地下工程施工对历史建筑材料的影响

不论是历史建筑还是一般建筑，各种材料力学性能的检测方法往往由于建筑材料的不同而差异较大，所以应将材料力学性能检测方法按建筑材料种类进行分类分析。

1.材料力学性能检测方法

鉴于历史建筑特殊的保护要求，材料力学性能检测应尽量做到不破坏历史建筑的建筑、结构及装饰特征。因此，在历史建筑检测中应优先采用无损检测技术，其次考虑采用半无损检测技术，确有必要并且条件允许时才采用破损检测技术。

（1）砌体强度检测

现有历史建筑中，大量结构主体采用砌体结构，因此，砌体强度检测是历史建筑检测中较为重要的内容。综合各种检测方法的优缺点及现场测试的可操作性，对于历史建筑砌体强度检测首推回弹法检测烧结砖强度、回弹法或贯入法检测砌筑砂浆强度，上述方法均属于无损检测，测区仅需凿除粉刷层，易于修复，不扰动结构，现场便于操作。在条件允许的情况下，也可通过原位试验直接获取砌体强度。但原位试验属于破损或半破损检测方法，对历史建筑结构有一定程度的损坏，应尽量避免采用，而优先采用无损检测方法。

（2）木材强度的检测

现有历史建筑中较多采用木楼盖、木屋盖。木材力学性能检测是历史建筑材料性能检测中的重要部分。现有的主要检测方法有原木取样法、拔出试验法、应力波法和判断法。其中，原木取样法为破损检测，对历史建筑检测应尽量避免采用。综合非破损检测方法的优缺点，对历史建筑木材强度检测首推应力波法和判断法。历史建筑在保护修缮过程中需要了解木构件的有关性能时，可以先用判断法确定其树种和产地，确定其力学性能，再采用应力波法进行试验。应力波法不破坏原有的木结构，可以在现场进行原位测试，探查出强度较低的构件，故是一种很有发展前途的木构件强度检测方法。

（3）混凝土强度检测

对于历史建筑，优先采用综合法，其次是超声法、回弹法等无损检测法，再是钻芯法、射钉法、拔出法等半破损检测法，尽量不用损伤检测手段，如荷载破坏试验。

综合法是指采用两种或两种以上的测试方法与混凝土强度建立关系。检测混凝土强度的综合法较多，其中“超声波脉冲速度-回弹值”综合法具有较好的实用性，与单一的回弹法和超声法相比，综合法具有以下特点：①减少龄期和含水率的影响；②弥补相互之间的不足；③提高测试精度等。采用超声法和回弹法综合测定混凝土强度，能够较为全面地反映混凝土的实际质量，对提高无损检测混凝土强度的精度具有显著效果。

（4）钢材强度检测

由于表面硬度法和化学成分分析法对建筑破坏小，所以较适合历史建筑中钢材强度的检测。(www.xing528.com)

受当时历史条件限制，一般钢材含碳量较高，屈服强度低，结构抗力退化较严重，承载力富余量不大，能切取试样的构件很难选取，所以除非其他方法都不能使用时，才考虑采用切取试样法。

2.材料组成分析方法

历史建筑的保护修缮要遵守“不改变建筑原状”和“修旧如旧”的原则。这一原则贯彻到材料修复和材料选用中就是要在保护修缮过程中使用与历史建筑现存材料相同的材料进行保护修缮。但是由于历史建筑年代悠久，其材料组成要么与现代不同，要么经岁月侵蚀已发生变化。因此，要达到良好的修复效果，必须先对现存的历史建筑材料的组成、晶体种类和结构、细观形貌等进行仔细的测定分析，从而为选择或调配材料提供详细资料依据。

目前，可用于历史建筑材料化学组成检测分析的手段有：X线衍射法、电子显微镜法、热分析法、化学分析法和数字图像法。

在历史建筑保护修缮中，可用粉末X线衍射法对墙体材料或地面材料等进行鉴定，为修缮材料的选择和配制提供依据。

电子显微镜可以对年代久远的历史建筑中的建筑材料（尤其是水泥材料、砖石材料）的组成进行准确鉴定，从而为正确选择和调配修缮材料提供保证。

在历史建筑保护修缮过程中，可以用热分析法来检测建筑中水泥、混凝土等建筑材料中现存的水化产物的组成，还可以用来研究测定新配制的修缮材料的性能，从而判断该新材料是否适用于历史建筑保护修缮。

化学分析法在历史建筑材料的组成检测方面具有一定的适用范围，它特别适用于材料中化合物性质差别比较大的一些材料相态的分析。

将数字图像方法作为获取混凝土物理结构信息的手段，在二维平面上分析骨料截面分布。通过引入“等效粒径”和“骨料形状修正系数”两个参数，将复杂外形的骨料近似为球体，推导出复杂外形骨料在二维平面上骨料截面分布与骨料粒径之间的关系。该方法的成功表明，在理论上可以从混凝土表面研究入手，通过缩放观测尺度研究混凝土的物相结构。

综上所述，许多现代先进的材料物相组成检测手段都可以用于历史建筑的材料检测，需要根据预期目的和测试要求选择最合适的检测方法，每种检测手段都有其特点，它们对历史建筑的破坏或影响都非常小，但它们也都有其自身的局限性。所以往往需要综合多种方法进行分析，甚至也要应用传统的分析方法，才能相互取长补短，充分发挥各自的优点，从而为历史建筑的保护修缮提供积极的帮助。