡老舊,自然會有現象,其實是「海砂屋嚴重劣化」的結果。這時建築的受力減少,而已且不均勻。承受到剪應力的持久性降低,容易在地震時倒塌。

許多人認為海砂屋,不一定在地震中倒塌,是的,房子倒下與地震大小、地搖的方式、建築的時間、建築棟距、建築時水與水泥的混合比、地基的狀況,施工品質有關,但是混凝土的劣化,是主因之一。

同學,我們所學的化學、物理、生物學,是有趣、又有用,不要讓課本的知識歸課本,生活的歸生活。這是海砂屋,給我們的習題。

Go top