历史建筑砖改良的试验研究

发布时间：2020-04-11 14:01

【摘要】：古建筑作为华夏民族的艺术瑰宝,蕴含着丰富的历史和文化价值。这些历史建筑物多由砖砌筑而成,由于砖内部存在大量微小连通的孔隙,具有较强的吸水性,导致砖墙极易出现粉化、泛碱等不良现象。致使这些辉煌的历史古迹正在迅速的消失着,或者经受着不同程度的破坏,迫切需要进行修复和保护。本文以古城开封墙体粉化脱落现象为研究背景,提出利用真空预压方式对砖渗入有机硅防水剂进行改良的方法,所用防水剂浓度分别为0%、1%、2%、3%,通过毛细吸水试验、耐酸碱性试验、冻融循环试验探究改良试样的水理性质、耐久性、力学性能和抗冻性能;利用扫描电镜分析内部形态变化,揭示有机硅防水剂改良历史建筑砖的作用机理,得出以下结论:(1)通过对砖进行毛细吸水试验,验证了砖改良方法的有效性。试样5h内的平均吸水率随着防水剂浓度增加逐渐降低,经浓度1%防水剂改良后试样吸水率与改良前相差不大,防水剂浓度3%相较改良前吸水率能降低4.61%;改良后试样内部结构密实度和防水性均有所提升,经浓度3%防水剂改良后试样内部结构更加致密,水珠落上呈现荷叶滚落现象,有效改善了试样耐水性。(2)通过对砖进行酸碱侵蚀试验,研究了砖改良后的耐久性。改良后试样耐酸碱性能明显提高,外观形貌完整,未出现明显破坏,吸水性降低,质量增长率下降,抗压强度得到有效提升,最大损失率仅为8.47%,试样能保持较好的外观和强度。(3)通过对砖进行冻融循环试验,探究了砖改良后的抗冻性。改良后试样仍能保持良好的形貌,较低吸水性和质量增长率,且抗压强度有所提升,经浓度3%防水剂改良后抗压强度损失率仅为8.26%,依然保持较高强度,表现出良好的抗冻性。(4)通过扫描电镜对砖进行微观结构分析。结果表明:经有机硅防水剂改良后试样内部结构发生变化,骨架颗粒间孔隙减少,结构更加致密。这是由于有机硅分子经过水解、缩聚、凝胶作用吸附于试样内部孔隙中,形成防水膜,增强试样防水性和力学性能,使得试样稳定性大幅度提高。有机硅防水剂能够改变砖块内部微观结构,减少内部孔隙,增加骨架颗粒间的密实度,形成的防水膜可以提高表面张力的疏水特性,进而有效提高砖的耐水,耐酸碱侵蚀,力学性能和耐久性能。3%浓度的有机硅防水剂能够有效抵挡毛细水、酸碱溶液侵蚀和冻融循环破坏,研究结果为中原地区古建筑修复提供了新思路。
【图文】：

墙体,泛碱,对孔,液态水

、墙体“泛碱”、起翘和剥落等多种劣变状况，如图 1-1 和图 1-2所示。图1-1 被破坏的墙体图1-2 墙体泛碱古建筑墙体由砖材料组成，内部分布着大量彼此连通的毛细孔，具有较强的吸水性，当外界水分对墙体侵蚀时，就会通过毛细作用进入墙体内部，当砖材料吸水饱和后，在冬季负温作用下，孔隙内的液态水就会结晶凝固，体积膨胀，对孔隙壁产生附加压力，随着压力的逐渐增大，对孔隙壁的破坏逐渐加深，最终造成孔隙壁的破裂，随着温度的上升，孔隙内的固态冰又转化成液态水，此时对孔隙壁的压力慢慢消失，平衡应力被打破。经过长年累月的反复循环，墙体材料逐渐变得疏松，对颗粒物质的固结作用逐渐丧失，从而产生墙体?

墙体,泛碱,古建筑,吸水性

、墙体“泛碱”、起翘和剥落等多种劣变状况，如图 1-1 和图 1-2所示。图1-1 被破坏的墙体图1-2 墙体泛碱古建筑墙体由砖材料组成，内部分布着大量彼此连通的毛细孔，具有较强的吸水性，当外界水分对墙体侵蚀时，就会通过毛细作用进入墙体内部，，当砖材料吸水饱和后，在冬季负温作用下，孔隙内的液态水就会结晶凝固，体积膨胀，对孔隙壁产生附加压力，随着压力的逐渐增大，对孔隙壁的破坏逐渐加深，最终造成孔隙壁的破裂，随着温度的上升，孔隙内的固态冰又转化成液态水，此时对孔隙壁的压力慢慢消失，平衡应力被打破。经过长年累月的反复循环，墙体材料逐渐变得疏松，对颗粒物质的固结作用逐渐丧失，从而产生墙体的粉化脱落现象。
【学位授予单位】：河南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU522.1

【参考文献】