馬 成 理

(太原理工大學(xué)建筑與土木工程學(xué)院,山西 太原 030024)

平遙古城墻磚砌體強(qiáng)度可靠性探測(cè)

馬 成 理

(太原理工大學(xué)建筑與土木工程學(xué)院,山西 太原 030024)

依據(jù)非破損檢測(cè)的特點(diǎn)和原理，對(duì)世界文化遺產(chǎn)平遙古城墻磚砌體強(qiáng)度進(jìn)行了無(wú)損檢測(cè)，并結(jié)合實(shí)測(cè)成果對(duì)其安全可靠性水平做出了客觀的評(píng)價(jià)，為平遙古城墻的維修加固及保護(hù)提供了可靠的數(shù)據(jù)。

無(wú)損檢測(cè)，古城墻，文物，保護(hù)

1 概述

平遙古城歷史悠久，是世界文化遺產(chǎn)。平遙古城墻始建于西周宣王時(shí)，明洪武年間擴(kuò)建為磚石城墻。在經(jīng)歷的600多年的風(fēng)雨滄桑期間，共進(jìn)行了30余次的修復(fù)，磚墻材料在大小、尺寸、內(nèi)在質(zhì)量、腐蝕狀態(tài)等等方面都存在很大的差異。如今整座城墻的墻體裂縫到處可見，部分墻體破損、酥堿十分嚴(yán)重，有的墻體外閃鼓脹非常明顯，隱患無(wú)時(shí)不有。因此盡快對(duì)整個(gè)平遙古城墻磚砌體進(jìn)行可靠性鑒定與評(píng)估是非常必要、非常迫切的。

為了對(duì)平遙古城墻的維護(hù)修繕提供可靠的數(shù)據(jù)，對(duì)平遙古城墻磚砌體強(qiáng)度的檢測(cè)，我們采用了一項(xiàng)為工程服務(wù)的新型應(yīng)用科學(xué)：非破損檢測(cè)技術(shù)。

2 非破損檢測(cè)的特點(diǎn)和原理

非破損檢測(cè)技術(shù)是采用非破損的手段，不破壞古建筑結(jié)構(gòu)，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)快速測(cè)試，根據(jù)要求選取適量測(cè)區(qū)，對(duì)古建筑結(jié)構(gòu)中磚與灰漿的強(qiáng)度作出客觀的定量分析，為古建筑的維修加固提供可靠依據(jù)。非破損法較之破壞性試驗(yàn)法具有應(yīng)用范圍廣，工作效率高，操作簡(jiǎn)單使用方便，費(fèi)用低廉，數(shù)據(jù)客觀，可以重復(fù)試驗(yàn)等優(yōu)點(diǎn)，它有廣闊的發(fā)展前景，有重要的使用價(jià)值。

本次檢測(cè)我們采用的非破損方法是超聲波法、回彈法及其兩者相結(jié)合的綜合法。其基本原理如下：1)超聲波法。超聲波在介質(zhì)中的傳播速度同介質(zhì)的物理力學(xué)性能有一定的相關(guān)性。介質(zhì)內(nèi)部越緊密其強(qiáng)度越大，超聲波通過(guò)它的速度就越大。只要能測(cè)出超聲波通過(guò)某介質(zhì)的速度就可以進(jìn)而確定它的內(nèi)部質(zhì)量好壞、強(qiáng)度大小。這就是超聲波測(cè)強(qiáng)的原理。2)回彈法。采用具有一定動(dòng)能的重錘彈擊介質(zhì)表面，其動(dòng)能將發(fā)生再分配，一部分能量以塑性變形或殘余變形的形式為介質(zhì)所吸收，而另一部分能量則反彈重錘。介質(zhì)表面越緊密，硬度越大，它給予重錘的反彈能量就越大。只要能測(cè)得回彈值的大小，就可以進(jìn)一步確定介質(zhì)表面的緊密程度與強(qiáng)度大小，這就是回彈法的測(cè)強(qiáng)原理。3)綜合法。所謂綜合法就是采用上述兩種單一測(cè)試方法，同時(shí)對(duì)某一介質(zhì)進(jìn)行綜合測(cè)試。通?；貜椃ㄖ荒芊从辰橘|(zhì)表層2 cm～4 cm深度的質(zhì)量情況，對(duì)介質(zhì)內(nèi)部情況則不能如實(shí)反映。而超聲法則可以把介質(zhì)內(nèi)部質(zhì)量情況反映出來(lái)，采用這兩種方法綜合測(cè)試就可以做到取長(zhǎng)補(bǔ)短，表里兼顧，達(dá)到全面可靠，進(jìn)而減少測(cè)試誤差，提高測(cè)試精度。

3 實(shí)測(cè)成果

鑒于現(xiàn)場(chǎng)條件，本次磚砌體強(qiáng)度的檢測(cè)只借助于一些簡(jiǎn)單的登高工具，測(cè)試范圍只能在墻面的1/2～1/3高度上抽樣。根據(jù)現(xiàn)有規(guī)范抽樣檢測(cè)20%即可，但在檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)樣本的離散性很大，所以一再增加抽樣個(gè)數(shù)，以至于最后不得不對(duì)馬面、外墻、甕城、角臺(tái)、排水槽做了全數(shù)檢測(cè)，增加了大量的工作量。

表1 外墻檢測(cè)結(jié)果

由于檢測(cè)結(jié)果的數(shù)據(jù)離散性大，即使同一馬面的三個(gè)側(cè)面也可能用磚不同，腐蝕狀態(tài)不同，強(qiáng)度差異很大，無(wú)法用一個(gè)平均值表示，所以只好分別列出，由計(jì)算人員根據(jù)需要選擇。

本次在現(xiàn)場(chǎng)共隨機(jī)選取了2 965個(gè)測(cè)區(qū)進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)。獲得原始數(shù)據(jù)88 950個(gè)。其中外墻的檢測(cè)結(jié)果見表1。

4 結(jié)語(yǔ)

1)從現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)中知：磚砌體主要由明代磚和清代磚構(gòu)成。基于磚砌體強(qiáng)度影響因素較多，材料性能離散性大，磚的強(qiáng)度最高可達(dá)11.13 MPa，最低為6.06 MPa；灰漿強(qiáng)度最高可達(dá)6.01 MPa，最低為0.60 MPa。

2)在城墻進(jìn)行修繕維護(hù)中，必須根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，進(jìn)行具體的分析，同時(shí)要考慮到磚砌體在潮濕時(shí)其強(qiáng)度明顯下降等諸多因素，具體問(wèn)題具體對(duì)待，不可操之過(guò)急，憑經(jīng)驗(yàn)估計(jì)，否則會(huì)給正常修繕維護(hù)工作帶來(lái)安全性隱患。

The brick masonry strength investigation on the wall of Pingyao Ancient Town

Ma Chengli

(CollegeofArchitecture&CivilEngineeringofTUT,Taiyuan030024,China)

According to the features and principles of the non-disrepair inspection, the paper has the non-destructive testing of the brick masonry strength of walls of Pingyao Ancient Town, and has the objective evaluation of its safe reliability by combining with the testing results, so as to provide reliable data for the maintenance, consolidation and protection of the walls.

non-destructive testing, ancient wall, cultural relics, protection

2015-06-26

馬成理(1957- ),男,高級(jí)工程師

1009-6825(2015)25-0032-02

TU311

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