比日本世博會開幕前“塌房”更可怕的，是出現了這種裂縫的房子

2025-04-23 09:35 報人劉亞東A

來源：把科學帶回家
作者：Ziv

距離日本大阪世博會開幕還有不到一個月，場館外圍迴廊下面的防水堤壩卻已經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，它有一個佔地6萬平方米、周長2千米的木製環狀迴廊，是世界最大的木結構建築。南側約600米長的迴廊直接建在海水之上，主辦方計劃在迴廊圍起的內部區域引入海水，內外相互連通。
2月19日起，主辦方開始向環內注水，不久後就出現了堤壩被侵蝕的情況。在大風的影響下，波浪比預想的要高，所以侵蝕這麼嚴重是主辦方完全沒有預料到的。防水堤壩塌陷後地基裸露，看起來就像牙齦萎縮的牙床。
建在海中的迴廊部分，下面的防水堤壩發生了明顯塌陷。丨expo2025
儘管看上去有點危險，但是主辦方表示整個迴廊建築的樁基延伸到地下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。但在美國，有些人家的地下室出現了奇怪裂縫，他們就沒這麼幸運了。
無計可施的房屋主人
2005年，生活在美國康涅狄格州的Jim Okun發現，自己住了20年的房子的地下室突然莫名其妙出現了裂縫。他花了好幾個月的時間斷斷續續維修，期間牆壁上的裂縫變得越來越大，而且情況惡化的速度比他預想的要快很多。
一名工程師正在從Okun家地下室的牆面上取樣，調查出現裂縫的原因。丨Jim Okun
2020年，住在美國馬薩諸塞州的一對夫妻Karen和Sam家的地下室牆壁上也出現了裂紋。他們還聽說很多鄰居家裡同樣有類似的情況，甚至裂縫比他們家的還大。這讓Karen和Sam不得不擔心起來。
造成這些地下室出現裂縫的可不是什麼詭異的凶宅怪事。經過巖芯測試，科學家和工程師確定導致這些房屋地下室裂縫的罪魁禍首是一種礦物，叫做磁黃鐵礦。
黃銅色的板狀晶體是磁黃鐵礦，周圍白色的物質是閃鋅礦和石英。磁黃鐵礦可以用來製作硫酸。丨Rob Lavinsky, wikimedia
根據2020年美國地質調查局釋出的一份報告，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中可能含有磁黃鐵礦。至於含有磁黃鐵礦的原因，主要是因為這些原材料來自當地的火山地質區（後來科學家發現含有磁黃鐵礦的採石場遠不止這一處）。
在康涅狄格州，採石場附近的一所學校因地基倒塌而被拆除，至於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，然後拆掉了原來的地基。在馬薩諸塞州，想修復那些破損地基可能要耗費數億美元，可能對於房主來說重建或再買一處新的房屋或許更實際，但對於個人來說也同樣耗資不菲。
房子為什麼怕磁黃鐵礦？
如果你看到過蓋房的施工現場，一定會知道在正式建造房子之前需要先挖一個大坑。人們會把混凝土做成的牆或柱子安裝在坑裡，之後再回填土壤。
房屋地基。丨wikideas1
這些埋在地下的牆或柱子就是房屋的基礎，支撐基礎的土層就是地基，當地面上的建築越高、越重時，為了增大承載能力，需要更深的地基和基礎。有些地下室牆面正是被利用起來的基礎部分。
在上面提到的案例中，很多人家的地下室牆壁開裂，實際上就是基礎在開裂！這對於整棟房屋來說非常危險。一個為業主維權的代表人說：“這就像你的房子患了癌症一樣。”
治理方式是斥巨資更換掉整個基礎，不然只能接受基礎逐漸崩裂的事實，房子也不知道哪天就會轟然倒塌……
地基和基礎要承受整棟建築傳來的壓力，所以它們的結構必須非常堅固。但就算材質堅固，還會有很多原因導致地基受損，比如溫度變化導致混凝土膨脹後收縮，出現裂縫等等。
除了外部環境，還有來自基礎內部的破壞力。
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險更大。填充了過多水泥漿的混凝土容易在變幹後開裂。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。當硫暴露在水和空氣中時，隨著時間的推移會形成硫酸，硫酸與混凝土中的氧化鈣發生反應，溶解水泥漿。
與此同時，在發生化學反應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（CaSO4·2H2O），它們所佔據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，迫使混凝土從內部裂開。
只要混凝土中含有磁黃鐵礦，這個過程就會慢慢進行，直到10年，甚至30年後才會出現人們能看到的裂縫。而這時，房子基礎已經到了“癌症晚期”，混凝土惡化的速度會加快，因為裂縫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
防患於未然
修復已經出現問題的混凝土基礎難度大、成本高，最好的方法就是在製作混凝土之前，嚴格檢查從採石場開採的原料中是否有危險成分。
康涅狄格州和馬薩諸塞州分別在2022年和2023年透過法案，要求採石場報告硫的含量，有些情況下還要報告磁黃鐵礦的含量。
目前，還有很多人正在一邊努力修護搖搖欲墜的房屋，一邊絕望地維權著……
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.道路橋樑工程中混凝土裂縫成因及對策分析[J].運輸經理世界,2025,(02):127-129


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