老旧建筑病理学与检测技术探析

2020-03-05诸民王浩宇

工程建设与设计 2020年20期

诸民，王浩宇

（中央军委机关事务管理总局，北京 100082）

1 引言

老旧小区作为城市品质的一种特殊载体和要素，反映着城市的历史演变轨迹，赋予了城市深厚的底蕴和独具一格的气质。当前，在城市规划建设中，更加注重城市建成区存量的改造和提升，通过修补修复等微改造、小动作，改善人居环境，实现环境保护与资源节约。本文综合分析了老旧建筑的常见病害及其成因、检测技术及其原理，为建筑改造提供一定依据。

2 建筑病理学分析

建筑病理学就是研究建筑的腐蚀机理，结合建筑科学知识与施工技术，通过鉴定、诊断、修复，完成建筑系统中缺陷的治理[2]。

2.1 砖砌体建筑的病害类型及成因分析

常见的砖砌体建筑病害有砖块破损、墙体裂缝、面层空鼓开裂、墙面酥碱风化、灰缝粉化、墙面污损等。其中，（1）砖块破损，受外力以及风吹日晒影响，多分布于建筑砖墙龟裂处的周围与墙体的转角；（2）墙体裂缝，不同诱因可产生不同的裂缝形状，门洞处的斜向裂缝是因为基脚的移动而产生的；竖向裂缝是因为不同材料间的硬性连接或者墙体的湿热运动受到制约而导致的[3]；墙角处的对角裂缝多是源于沉降或者承重支撑不足而造成的垂直方向位移不一致；水平裂缝则是由于建筑框架平面的水平荷载过大导致的内外收缩膨胀引起的变形差异；（3）面层空鼓开裂，是墙体里的潮气和面层的透气性不能相互匹配的结果；（4）墙面酥碱风化，是日照、雨水、可溶性结晶盐等自然和人为因素共同作用的结果。

造成砖砌体病害的主要因素有：（1）晶体盐，砖体中结晶盐析出形成泛霜，也称泛碱，随温度变化而膨胀和收缩，最终将砖的表层剥落；（2）水分，影响砖体的物理性能，降低结构耐久能力；有利于真菌细菌的滋生与害虫的侵害；加快材料的热消耗，使自身的热性能降低；（3）冻融，在冻融或者干湿微环境中，砂浆的黏结能力降低，使墙体发生粉化而造成部分脱落，水分顺着表面的裂缝流入砖块内部，经过一段时间的冻融的收缩膨胀后，砖体表层剥落甚至开裂；（4）大气污染，车辆尾气、工业废气以及在空气中接触发生化学反应生成的污染物质等，以酸雨、灰尘、雾霾等方式影响着建筑的健康；（5）生物的侵害，如攀爬植物使墙体受潮，动物的排泄物、筑巢、钻洞等侵蚀性行为，会腐蚀损坏砖块，从而降低建筑结构的承重能力。

2.2 木材建筑的病害类型及成因分析

木材劣化的因素很多，如风雨菌虫的侵害，干湿和温度变化的影响，外力作用及自身老化等。其中，（1）虫蛀，木构件被白蚁、黄蜂等蛀空只剩躯壳，严重影响了建筑安全；（2）微生物，在适宜的水分和温度的环境下，微生物就能对木材腐蚀，让其表面软化渗透性增大；（3）外力，常见的磨损、振动、超载和基础沉降将引起木材力学损坏；（4）金属腐蚀，破坏木材自身的细胞壁，使木材的木质变得更加松软，严重破坏和削弱结构的耐久性能力；（5）化学反应，强酸或强碱可以老化木材中的纤维素、半纤维素或木质素等，木材呈黑色或者漂白后的白色，木材重量减轻，强度减弱；（6）水，引起木构件膨胀收缩，降低与邻近构件的匹配性，也会使连接处的黏合度减弱，导致木构件变形、黏结损毁。

2.3 混凝土建筑的病害类型及成因分析

混凝土属于一种人造石材，与钢筋网、钢板或钢纤维等构成拉压承载性能优良的组合材料，常见的病害，包括：（1）损伤，受外力作用、周围环境或介质影响，产生的结构损伤，降低结构承载能力和材料的耐久性；在外力、湿度或温度的侵蚀后，产生的表面损伤，表现为碳化或表层剥落；（2）冻害，混凝土属于孔隙结构，低温下内部水分结冰，温度周期性交替时收缩膨胀，结构就会产生疲劳应力，从而造成损害；（3）钢筋锈蚀，导致钢筋横切面的面积变小且与混凝土间的黏结力降低，结构的承载能力受到严重影响；（4）裂缝，混凝土自身收缩膨胀、温度应力、地基不均匀沉降等因素，使混凝土产生裂缝。

3 建筑检测技术

在建筑维修改造或者加固前，需要先进行检测鉴定，根据鉴定结果再采取相应的处理措施。

3.1 砖砌体建筑的检测技术及其原理

对砖砌体建筑检测，首先是目测砖砌体，接着通过有损或无损检测技术进行准确详尽的数据收集。常见的检测技术包括：（1）取样法，即直接从砖砌体中摘取一些符合规格的砖块或者砂浆，进行一系列的强度耐久性的实验；（2）取芯法，从结构中取出一部分样品，对其进行力学试验，得出该材料实际的抗压强度；（3）应力波法，即测定应力波在砌体中的行走时间，可计算出砌体自身的质量和密度；（4）超声波法，测算承载结构里超声波波速，以测出结构内部存在的结构隐患；（5）管道镜法，通过目镜或者检测器来检验墙体内部的详细情况；（6）回弹法，使用回弹仪测定重锤的最大反弹距离来推定建筑的结构强度；（7）热像仪，通过红外照相机来判断建筑内部的温差，从而定位到建筑中的潮湿部位或异常温度变化。

3.2 木材建筑的检测技术及其原理

木构件及其构架需要定期进行检查与检测，检查侧重于视觉检查，检测则主要针对木材力学特性与腐朽状况的检验。（1）视觉检查，腐蚀后木材的外观迹象有：子实体、凹陷面、褶皱、表面瑕疵或木材颜色变化、蛀洞与木屑等，若木构件外部有植物与苔藓生长，木材湿度会较高，为腐蚀提供有利条件；（2）锤击听音法，锤击木材外表面，声音沉闷且空洞，则木材内部有可能已遭到腐蚀；反之，声音明快，则木材应该是相对健康的；（3）湿度计法，是用来检测和度量出木材中湿度较高的区域，以判断该木材是否具备被腐蚀的环境；（4）钻芯取样法，在木材不同部位钻孔，钻孔时的扭矩和检查钻孔时的碎木屑是判断该木材内部是否被腐蚀的重要依据。

3.3 混凝土建筑的检测技术及其原理

在检测混凝土结构和构件强度时，可首先用无损检测作为检测的基础，比如回弹法、超声波法等，但易受到周围环境、人为或者物理因素的干扰，使结果不是很精准，需要结合有损检测方法，如钻芯取样法，由于具有破坏性且价格比较高，所以普适性较差，通常只是局部采用钻芯法，取出的样品做实验来进一步验证数据和判定抗压强度。另外，如果混凝土的钢筋出现锈蚀，则要检测钢筋的断面损失率，计算出其承载力是否受到影响。