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        濕熱地區(qū)使用50年以上砌體建筑外墻磚耐久性研究

        2014-09-25 07:36:38廖新雪張興偉林文修
        重慶建筑 2014年5期
        關(guān)鍵詞:砌墻砌體風(fēng)化

        廖新雪,張興偉,林文修

        (重慶市建筑科學(xué)研究院,重慶 400015)

        0 引言

        砌體耐久性是指砌體抵抗氣候作用、化學(xué)腐蝕、物理作用或任何其他破壞過(guò)程的能力。相對(duì)于混凝土結(jié)構(gòu),砌體建筑的使用歷史更悠久,其中不乏使用時(shí)間超過(guò)50年,已超過(guò)設(shè)計(jì)合理使用年限的建筑,那么這些建筑的外墻在經(jīng)受了長(zhǎng)時(shí)間環(huán)境侵蝕后,其塊材的耐久性能如何?目前尚無(wú)相關(guān)研究報(bào)道。

        重慶最高溫度40℃左右,平均相對(duì)濕度70%左右,夏季不通風(fēng)時(shí)間是高溫加高濕,屬于典型的濕熱地區(qū)。本文對(duì)重慶主城區(qū)使用時(shí)間超過(guò)50年的砌體建筑外墻耐久性退化情況進(jìn)行調(diào)查,發(fā)現(xiàn)濕熱地區(qū)外墻磚耐久性退化的主要現(xiàn)象為表面風(fēng)化和強(qiáng)度下降,退化程度和時(shí)間無(wú)明顯相關(guān)性,而是和使用狀況等有關(guān)。在墻面設(shè)置防護(hù)層可以有效提升外墻磚的耐久性。

        1 調(diào)查對(duì)象

        調(diào)查對(duì)象情況列于表1,修建時(shí)間從19世紀(jì)80年代至20世紀(jì)60年代,最長(zhǎng)使用時(shí)間已超過(guò)100年,最短使用時(shí)間也已超過(guò)50年,都為民用建筑,磚木或磚混結(jié)構(gòu),層數(shù)2至5層不等,采用粘土磚或頁(yè)巖磚砌筑,墻厚240mm。

        2 調(diào)查情況及結(jié)果

        2.1 損傷情況

        表1 調(diào)查對(duì)象列表

        風(fēng)化作用大致分為物理風(fēng)化、化學(xué)風(fēng)化、凍融風(fēng)化和生物風(fēng)化等,其中物理風(fēng)化主要受溫度變化影響,而化學(xué)風(fēng)化受溫度和水分變化影響都較大。根據(jù)文獻(xiàn)[1]的內(nèi)容及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查,重慶地區(qū)外墻的使用環(huán)境屬于Ⅰf,即濕熱地區(qū)室外環(huán)境(室外淋雨);另外調(diào)查各建筑外墻磚表面損傷情況發(fā)現(xiàn),受損磚表面起皮,質(zhì)地疏松,用手觸摸即化成粉末脫落,部分磚內(nèi)部出現(xiàn)泥化現(xiàn)象(如圖1所示),據(jù)此判斷外墻磚遭受了物理和化學(xué)共同作用的風(fēng)化損傷。

        圖1 磚泥化現(xiàn)象

        各建筑外墻磚損傷列于表2。由于底層墻體特別是根部,干、濕變化最大,因此該部位的損傷最為嚴(yán)重(如圖2所示)。

        表2 外墻損傷情況表

        圖2 外墻底部磚風(fēng)化現(xiàn)象

        比較各房屋外墻損傷情況發(fā)現(xiàn),風(fēng)化的面積和深度及時(shí)間沒(méi)有明顯對(duì)應(yīng)關(guān)系,這可能與修建時(shí)磚自身質(zhì)量的優(yōu)劣有關(guān),同時(shí)外墻面設(shè)置了防護(hù)層,磚風(fēng)化程度較輕微,反之則較嚴(yán)重。

        另外房屋的用途也影響磚損傷程度,相對(duì)私人住宅而言,公共建筑外墻磚風(fēng)化程度低,這可能和公共建筑的維護(hù)、維修較好有關(guān),而私人住宅由于資金缺乏和意識(shí)不夠,對(duì)房屋的維護(hù)相對(duì)較差,因此墻體風(fēng)化程度較嚴(yán)重。

