关于砌体结构耐久性的研究结果及发展建议

1、Word文档 关于砌体结构耐久性的研究结果及发展建议 我国拥有量大面广的砌体结构建筑，随着服役期的增长，环境作用下的耐久性问题不断凸显，越来越受到人们的关注。介绍了砌体结构耐久性损伤的环境影响因素，再从材料、构件、结构3个层面系统总结了砌体结构耐久性讨论的进展。最终提出了进一步开展砌体结构耐久性讨论的建议。 2021年，西安建筑科技高校、湖南高校、哈尔滨工业高校、重庆市建筑科学讨论院等对修建时间从十几年到100年、涵盖15种类型的100多栋砌体结构建筑的调研表明1：在南方，风化严峻的部位消失在接近地面干湿循环交替部位、水浸泡的地方，当存在对砌体结构有侵蚀作用的液体时，有的在使用后不到20年就必

2、需进行加固处理；在北方，冻融是墙面风化的主因，风化深度最大超过100mm。 近年来，我国砌体结构房屋倒塌大事时有发生。2021年，浙江省宁波市江东区（今鄞州区）徐戎三村2号居民楼突然倒塌；2021年，浙江省奉化市（今奉化区）大成路居敬小区1幢5F居民楼发生倒塌；2021年，贵州省遵义市汇川区高桥镇1栋7F居民楼倒塌；2021年，辽宁省沈阳市1栋砌体结构居民楼局部倒塌；2021年，温州市鹿城区一自建民房倒塌。这些砌体结构房屋倒塌缘由除了设计不充分、原材料质量低下、私自改建等，还有一个缘由必需引起重视，即随着服役期的增长，受潮湿环境或冻融环境的影响，耐久性劣化不断加重。 当前，我国混凝土结构耐久性

3、讨论较为充分，从设计到评估再到修复，已形成了比较完备的规范体系。但砌体结构耐久性讨论明显不足，尚未形成一个关于耐久性的特地规范，导致砌体结构耐久性设计往往不充分，同时也严峻制约了对砌体结构耐久性损伤的评估与修复工作。本文系统总结了砌体结构耐久性的讨论进展，并提出了进一步进展的建议，盼望对砌体结构耐久性讨论起到肯定推动作用。 01砌体结构耐久性损伤的环境影响因素 砌体结构耐久性损伤是指在不同环境作用下结构材料消失的表面损伤，或者结构材料内部或者外部发生了物理和化学作用，导致结构消失损伤。耐久性损伤使得结构不能达到平安使用年限2。砌体结构耐久性损伤影响因素主要包括风化、泛霜、温度变化、冻融破坏、碱

4、集料反应、化学侵蚀等。 1.1 风化 风化对砌体结构的内部外部均有影响。随着时间的推移，砌体表面不断劣化，表面变得粗糙、疏松。当自然界的风带着颗粒击打在砌体表面，即对砌体表面施加了压力，使得砌体表面原来疏松的部分又受到了剥蚀，这样会导致砌体有效截面尺寸减小，使得结构的承载力量下降。干湿交替下的风化是一种累积性的软化作用，会加速砌体材料解体。 1.2 泛霜 砌体发生泛霜的主要缘由是砌体内部存在可溶性盐，讨论表明3，砌体可溶性盐的来源主要有2种途径：一是存在于砌体内部的可溶性盐，如原料土或烧制时的水中含有可溶性盐；二是外界可溶性盐的侵入，如盐雾或除冰盐。当砌体中含有足够多的水分，可溶性盐就会溶解，

