平遙古城墻磚砌體強度可靠性探測

馬 成 理

(太原理工大學建筑與土木工程學院,山西 太原 030024)

平遙古城墻磚砌體強度可靠性探測

馬 成 理

(太原理工大學建筑與土木工程學院,山西 太原 030024)

依據非破損檢測的特點和原理，對世界文化遺產平遙古城墻磚砌體強度進行了無損檢測，并結合實測成果對其安全可靠性水平做出了客觀的評價，為平遙古城墻的維修加固及保護提供了可靠的數據。

無損檢測，古城墻，文物，保護

1 概述

平遙古城歷史悠久，是世界文化遺產。平遙古城墻始建于西周宣王時，明洪武年間擴建為磚石城墻。在經歷的600多年的風雨滄桑期間，共進行了30余次的修復，磚墻材料在大小、尺寸、內在質量、腐蝕狀態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、酥堿十分嚴重，有的墻體外閃鼓脹非常明顯，隱患無時不有。因此盡快對整個平遙古城墻磚砌體進行可靠性鑒定與評估是非常必要、非常迫切的。

為了對平遙古城墻的維護修繕提供可靠的數據，對平遙古城墻磚砌體強度的檢測，我們采用了一項為工程服務的新型應用科學：非破損檢測技術。

2 非破損檢測的特點和原理

非破損檢測技術是采用非破損的手段，不破壞古建筑結構，通過現場快速測試，根據要求選取適量測區，對古建筑結構中磚與灰漿的強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。非破損法較之破壞性試驗法具有應用范圍廣，工作效率高，操作簡單使用方便，費用低廉，數據客觀，可以重復試驗等優點，它有廣闊的發展前景，有重要的使用價值。

本次檢測我們采用的非破損方法是超聲波法、回彈法及其兩者相結合的綜合法。其基本原理如下：1)超聲波法。超聲波在介質中的傳播速度同介質的物理力學性能有一定的相關性。介質內部越緊密其強度越大，超聲波通過它的速度就越大。只要能測出超聲波通過某介質的速度就可以進而確定它的內部質量好壞、強度大小。這就是超聲波測強的原理。2)回彈法。采用具有一定動能的重錘彈擊介質表面，其動能將發生再分配，一部分能量以塑性變形或殘余變形的形式為介質所吸收，而另一部分能量則反彈重錘。介質表面越緊密，硬度越大，它給予重錘的反彈能量就越大。只要能測得回彈值的大小，就可以進一步確定介質表面的緊密程度與強度大小，這就是回彈法的測強原理。3)綜合法。所謂綜合法就是采用上述兩種單一測試方法，同時對某一介質進行綜合測試。通常回彈法只能反映介質表層2 cm～4 cm深度的質量情況，對介質內部情況則不能如實反映。而超聲法則可以把介質內部質量情況反映出來，采用這兩種方法綜合測試就可以做到取長補短，表里兼顧，達到全面可靠，進而減少測試誤差，提高測試精度。

3 實測成果

鑒于現場條件，本次磚砌體強度的檢測只借助于一些簡單的登高工具，測試范圍只能在墻面的1/2～1/3高度上抽樣。根據現有規范抽樣檢測20%即可，但在檢測中發現樣本的離散性很大，所以一再增加抽樣個數，以至于最后不得不對馬面、外墻、甕城、角臺、排水槽做了全數檢測，增加了大量的工作量。

表1 外墻檢測結果

由于檢測結果的數據離散性大，即使同一馬面的三個側面也可能用磚不同，腐蝕狀態不同，強度差異很大，無法用一個平均值表示，所以只好分別列出，由計算人員根據需要選擇。

本次在現場共隨機選取了2 965個測區進行無損檢測。獲得原始數據88 950個。其中外墻的檢測結果見表1。

4 結語

1)從現場檢測中知：磚砌體主要由明代磚和清代磚構成。基于磚砌體強度影響因素較多，材料性能離散性大，磚的強度最高可達11.13 MPa，最低為6.06 MPa；灰漿強度最高可達6.01 MPa，最低為0.60 MPa。

2)在城墻進行修繕維護中，必須根據現場實際情況，進行具體的分析，同時要考慮到磚砌體在潮濕時其強度明顯下降等諸多因素，具體問題具體對待，不可操之過急，憑經驗估計，否則會給正常修繕維護工作帶來安全性隱患。

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,高級工程師

1009-6825(2015)25-0032-02

TU311

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