        2.2 磚抗壓強(qiáng)度

        在非承重部位如女兒墻、護(hù)欄等部位抽取10匹磚,根據(jù)文獻(xiàn)[2]的相關(guān)內(nèi)容在試驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果如表3所示,抗壓強(qiáng)度變異系數(shù)偏大,都大于0.21,只能以單磚最小值進(jìn)行評(píng)定,評(píng)定結(jié)果小于或等于M7.5。

        由于建筑修建年代久遠(yuǎn),無(wú)法查到磚的設(shè)計(jì)強(qiáng)度,根據(jù)設(shè)計(jì)及工程檢測(cè)經(jīng)驗(yàn),塊材的設(shè)計(jì)強(qiáng)度和實(shí)際檢測(cè)強(qiáng)度一般不低于M10,可見(jiàn)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間反復(fù)干濕交替的物理及化學(xué)作用,磚的密實(shí)性降低,導(dǎo)致抗壓強(qiáng)度隨之降低。

        表3 砌墻磚抗壓強(qiáng)度

        表3還可看出,磚抗壓強(qiáng)度大小和時(shí)間長(zhǎng)短并無(wú)明顯相關(guān)關(guān)系,原國(guó)民政府行政院距今近120年,磚的抗壓強(qiáng)度檢測(cè)值最高,其原因可能是該建筑表面設(shè)置了裝飾面層,防止磚的風(fēng)化,有效提升了磚的耐久性能。

        另外檢測(cè)磚抗壓強(qiáng)度同時(shí),采用回彈法檢測(cè)了各建筑的砂漿抗壓強(qiáng)度,砂漿強(qiáng)度低,離散性大,評(píng)定強(qiáng)度等級(jí)小于M2.5,平均值約0.5MPa。

        2.3 損傷后外墻承載力分析

        根據(jù)文獻(xiàn)[3]相關(guān)內(nèi)容及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查結(jié)果,對(duì)底層外墻的受壓承載力進(jìn)行驗(yàn)算,計(jì)算參數(shù)取值如下。

        開(kāi)間3.6m,層高3.3m,橫墻承重(標(biāo)準(zhǔn)層如圖3所示),墻厚200mm(原墻厚240mm,考慮截面損傷后為200mm),樓面恒載2.0kN/m2(木樓蓋),樓面活載1.5kN/m2(按舊規(guī)范取值),屋面恒載4.0kN/m2,屋面活載0.5kN/m2,磚取M7.5,砂漿取0.5MPa。采用中國(guó)建筑科學(xué)研究院開(kāi)發(fā)的砌體模塊計(jì)算軟件進(jìn)行建模計(jì)算,(A)-(B)/(1)外墻計(jì)算結(jié)果如表4所示,2層和3層建筑的底層外墻承載力滿足要求,4層建筑以上的底層外墻受壓承載力小于荷載,應(yīng)適當(dāng)考慮承載能力補(bǔ)強(qiáng)。

        圖3 模型標(biāo)準(zhǔn)層平面示意圖

        3 結(jié)論

        根據(jù)前面的調(diào)查、試驗(yàn)及分析得出如下結(jié)論:

        (1)在濕熱地區(qū),砌體外墻長(zhǎng)期承受反復(fù)的干濕交替的物理和化學(xué)風(fēng)化作用,砌墻磚表面風(fēng)化嚴(yán)重,強(qiáng)度下降明顯。

        表4 (A)-(B)/(1)軸線處受損外墻受壓承載力計(jì)算結(jié)果

        (2)當(dāng)使用狀況良好時(shí),砌墻磚耐久性較好,反之則較差,外墻磚的損傷程度和時(shí)間沒(méi)有明顯相關(guān)性。

        (3)外墻面設(shè)置防護(hù)層可以有效提升外墻磚的耐久性。

        (4)對(duì)于4層以上且使用時(shí)間超過(guò)50年的砌體建筑,在工程檢測(cè)中應(yīng)注意外墻的耐久性損傷對(duì)承載力的不利影響。

        [1]西安建筑科技大學(xué).CECS220:2007混凝土結(jié)構(gòu)耐久性評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)[S].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2007.

        [2]國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局,中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).GB2542-2012砌墻磚試驗(yàn)方法[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2012.

        [3]中國(guó)建筑東北設(shè)計(jì)院研究有限公司.GB50003-2011砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2011.

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