5、随着砌体内部水分的蒸发，可溶性盐在砌体表面析出、结晶并沉积，表面看上去有斑点状或成片的白色结晶，这会导致砌体表面疏松、剥落，从而降低结构的承载力量。 1.3 温度变化 假如砌体结构过长，就会由于温差作用的影响，使得建筑物变形过大。特殊是在北方，砌体建筑始终处于四季温差、昼夜温差环境中，也就是说砌体始终处于反复的热胀冷缩状态，在结构相互约束的状态下，可能会造成砌体内部的温度应力分布不匀称，导致裂缝产生4。 1.4 冻融破坏 冻融引起的耐久性损伤通常是从砌体表面开头，随着冻融次数的不断增加，其表面开头变得疏松、剥落，削减了有效的截面尺寸，导致砌体承载力量下降。已有统计资料表明5，我国可发生冻融侵蚀

6、的面积约为127万km2，占到国土总面积的13.4%左右。在反复冻融状况下，假如再耦合风蚀，砌体的损伤将更为严峻，其内部的孔隙率、砖块和砂浆的强度也会因此变化。 1.5 碱集料反应 发生碱集料反应首先要砌体内部的含碱量高，其次是砂浆的细集料中有足够的活性成分，同时砌体内部还要含有肯定量的水分。砌体材料中的碱性物质与砂浆细集料中的活性成分发生化学反应，导致砌体内部由于生成膨胀性侵蚀产物而开裂6。碱集料反应给砌体结构带来的危害一般比较严峻。 1.6 化学侵蚀 化学侵蚀是砌体在所处的环境中接触到了外部的酸性或硫酸盐而受到侵蚀。在受到酸性介质侵蚀时，砂浆中的Ca(OH)2与酸性介质会发生中和反应，破坏

7、砂浆的凝胶体结构，使得砂浆强度降低，从而影响砌体的强度。在受到外部硫酸盐侵蚀时，砌体砂浆内部会产生结晶型、石膏型或钙矾石型膨胀性腐蚀物，内部受到膨胀应力，导致砂浆开裂、强度下降。 02砌体结构耐久性讨论进展 2.1 材料层面 砌体结构由块材和砂浆材料组成，块材和砂浆的耐久性对砌体结构的耐久性具有重要影响。截至目前，关于砌体结构耐久性的讨论大多集中在材料层面，主要讨论不同的环境因素和材料性能对耐久性的影响。郑怡等7对烧结一般砖在不同冻融循环次数下进行对比试验，讨论了材料的质量、强度损失率与循环次数的关系；曹新宇等8对古砖砌体进行了冻融循环下的受压破坏讨论，冻融循环次数会影响古砖砌体的受压破坏；刘

8、玮辉9通过对不同协作比的再生混凝土多孔砖进行了不同冻融循环次数下的对比试验，提出了由质量吸水率、抗压强度和冻融循环次数三个因素来表达砖块的抗冻性能并采纳砖的质量吸水率与抗压强度的比值来确定不同地区的砖的抗冻性能，为砌体结构耐久性设计供应了依据。高润东10等考虑到西北地区干燥，砌体老化损伤比较突出，进行老化环境设计，用宏微观结合的试验方法讨论砌块与砂浆 老化损伤机理。张京街等11利用酸蚀试验来讨论砖块的耐久性，对比砖块在Na2SO4、工业酸液、自来水3种环境下的强度损失状况，并提出了砖块表面腐蚀修复的方法。汤永净等12针对古代砖砌体，通过7种工况讨论了砖、灰浆、砌体抗压、砌体抗剪强度的劣化规律，

9、提出了古代砖砌体风化程度的评定标准。刘卫东等13为了弄清砖的物理风化和化学风化特征，对现役历史爱护建筑砌体用砖进行抗冻融循环和风化试验，讨论两种测试方法指标之间的规律性，推算现役历史爱护建筑砌体用砖的耐久性，评估其剩余使用年限。LARBIJA14利用电子显微镜观看了在硫酸盐侵蚀、浆体钙流失、盐结晶侵蚀及冻融损伤后，砖砌体内部结构微观层面的变化规律，讨论同时表明微观测试能够快速诊断砌体损伤的缘由和程度；MARTINSROG等15通过加速碳化作用讨论了砌体砌筑砂浆的劣化特征，讨论结果表明砂浆强度及砂浆爱护层厚度对砌体耐久性能具有重要影响。GUNNEWEGJTM等16讨论了原材料性能和施工工艺对砖砌

