編者按：建設項目要堅持質量第一，建筑質量更是重中之重，乃百年大計。如果建筑材料選用不當，則會造成建筑工程質量下降、安全隱患增加。隱患乃潛伏著，剛竣工和使用初期并不顯露，但隨著時間推移，一旦“爆燃”，后果極其嚴重。即使沒有“爆燃”，而為避免其發(fā)生，需投入大量人、財、物，效果還不一定如人所愿。倒不如將隱患扼死在搖籃中，斷其根。本文作者是水泥界資深人士，鄭重建議“在沿海建筑新建工程和修繕工程中推廣應用具有優(yōu)異耐海水腐蝕性能的鐵鋁酸鹽水泥，大幅度提升建筑的耐海水腐蝕能力，減少建筑物受海水腐蝕破壞的風險和降低維修維護成本”，的的確確是水泥精英的肺腑之言。

一、美國邁阿密海邊公寓樓倒塌事件及其原因

2021年6月24日凌晨，美國佛羅里達州邁阿密戴德縣瑟夫賽德鎮(zhèn)一棟公寓樓發(fā)生部分倒塌，造成重大人員傷亡事故，事故引起了全世界的廣泛關注。據報道，事故樓房為一棟1981年建造的12層海邊公寓，共有136套住房，其中55套在事故中發(fā)生雪崩式坍塌（圖1，圖2）。據新浪網7月8日報導，7月7日已對塌樓停止搜救，事故共造成54人死亡，86人失蹤。據新華社報導，邁阿密-戴德縣消防救援部門23日宣布結束對遇難者遺體的搜尋行動。事故迄今確認至少97人遇難。

圖1倒塌公寓所處海邊位置

圖2 公寓樓部分倒塌現場

雖然目前官方尚未公布此次公寓樓倒塌的原因，但是相關報道以及專家分析都聚焦在海水對混凝土的腐蝕。6月26日，《紐約時報》報道指出，一家名為莫拉比托的建筑工程咨詢公司于2018年針對該大樓的工程檢測報告就指出，公寓泳池邊地板下的混凝土結構板有“重大的結構損壞”，地下停車場的柱子、橫梁和墻壁大量開裂和崩塌。6月28日，《邁阿密先驅報》報道指出，在事發(fā)3天前一位泳池承包商曾參觀過倒塌大樓的地下區(qū)域，發(fā)現停車場到處都是積水，鋼筋發(fā)生銹蝕和混凝土存在開裂（圖3）。6月28日，《經濟學人》報道認為，氣候變化帶來的海平面上升，引起海水倒灌，導致公寓建筑地基內部和地基周邊區(qū)域大量海水長期滯留，對建筑結構中的混凝土和鋼筋造成了腐蝕破壞，這是公寓倒塌可能的原因。

圖3 公寓樓倒塌前地下室積水腐蝕嚴重

美國國家廣播電視臺2021年7月3日播發(fā)，塌樓事件后，地方政府下令對所有40年及以上建筑物的檔案進行審計。在審計中發(fā)現，2021年1月11日對北邁阿密一棟10層高公寓樓的認證報告中指出，該樓房是不安全的，存在柱子和橫梁開裂等結構問題。因此，7月2日北邁阿密市政府下令立即關閉這棟大樓并疏散居民。這棟大樓距離6月24日發(fā)生倒塌事故的公寓樓僅約8公里。

二、海洋環(huán)境下建筑結構的腐蝕是世界性難題

海洋環(huán)境對混凝土材料有著嚴重的腐蝕破壞作用。美國聯邦公路局公布的數據顯示，1998年美國公路橋梁因混凝土腐蝕導致的費用高達276億美元。美國切薩皮克灣隧橋全長37公里，分南北雙向兩部分，總投資2.5億美元。1998年對北向部分623個被海水侵蝕破壞的橋墩進行修補，耗資1250萬美元，歷時兩年。其他橋墩的侵蝕在進一步擴大，若干年后有待繼續(xù)維修。日本運輸省對103座海港碼頭進行調查后發(fā)現，凡是服役超過20年的混凝土碼頭都有嚴重腐蝕。歐洲調查顯示，英格蘭和威爾士75%的混凝土橋梁受到海水腐蝕，維修費用高達建造費用的兩倍。挪威沿海100多座混凝土橋梁和1萬多座混凝土碼頭中，一半以上受到海水腐蝕的影響。我國交通部有關單位在調查報告中說明：南部沿海18座使用7年到25年的水泥混凝土碼頭中，有16座存在明顯腐蝕現象，9座腐蝕嚴重；東南沿海22座使用8年到32年的碼頭中有55.6%的碼頭，其水泥混凝土保護層嚴重剝落；北方沿海14座使用2年到57年的碼頭中，幾乎所有碼頭都有水泥混凝土腐蝕現象。2020年我們對建成通車12年的某跨海大橋考察發(fā)現，該橋的橋墩、承臺、護坡堤等都發(fā)生了不同程度的明顯腐蝕（圖4）。

