歷史建筑墻體病害及修復(fù)方法研究

李張榮，宋曰新，張杰勝，陳業(yè)照

（1.中鐵四局集團第一工程有限公司，合肥 230001；2.合肥廬建工程建設(shè)有限公司，合肥 231500；3.安徽金固技術(shù)有限公司，合肥 231100）

1 引言

歷史建筑是指經(jīng)市、縣人民政府確定公布的具有一定保護價值，能夠反映歷史風(fēng)貌和地方特色的建筑物、構(gòu)筑物[1]，它見證了城市幾十年甚至上百年的發(fā)展變化，承載了城市文脈。對于歷史建筑的保護、修繕、利用以及歷史建筑的可持續(xù)發(fā)展日益受到人們的重視。我國的歷史建筑大多采用磚石結(jié)構(gòu)、磚木結(jié)構(gòu)或磚混結(jié)構(gòu)，墻體大多既作為建筑的承重構(gòu)件，又作為其圍護構(gòu)件，墻體主要采用石材、青磚和紅磚。由于歷史建筑建成年代久遠，在自然災(zāi)害的長期侵蝕和人類活動的影響下，歷史建筑的墻體產(chǎn)生了不同程度的病害，嚴(yán)重影響建筑的安全性和耐久性。本文將對歷史建筑墻體病害類型和原因進行分析和總結(jié)，并給出相應(yīng)的修復(fù)、加固方法，為相關(guān)歷史建筑的修繕提供參考。

2 墻體病害

在自然環(huán)境和人類活動的影響下，歷史建筑墻體的主要病害類型、現(xiàn)象及原因見表1。其中對墻體外觀、安全性和耐久性影響較大是墻體裂縫、酥堿、斑痕變色等。

表1 歷史建筑墻體病害

2.1 墻體裂縫

歷史建筑的墻體裂縫主要是地基不均勻沉降、溫度變化、結(jié)構(gòu)超載、設(shè)計缺陷、構(gòu)造措施不當(dāng)、材料性能退化等因素造成，裂縫形式主要有豎向裂縫、斜向裂縫、水平裂縫[2]，如圖1所示。墻體裂縫的寬度或大或小，對建筑的安全性和耐久性造成不同程度的影響。

圖1 墻體裂縫

2.2 墻體酥堿

墻體酥化即粉化（見圖2），青磚或紅磚、砂漿內(nèi)部孔隙較多，在潮濕環(huán)境中墻體內(nèi)部含水量大，在長期凍融循環(huán)作用下，墻體表面逐漸粉化[3]，并逐步向墻體內(nèi)部發(fā)展，對墻體造成侵蝕。

圖2 墻體粉化

墻體泛堿又稱白華（見圖3），歷史建筑墻體大多采用混合砂漿砌筑，在潮濕環(huán)境里混合砂漿中的石灰膏、水泥中的堿性氧化物與水、二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈣、硫酸鹽等，在墻體表面形成白色粉末狀物質(zhì)[4]，使墻體泛堿變白，對墻體造成侵蝕。

圖3 墻體泛堿

墻體的酥化和泛堿在歷史建筑中分布較廣，并且二者常常同時或交替作用，既影響建筑的美觀，又對墻體造成損害，對建筑的安全性和耐久性造成影響。

2.3 墻體斑痕變色

歷史建筑由于建成年代較長，特別是在陰暗潮濕的環(huán)境中，植物和微生物在墻體表面不斷生長和死亡，在墻體表面留下斑痕（見圖4），墻體逐漸變色，對墻體造成侵蝕，甚至導(dǎo)致墻體面層脫落。

圖4 墻體斑痕變色

3 墻體病害成因

歷史建筑墻體產(chǎn)生病害的原因較多，包括建筑自身的因素、環(huán)境因素和人為因素等，以下對其主要原因進行闡述。

3.1 地基不均勻沉降

當(dāng)?shù)鼗翆臃植疾痪鶆?，或存在軟弱土層，或建筑平立面布置?fù)雜、豎向荷載不一致時，地基會產(chǎn)生不均勻沉降，同時由于歷史建筑通?；A(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)的整體性和剛度較弱，墻體變形不一致，在墻體中易出現(xiàn)正八字形或倒八字形的斜向裂縫。

3.2 環(huán)境溫度變化

日照和環(huán)境溫度的變化將會使建筑中各個構(gòu)件產(chǎn)生收縮或膨脹，但由于樓屋蓋與砌體墻的線膨脹系數(shù)不一致，在墻體內(nèi)將產(chǎn)生較大的附加溫度應(yīng)力，墻體易出現(xiàn)豎向裂縫、斜向裂縫和水平裂縫[5]。

