古建筑舊青磚回彈法測(cè)試技術(shù)

孔德榮

舊青磚是古建筑的重要組成部分。回彈法的特點(diǎn)在于設(shè)備操作便捷，檢測(cè)全程未涉及到任何損傷物體的行為，通過(guò)配套的回彈儀可實(shí)現(xiàn)對(duì)舊青磚的高效檢測(cè)，幫助文物保護(hù)工作者更好地掌握其抗壓強(qiáng)度情況，為相關(guān)工作的開展提供重要依據(jù)。

一、工程概況

唐紹儀故居位于珠海市唐家古鎮(zhèn)山房路99號(hào)，該樓房深11.6m，寬12.3m，主要由兩部分構(gòu)成，其中右間于清代建設(shè)，后續(xù)于1929年在原基礎(chǔ)上擴(kuò)建形成左間。該古建筑迄今已有百余年歷史，在長(zhǎng)期的風(fēng)雨侵蝕作用下，故居建筑逐步受到損傷，自2003年5月起啟動(dòng)修繕項(xiàng)目，本次工作引入了回彈法測(cè)試技術(shù)，為文物保護(hù)者對(duì)舊青磚的分析提供了重要依據(jù)。

二、回彈法測(cè)試技術(shù)原理

以建筑舊青磚為基本對(duì)象，對(duì)其展開回彈檢測(cè)工作，基于對(duì)回彈測(cè)強(qiáng)曲線的應(yīng)用，從中可求出舊青磚抗壓強(qiáng)度。

常規(guī)的磚強(qiáng)度檢測(cè)工作中，對(duì)于回彈儀的使用方法指的是在磚墻上完成檢測(cè)；此處創(chuàng)建的測(cè)強(qiáng)曲線與之存在差異，使用磚塊在磚墩上實(shí)現(xiàn)檢測(cè)?；跀?shù)據(jù)對(duì)比可知，此處所用方法檢測(cè)所得的回彈值比常規(guī)方法略低1°，因此在實(shí)際測(cè)試工作中在獲得回彈值的基礎(chǔ)上需加以修正。

三、古建筑舊青磚回彈法測(cè)試技術(shù)

1.回彈法測(cè)試技術(shù)施工工藝

做好古建筑修繕前的全方位調(diào)查工作具有必要性，考慮的是結(jié)構(gòu)形式、歷史階段內(nèi)的使用情況、質(zhì)量等多方面因素。以深入調(diào)查的結(jié)果為依據(jù)，結(jié)合檢測(cè)目的，編制可行的回彈檢測(cè)方案，綜合考慮被檢測(cè)工程的實(shí)際情況，將其劃分為多個(gè)檢測(cè)單元，并形成相應(yīng)測(cè)點(diǎn)?？紤]到回彈檢測(cè)方案所包含的具體要求，以此為依據(jù)做好現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備工作，準(zhǔn)確劃定待檢測(cè)區(qū)域，將雜物清理干凈，要求待檢測(cè)的磚位具有平整性。選用設(shè)備為測(cè)磚回彈儀，對(duì)其的校驗(yàn)頻率為一年兩次。各項(xiàng)準(zhǔn)備工作無(wú)誤且經(jīng)過(guò)試驗(yàn)后，則可進(jìn)入到正式的回彈檢測(cè)環(huán)節(jié)，獲取所得數(shù)據(jù)，經(jīng)整理后對(duì)其修正，將其代入“珠三角古建筑舊青磚回彈測(cè)強(qiáng)曲線”。計(jì)算工作中，若出現(xiàn)測(cè)試數(shù)據(jù)不完整的情況，必須及時(shí)補(bǔ)充測(cè)試，以便給計(jì)算提供充足的數(shù)據(jù)支持，生成檢測(cè)報(bào)告并存檔，具體流程為：現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查工程情況→制定回彈檢測(cè)方案→回彈檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備→設(shè)備儀器標(biāo)定→回彈檢測(cè)→檢測(cè)數(shù)據(jù)處理→檢測(cè)報(bào)告和檢測(cè)資料存檔。

2.回彈法測(cè)試技術(shù)施工要點(diǎn)

（1）測(cè)強(qiáng)曲線的建立

①創(chuàng)建測(cè)強(qiáng)曲線。嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，選取N、RN成對(duì)數(shù)據(jù)并通過(guò)計(jì)算的方式獲得其經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，其中RN為抗壓強(qiáng)度，MPa；N為回彈值，MPa；A、B為強(qiáng)度系數(shù)：

a.直線式見(jiàn)式（1）：以最小二乘法原理為基本依據(jù)，結(jié)合數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，針對(duì)所得的試驗(yàn)數(shù)據(jù)加以計(jì)算，可求得：A=-2.16，B=0.35。

將上述所得結(jié)果代入回歸方程，則有：RN=-2.16+0.35N。

b.冪函數(shù)式見(jiàn)式（2）：

以最小二乘法原理為基本依據(jù)，結(jié)合數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，針對(duì)所得的試驗(yàn)數(shù)據(jù)加以計(jì)算，可求得：A=0.11，B=1.27。

c.雙曲線式見(jiàn)式（3）：

以最小二乘法原理為基本依據(jù)，結(jié)合數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，針對(duì)所得的試驗(yàn)數(shù)據(jù)加以計(jì)算，可求得：A=-0.03，B=4.62。

d.指數(shù)函數(shù)式見(jiàn)式（4）：以最小二乘法原理為基本依據(jù)，結(jié)合數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，針對(duì)所得的試驗(yàn)數(shù)據(jù)加以計(jì)算，可求得：A=2.16，B=0.05。

