湿热地区使用50年以上砌体建筑外墙砖耐久性研究

2014-09-25廖新雪张兴伟林文修

重庆建筑 2014年5期

廖新雪，张兴伟，林文修

（重庆市建筑科学研究院，重庆 400015）

0 引言

砌体耐久性是指砌体抵抗气候作用、化学腐蚀、物理作用或任何其他破坏过程的能力。相对于混凝土结构，砌体建筑的使用历史更悠久，其中不乏使用时间超过50年，已超过设计合理使用年限的建筑，那么这些建筑的外墙在经受了长时间环境侵蚀后，其块材的耐久性能如何？目前尚无相关研究报道。

重庆最高温度40℃左右，平均相对湿度70%左右，夏季不通风时间是高温加高湿，属于典型的湿热地区。本文对重庆主城区使用时间超过50年的砌体建筑外墙耐久性退化情况进行调查，发现湿热地区外墙砖耐久性退化的主要现象为表面风化和强度下降，退化程度和时间无明显相关性，而是和使用状况等有关。在墙面设置防护层可以有效提升外墙砖的耐久性。

1 调查对象

调查对象情况列于表1，修建时间从19世纪80年代至20世纪60年代，最长使用时间已超过100年，最短使用时间也已超过50年，都为民用建筑，砖木或砖混结构，层数2至5层不等，采用粘土砖或页岩砖砌筑，墙厚240mm。

2 调查情况及结果

2.1 损伤情况

表1 调查对象列表

风化作用大致分为物理风化、化学风化、冻融风化和生物风化等，其中物理风化主要受温度变化影响，而化学风化受温度和水分变化影响都较大。根据文献[1]的内容及现场调查，重庆地区外墙的使用环境属于Ⅰf，即湿热地区室外环境（室外淋雨）；另外调查各建筑外墙砖表面损伤情况发现，受损砖表面起皮，质地疏松，用手触摸即化成粉末脱落，部分砖内部出现泥化现象（如图1所示），据此判断外墙砖遭受了物理和化学共同作用的风化损伤。

图1 砖泥化现象

各建筑外墙砖损伤列于表2。由于底层墙体特别是根部，干、湿变化最大，因此该部位的损伤最为严重（如图2所示）。

表2 外墙损伤情况表

图2 外墙底部砖风化现象

比较各房屋外墙损伤情况发现，风化的面积和深度及时间没有明显对应关系，这可能与修建时砖自身质量的优劣有关，同时外墙面设置了防护层，砖风化程度较轻微，反之则较严重。

另外房屋的用途也影响砖损伤程度，相对私人住宅而言，公共建筑外墙砖风化程度低，这可能和公共建筑的维护、维修较好有关，而私人住宅由于资金缺乏和意识不够，对房屋的维护相对较差，因此墙体风化程度较严重。

2.2 砖抗压强度

在非承重部位如女儿墙、护栏等部位抽取10匹砖，根据文献[2]的相关内容在试验室内进行抗压强度试验，试验结果如表3所示，抗压强度变异系数偏大，都大于0.21，只能以单砖最小值进行评定，评定结果小于或等于M7.5。

由于建筑修建年代久远，无法查到砖的设计强度，根据设计及工程检测经验，块材的设计强度和实际检测强度一般不低于M10，可见经过长时间反复干湿交替的物理及化学作用，砖的密实性降低，导致抗压强度随之降低。

表3 砌墙砖抗压强度

表3还可看出，砖抗压强度大小和时间长短并无明显相关关系，原国民政府行政院距今近120年，砖的抗压强度检测值最高，其原因可能是该建筑表面设置了装饰面层，防止砖的风化，有效提升了砖的耐久性能。

另外检测砖抗压强度同时，采用回弹法检测了各建筑的砂浆抗压强度，砂浆强度低，离散性大，评定强度等级小于M2.5，平均值约0.5MPa。

2.3 损伤后外墙承载力分析

根据文献[3]相关内容及现场调查结果，对底层外墙的受压承载力进行验算，计算参数取值如下。

开间3.6m，层高3.3m，横墙承重（标准层如图3所示），墙厚200mm（原墙厚240mm，考虑截面损伤后为200mm），楼面恒载2.0kN/m2（木楼盖），楼面活载1.5kN/m2（按旧规范取值），屋面恒载4.0kN/m2，屋面活载0.5kN/m2，砖取M7.5，砂浆取0.5MPa。采用中国建筑科学研究院开发的砌体模块计算软件进行建模计算，（A）-（B）/（1）外墙计算结果如表4所示，2层和3层建筑的底层外墙承载力满足要求，4层建筑以上的底层外墙受压承载力小于荷载，应适当考虑承载能力补强。