3.3 水的侵蝕

墻體中的磚和砂漿內(nèi)部孔隙率較高，水通過孔隙向墻體內(nèi)部擴散，使墻體易產(chǎn)生酥化和泛堿，特別是當(dāng)水中含有侵蝕性鹽類或堿類時，會進一步加劇水對墻體的腐蝕。

3.4 凍融循環(huán)

由于墻體內(nèi)部孔隙率高，含水量大，在寒冷地區(qū)墻體將產(chǎn)生凍融循環(huán)，出現(xiàn)凍脹現(xiàn)象，破壞墻體內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，加速墻體的酥化。

3.5 使用不當(dāng)

歷史建筑在使用過程中會進行裝修、改造、安裝設(shè)備等，需要在墻體上打孔、開洞，必將對墻體造成不同程度的破壞。

4 墻體修復(fù)方法

目前，歷史建筑墻體的修復(fù)方法很多，對于修復(fù)方法的選擇要綜合考慮安全性和修舊如舊的要求，針對不同的墻體采用不同的修復(fù)方法，如對于歷史建筑的外墻，為了保持歷史建筑原有的風(fēng)貌，盡量采取修舊如舊的修復(fù)方法，而對于歷史建筑的內(nèi)墻，則可以采取提高墻體承載力和安全性的加固方法。

對于需要保持歷史建筑風(fēng)貌的墻體，基于最小干預(yù)原則，常用的修舊如舊的方法有以下3 種。

1）磚粉修復(fù)法。磚粉修復(fù)法是在舊磚瓦粉中添加無機黏結(jié)劑、精細骨料及助劑制成干粉[6]，現(xiàn)場加水?dāng)嚢韬髮w進行修復(fù)，主要工序包括墻體清洗、清縫、裂縫修復(fù)、磚面修復(fù)等，主要適用于歷史建筑清水磚墻的修復(fù)。磚粉修復(fù)法不改變墻體原有的風(fēng)貌，但不能提高墻體的承載力。

2）置換砂漿加固法。置換砂漿加固法是把歷史建筑墻體中部分低強度砂漿置換成高性能砂漿[7]，主要工序包括灰縫清理、灌漿、人工壓漿及勾縫等。置換砂漿加固法對歷史建筑墻體外觀影響較小，可提高墻體的承載力。

3）壓力灌漿加固法。壓力灌漿加固法是將水泥基漿液或高分子聚合物漿液注入墻體內(nèi)，漿液在墻體灰縫、裂縫中滲透[8]，主要工序包括裂縫清理、灌漿口設(shè)置、壓力灌漿、灌漿口密封等。壓力灌漿加固法對歷史建筑墻體外觀影響較小，可提高墻體的整體性和承載力。

對于墻體破壞較為嚴(yán)重，承載力不足的情況，則需要采取提高墻體整體性和承載力的加固方法，常用的有以下3 種。

1）鋼筋網(wǎng)水泥砂漿面層加固法。鋼筋網(wǎng)水泥砂漿面層加固法是在墻體側(cè)面增抹一定厚度的內(nèi)部設(shè)置鋼筋網(wǎng)的水泥砂漿，形成復(fù)合截面墻體，主要工序包括界面清理、鋼筋網(wǎng)制作安裝、施工水泥砂漿面層等，但其不適用于酥堿嚴(yán)重的墻體。

2）鋼筋混凝土面層加固法。鋼筋混凝土面層加固法是在墻體側(cè)面增設(shè)鋼筋混凝土面層，形成復(fù)合截面墻體，主要工序包括界面清理、鋼筋網(wǎng)制作安裝、噴射或澆筑混凝土等。

3）高延性材料加固法。高延性材料加固法是在墻體側(cè)面增設(shè)一層高延性材料，形成復(fù)合截面墻體，常用的高延性材料包括：高延性混凝土[9]、超高性能混凝土（UHPC）[10]、高延性纖維增強水泥基復(fù)合材料（ECC）等，主要工序包括界面清理、濕潤墻面、高延性材料制備、壓抹高延性材料等。

5 結(jié)語

歷史建筑見證了城市的發(fā)展，是實用性與觀賞性的完美結(jié)合，對歷史建筑的保護、利用得到了人們的廣泛關(guān)注。本文對歷史建筑墻體存在的病害及其原因進行了梳理和總結(jié)，針對不同的修復(fù)要求，給出了相應(yīng)的修復(fù)、加固方法，為歷史建筑墻體的修繕提供參考。