10、体界面雨水渗透性能的影响，讨论结果表明渗透性越高，砌体耐久性能越差。WILLIAMSB等17通过试验室模拟和现场测试讨论了冻融作用对砖砌体耐久性的影响，砌体含水率越高，冻融损伤越严峻，因此寒冷地区应加强砌体结构的防水工作。FORABOSCHIP等18讨论了水分和盐分对砖的抗压强度影响，讨论结果表明水分显著降低了砖的抗压强度，特殊是砖内盐浓度相同的状况下，含水率越大，抗压强度越低，但没有水分的盐则提高了砖的抗压强度。GENTILINIC等19采纳NaCl和Na2SO4溶液加速侵蚀，讨论了砌体抗剪强度的劣化机理。 2.2 构件层面 与材料层面相比，从构件层面讨论砌体结构的耐久性要简单得多，因此，这

11、方面的讨论相对较少。商效瑀等20将砌体冻融循环下轴心受压看作2个损伤过程，依据损伤力学和应变等价原理，推导砌体冻融损伤演化方程和砌体轴心受压损伤演化方程，建立砌体冻融循环下轴心受压损伤本构模型，为寒冷地区砌体耐久性评估供应理论基础。位三栋等21对肯定程度老化的历史建筑砌体墙以及加固后的砌体墙进行试验，采纳UHPC（超高性能混凝土）加固，比较了加固前后水平承载力量的变化、裂缝进展方式、破坏形式等，讨论结果表明，使用UHPC面层加固时，墙体的损伤开裂对加固效果有肯定程度影响，可以提高墙体的耐久性。郑山锁等22以6片砖砌体组合墙为讨论对象，模拟酸雨环境侵蚀，然后对其进行试验，讨论其破坏形式、滞回曲线

12、、骨架曲线，基于试验结果建立了在酸雨侵蚀环境下砌体墙循环退化指数模型及恢复力模型，讨论了墙体在酸雨环境下的变形特征、刚度退化和能量消耗。汤永净23讨论了不同工况冻融下古砖砌体抗压强度的变化状况，以及古砖开裂荷载与裂缝之间的关系。CARPINTERIA等24对历史砖砌复合材料和墙体的长期性能进行了试验分析，采纳声放射监测技术对加固后墙体的损伤定位进行评估，并对加固后墙体在疲惫试验中的破坏时间进行猜测，讨论表明，利用声放射技术可以对受荷载作用的加固材料进行耐久性评价。 2.3 结构层面 结构层面的耐久性试验要模拟外界影响因素太多，难度较大，所以一般以既有砌体结构的检测来代替试验。通过对砌体材料的表

13、面状况以及材料强度的变化来分析结构破坏程度，并依据材料强度的损失状况来推算结构寿命。刘西光25在对不同气候条件下的近百栋砖砌体结构广泛调研基础上，重点针对砖砌体泛霜、砖砌体冻融、砖砌体干湿交替下风化、砌筑砂浆粉化4种主要损伤类型，分析了发生气理及其影响因素，在此基础上，以泛霜面积率、冻融深度、冻融面积率等为定量指标，建立了砖砌体结构耐久性综合评判模型。GARAVAGLIAE等26从爱护历史遗产的角度，对砌体材料的劣化过程进行了探讨，并从试验和数值的角度讨论了历史建筑的长期损伤规律，建立了基于概率统计的砌体结构剩余寿命猜测模型。 3结 语 (1)砌体结构耐久性损伤影响主要因素包括风化、泛霜、温度变化、冻融破坏、碱集料反应、化学侵蚀等。影响砌体结构耐久性的因素往往不是单独的，在进行单因素影响讨论的同时，也应加强多因素耦合侵蚀环境下砌体结构耐久性的讨论。 (2)国内外对砌体结构耐久性的讨论主要集中在材料层面，构件层面次之，结构层面比较少。材料