圖4 運行12年的某跨海大橋已經發(fā)生明顯的海水腐蝕

混凝土結構受到海水腐蝕發(fā)生破壞的內在原因是硅酸鹽水泥耐腐蝕性能較差，容易與海水中的某些鹽分如硫酸鹽、鎂鹽等發(fā)生化學反應從而導致混凝土脫落、開裂，進而導致氯離子入侵、鋼筋銹蝕。海洋環(huán)境下硅酸鹽水泥建筑結構發(fā)生腐蝕是普遍性問題，解決這一問題也是世界性難題。使用新型耐腐蝕的水泥是提高混凝土耐海水腐蝕的根本途徑。

三、具有高抗海水腐蝕性能的鐵鋁酸鹽水泥

鐵鋁酸鹽水泥是上世紀八十年代由我國自主發(fā)明的水泥品種，曾獲國家發(fā)明二等獎。我國是世界上唯一實現連續(xù)工業(yè)化生產鐵鋁酸鹽水泥的國家。目前，我國已具備超過1000萬噸的鐵鋁酸鹽水泥生產能力，并且普通水泥生產線經過簡單改造也可以生產鐵鋁酸鹽水泥。

鐵鋁酸鹽水泥具有早強、高強、抗凍、抗?jié)B、耐腐蝕等性能特點，尤其是具有優(yōu)異的抗?jié)B性能和耐海水腐蝕性能。鐵鋁酸鹽水泥混凝土的抗?jié)B性能顯著優(yōu)于同等級的硅酸鹽水泥混凝土（表1）。

鐵鋁酸鹽水泥在海南省三亞海邊試驗站進行長時間海水浸泡試驗結果如表2所示。結果表明，鐵鋁酸鹽水泥試塊在三亞海水中浸泡12個月后，其抗折強度非但不降低，反而提高了27%，浸泡24個月后強度提高了36%；而普通硅酸鹽水泥試塊在海水浸泡下腐蝕嚴重，即便是改性過的海工硅酸鹽水泥在同一條件下浸泡12個月后抗折強度還是下降了50%；浸泡24個月后下降了52%。

近四十年的海洋工程應用案例驗證了鐵鋁酸鹽水泥具有長期耐海水腐蝕性能。福建東山島1983年用鐵鋁酸鹽水泥搶修的南門海堤在經受了38年的海浪沖刷下依然完好，未見腐蝕跡象（圖5）。與南門海堤同期修建的還有島上的一座小碼頭，該碼頭為高樁梁板結構，海水中的立柱由鐵鋁酸鹽水泥混凝土建造，上方梁板由硅酸鹽水泥混凝土建造。2019年現場考察發(fā)現，碼頭的鐵鋁酸鹽水泥立柱經歷近四十年的海浪沖刷、干濕交替后依然完好，未出現明顯腐蝕；而上方未直接接觸海水的硅酸鹽水泥梁板則混凝土破損剝落，鋼筋銹蝕嚴重（圖6）。這個工程實例表明，鐵鋁酸鹽水泥具有獨特的、優(yōu)異的長期耐海水腐蝕性能。

圖5 用鐵鋁酸鹽水泥修建的東山島南門海堤

圖6-1 東山島上利用鐵鋁酸鹽水泥和硅酸鹽水泥修建的小碼頭

圖6-2 東山島上利用鐵鋁酸鹽水泥和硅酸鹽水泥修建的小碼頭

除了海洋工程外，鐵鋁酸鹽水泥還在房屋建筑工程和市政工程中長期應用。1993年施工的22層沈陽電信樞紐工程全部主體結構；1994年施工的28層遼寧物產大廈全部主體結構（圖7）；1994年修建的北京西三環(huán)航天橋“Y”型墩柱、預應力鋼筋混凝土蓋梁（圖8）等。這些建筑結構工程的應用案例表明，鐵鋁酸鹽水泥用于建筑結構是長期安全可靠的。

圖7 遼寧物產科貿大樓

圖8 北京西三環(huán)航天橋“Y”型墩柱

四、提高沿海高樓安全性的材料解決方案

在“海洋強國”和“一帶一路”戰(zhàn)略下，沿海經濟帶快速發(fā)展，我們必須提高沿海建筑的混凝土耐腐蝕性能，提升沿海建筑的安全性，保證人民群眾生命財產安全。

建議在沿海建筑新建工程和修繕工程中推廣應用具有優(yōu)異耐海水腐蝕性能的鐵鋁酸鹽水泥，大幅度提升建筑的耐海水腐蝕能力，減少建筑物受海水腐蝕破壞的風險和降低維修維護成本。

1、使用鐵鋁酸鹽水泥替代硅酸鹽水泥生產高強預應力管樁，解決沿海建筑樁基礎因海水腐蝕而造成的承載力下降甚至破壞的問題。

2、使用鐵鋁酸鹽水泥替代硅酸鹽水泥建設沿海建筑中梁、柱等重要承重結構，解決沿海建筑梁、柱等關鍵承重結構因海水腐蝕而造成的承載力下降甚至破壞的問題。

3、開展鐵鋁酸鹽水泥在沿海建筑工程中的應用示范及相關研究工作，建立完善的應用技術標準規(guī)范體系。