撰文 | Ziv

審校 | 劉六七

距離日本大阪世博會開幕還有不到一個(gè)月，場館外圍回廊下面的防水堤壩卻已經(jīng)在海水的不斷侵蝕下塌了……

大阪世博會的場館建在一座人工島上，它有一個(gè)占地6萬平方米、周長2千米的木制環(huán)狀回廊，是世界最大的木結(jié)構(gòu)建筑。南側(cè)約600米長的回廊直接建在海水之上，主辦方計(jì)劃在回廊圍起的內(nèi)部區(qū)域引入海水，內(nèi)外相互連通。

2月19日起，主辦方開始向環(huán)內(nèi)注水，不久后就出現(xiàn)了堤壩被侵蝕的情況。在大風(fēng)的影響下，波浪比預(yù)想的要高，所以侵蝕這么嚴(yán)重是主辦方完全沒有預(yù)料到的。防水堤壩塌陷后地基裸露，看起來就像牙齦萎縮的牙床。

建在海中的回廊部分，下面的防水堤壩發(fā)生了明顯塌陷。丨expo2025

盡管看上去有點(diǎn)危險(xiǎn)，但是主辦方表示整個(gè)回廊建筑的樁基延伸到地下60米左右，它的安全性基本不受影響，可以用石籠加固堤壩。

大阪世博會場館的堤壩塌陷目前看起來還算有驚無險(xiǎn)。但在美國，有些人家的地下室出現(xiàn)了奇怪裂縫，他們就沒這么幸運(yùn)了。

無計(jì)可施的房屋主人

2005年，生活在美國康涅狄格州的Jim Okun發(fā)現(xiàn)，自己住了20年的房子的地下室突然莫名其妙出現(xiàn)了裂縫。他花了好幾個(gè)月的時(shí)間斷斷續(xù)續(xù)維修，期間墻壁上的裂縫變得越來越大，而且情況惡化的速度比他預(yù)想的要快很多。

一名工程師正在從Okun家地下室的墻面上取樣，調(diào)查出現(xiàn)裂縫的原因。丨Jim Okun

2020年，住在美國馬薩諸塞州的一對夫妻Karen和Sam家的地下室墻壁上也出現(xiàn)了裂紋。他們還聽說很多鄰居家里同樣有類似的情況，甚至裂縫比他們家的還大。這讓Karen和Sam不得不擔(dān)心起來。

造成這些地下室出現(xiàn)裂縫的可不是什么詭異的兇宅怪事。經(jīng)過巖芯測試，科學(xué)家和工程師確定導(dǎo)致這些房屋地下室裂縫的罪魁禍?zhǔn)资且环N礦物，叫做磁黃鐵礦。

黃銅色的板狀晶體是磁黃鐵礦，周圍白色的物質(zhì)是閃鋅礦和石英。磁黃鐵礦可以用來制作硫酸。丨Rob Lavinsky, wikimedia

根據(jù)2020年美國地質(zhì)調(diào)查局發(fā)布的一份報(bào)告，在康涅狄格州和馬薩諸塞州，超過35000戶家庭的地下室地基基礎(chǔ)中可能含有磁黃鐵礦。至于含有磁黃鐵礦的原因，主要是因?yàn)檫@些原材料來自當(dāng)?shù)氐幕鹕降刭|(zhì)區(qū) （后來科學(xué)家發(fā)現(xiàn)含有磁黃鐵礦的采石場遠(yuǎn)不止這一處 ）。

在康涅狄格州，采石場附近的一所學(xué)校因地基倒塌而被拆除，至于Okun家，承包商在他的房子周圍挖了一條渠，用鐵梁支撐住房子，然后拆掉了原來的地基。在馬薩諸塞州，想修復(fù)那些破損地基可能要耗費(fèi)數(shù)億美元，可能對于房主來說重建或再買一處新的房屋或許更實(shí)際，但對于個(gè)人來說也同樣耗資不菲。

房子為什么怕磁黃鐵礦？

如果你看到過蓋房的施工現(xiàn)場，一定會知道在正式建造房子之前需要先挖一個(gè)大坑。人們會把混凝土做成的墻或柱子安裝在坑里，之后再回填土壤。

房屋地基。丨wikideas1

這些埋在地下的墻或柱子就是房屋的基礎(chǔ)，支撐基礎(chǔ)的土層就是地基，當(dāng)?shù)孛嫔系慕ㄖ礁摺⒃街貢r(shí)，為了增大承載能力，需要更深的地基和基礎(chǔ)。有些地下室墻面正是被利用起來的基礎(chǔ)部分。