將上述所得結(jié)果代入回歸方程， 則有：RN=2.16e0.05N。

②測(cè)強(qiáng)回歸曲線的創(chuàng)建。嚴(yán)格控制回彈儀地區(qū)及企業(yè)測(cè)強(qiáng)曲線的抗壓強(qiáng)度誤差，具體要求見(jiàn)下表。

舊青磚回彈測(cè)強(qiáng)回歸方程效果比較

根據(jù)上表內(nèi)容得知，冪函數(shù)式在δ和V兩項(xiàng)指標(biāo)上都具有較好的表現(xiàn)，對(duì)此可引入冪函數(shù)授式，以此為基礎(chǔ)可創(chuàng)建回彈測(cè)強(qiáng)曲線公式，即：RN=0.11×N1.27。

（2）確定檢測(cè)單元、測(cè)區(qū)、測(cè)點(diǎn)

根據(jù)檢測(cè)對(duì)象的規(guī)模確定合適的劃分方案，若為構(gòu)成建筑物的某個(gè)部分或是整個(gè)建筑體，需將待檢測(cè)區(qū)劃分為多個(gè)獨(dú)立的結(jié)構(gòu)單元，以此為基礎(chǔ)又細(xì)分為多個(gè)檢測(cè)單元，各自均確定6個(gè)構(gòu)件（應(yīng)具有隨機(jī)性，為單片墻體、柱），由此形成了6個(gè)測(cè)區(qū)；部分情況下檢測(cè)單元較為特殊，即尚未達(dá)到6個(gè)構(gòu)件，此時(shí)各構(gòu)件分別對(duì)應(yīng)1個(gè)測(cè)區(qū)。形成足夠數(shù)量的測(cè)區(qū)后，分別對(duì)其隨機(jī)布設(shè)20個(gè)磚樣，從而形成了100個(gè)測(cè)點(diǎn)，要求所得的每個(gè)磚樣在檢測(cè)時(shí)測(cè)5點(diǎn)回彈值。合理控制好測(cè)點(diǎn)位置，較合適的是將其置于磚樣條面中間處。

（3）回彈法測(cè)試

為了提高測(cè)試結(jié)果的精確性，要求磚樣具有足夠的平整性，若不滿足要求則使用砂輪磨平，將殘留在表面的粉塵清理干凈。測(cè)試時(shí)需維持回彈儀軸線的穩(wěn)定性，其必須與磚樣條面保持垂直關(guān)系且不發(fā)生變化，具體有：回彈儀自帶有彈擊桿，將此部分頂住磚樣表面，給予適當(dāng)?shù)牧p壓儀器，將按鈕松開后，將使得彈擊桿發(fā)生較勻速的伸出行為，此時(shí)整個(gè)儀器進(jìn)入到使用狀態(tài)；實(shí)際測(cè)試時(shí)，調(diào)整回彈儀使其能夠與磚樣條面完全保持垂直的關(guān)系，再緩慢試壓，經(jīng)過(guò)彈擊后從中獲取各自產(chǎn)生的回彈值，所得結(jié)果均取整數(shù)，再將所得結(jié)果代入RN=0.11×N1.27，經(jīng)計(jì)算后即可確定舊青磚的抗壓強(qiáng)度。

（4）測(cè)強(qiáng)曲線在砌體回彈測(cè)強(qiáng)中應(yīng)用的修正

對(duì)于建筑物本體的舊青磚，經(jīng)過(guò)對(duì)其的回彈檢測(cè)后將獲得相應(yīng)結(jié)果，再代入至前述所提的回彈測(cè)強(qiáng)曲線中，由此得到被檢測(cè)物的抗壓強(qiáng)度。根據(jù)現(xiàn)階段的工程發(fā)展?fàn)顩r，回彈儀應(yīng)在磚墻上完成檢測(cè)，而此處所創(chuàng)建的測(cè)強(qiáng)曲線在方式上有所改進(jìn)，即選擇的是用磚塊在磚墩上檢測(cè)。換言之，二者在固定方式的選擇上各不相同，對(duì)于測(cè)試結(jié)果的影響機(jī)制也存在差別。為進(jìn)一步探討其影響程度，本次回彈測(cè)試均采用了兩種方式，相較于在磚墩上檢測(cè)的結(jié)果而言，磚墻上測(cè)試所得值比其略高1°，因此測(cè)試中需根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行修正，修正系數(shù)設(shè)為1°。

四、回彈法測(cè)試技術(shù)質(zhì)量控制

依據(jù)行業(yè)規(guī)范確定回彈方式后，將所得的結(jié)果代入RN=0.11×N1.27內(nèi)，經(jīng)過(guò)計(jì)算后獲得相應(yīng)結(jié)果。需強(qiáng)調(diào)的是，不同加固方法下所產(chǎn)生的結(jié)果存在一定的差異，因此需對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)加以修正；磚樣表面應(yīng)具有足夠的平整性；各環(huán)節(jié)的操作都要嚴(yán)格依據(jù)規(guī)范而展開，最大程度上減小誤差。

五、結(jié)語(yǔ)

伴隨社會(huì)的持續(xù)發(fā)展，文物古建筑的保護(hù)工作得到各界的高度重視，而古建筑在歷史長(zhǎng)河中不斷受到損傷，對(duì)其采取合理的修繕手段極具必要性。實(shí)際工作中，相關(guān)人員應(yīng)掌握古建筑舊青磚的實(shí)際情況，可引入回彈法測(cè)試技術(shù)，其在提高測(cè)試便捷性的同時(shí)還能夠有效減少對(duì)建筑物的損傷，創(chuàng)造更為優(yōu)良的檢測(cè)效率，為相關(guān)修繕工作提供了重要參考?？傮w上，回彈法測(cè)試技術(shù)具有較好的應(yīng)用價(jià)值，值得行業(yè)人員深入探討。