在上面提到的案例中，很多人家的地下室墻壁開裂，實(shí)際上就是基礎(chǔ)在開裂！這對于整棟房屋來說非常危險(xiǎn)。一個(gè)為業(yè)主維權(quán)的代表人說：“這就像你的房子患了癌癥一樣。”

治理方式是斥巨資更換掉整個(gè)基礎(chǔ)，不然只能接受基礎(chǔ)逐漸崩裂的事實(shí)，房子也不知道哪天就會轟然倒塌……

地基和基礎(chǔ)要承受整棟建筑傳來的壓力，所以它們的結(jié)構(gòu)必須非常堅(jiān)固。但就算材質(zhì)堅(jiān)固，還會有很多原因?qū)е碌鼗軗p，比如溫度變化導(dǎo)致混凝土膨脹后收縮，出現(xiàn)裂縫等等。

除了外部環(huán)境，還有來自基礎(chǔ)內(nèi)部的破壞力。

混凝土骨料（石子和砂）的顆粒大小會影響其孔隙度，需要填水泥漿填充，孔隙度過大的混凝土開裂的風(fēng)險(xiǎn)更大。填充了過多水泥漿的混凝土容易在變干后開裂。丨參考資料[5]

磁黃鐵礦是一種鐵的硫化物，礦石中硫的含量為40%左右。當(dāng)硫暴露在水和空氣中時(shí)，隨著時(shí)間的推移會形成硫酸，硫酸與混凝土中的氧化鈣發(fā)生反應(yīng)，溶解水泥漿。

與此同時(shí)，在發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的過程中會生成其他硫酸鹽礦物，比如鈣礬石（一種含水的鈣鋁硫酸鹽礦物）和石膏（CaSO 4·2H 2O），它們所占據(jù)的空間都要比原本的磁黃鐵礦更大。體積膨脹會對周圍混凝土中的骨料、水泥施加壓力，迫使混凝土從內(nèi)部裂開。

只要混凝土中含有磁黃鐵礦，這個(gè)過程就會慢慢進(jìn)行，直到10年，甚至30年后才會出現(xiàn)人們能看到的裂縫。而這時(shí)，房子基礎(chǔ)已經(jīng)到了“癌癥晚期”，混凝土惡化的速度會加快，因?yàn)榱芽p會讓磁黃鐵礦暴露在空氣中，與更多的水和氧氣接觸。

在康涅狄格州，研究人員調(diào)查了幾處不同住宅的地基開裂情況。丨Kay Willie and Rui Zhong/University of Connecticut

防患于未然

修復(fù)已經(jīng)出現(xiàn)問題的混凝土基礎(chǔ)難度大、成本高，最好的方法就是在制作混凝土之前，嚴(yán)格檢查從采石場開采的原料中是否有危險(xiǎn)成分。

康涅狄格州和馬薩諸塞州分別在2022年和2023年通過法案，要求采石場報(bào)告硫的含量，有些情況下還要報(bào)告磁黃鐵礦的含量。

目前，還有很多人正在一邊努力修護(hù)搖搖欲墜的房屋，一邊絕望地維權(quán)著……

參考資料：

[1https://news.yahoo.co.jp/articles/1a1284ecd8296e304210d67ccb63e160308bb533

[2]https://ja.wikipedia.org/wiki/2025%E5%B9%B4%E6%97%A5%E6%9C%AC%E5%9B%BD%E9%9A%9B%E5%8D%9A%E8%A6%A7%E4%BC%9A#%E4%BC%9A%E5%A0%B4%E6%A7%8B%E6%88%90

[3]https://www.upi.com/Top_News/2020/04/08/Mapping-of-basement-destroying-mineral-could-lead-to-repair-payments/7661586286315/

[4]https://undark.org/2024/12/18/foundations-crumbling-mineral/

[5]李霏.道路橋梁工程中混凝土裂縫成因及對策分析[J].運(yùn)輸經(jīng)理世界,2025,(02):127-129.

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