Экспериментальное исследование свойств современного кирпича из голубой глины для Народного конференц-зала Кайфэн
Открытый доступ Эта статья находится под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 International License, которая разрешает использование, совместное использование, адаптацию, распространение и воспроизведение на любом носителе или в любом формате при условии, что вы укажете первоначальных авторов и источник, а также ссылку на лицензию Creative Commons и указать, были ли внесены изменения. Изображения или другие сторонние материалы в этой статье включены в лицензию Creative Commons на статью, если иное не указано в кредитной строке материала. Если материал не включен в лицензию Creative Commons статьи, а ваше предполагаемое использование не разрешено законом или выходит за рамки разрешенного использования, вам необходимо получить разрешение непосредственно от правообладателя. Чтобы просмотреть копию этой лицензии, посетите http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.
Абстрактные
В этой статье представлены исследования по оценке здания, включающие осмотры на месте, научные испытания в помещении и исследования характеристик материалов на стеновых кирпичах из голубой глины в Народном конференц-зале Кайфэн, объективно развивающие расширенное научное понимание ремонта современных зданий. Использование рентгеновской дифракции (XRD), сканирующей электронной микроскопии (SEM) наряду с параметрическим исследованием плотности, содержания влаги, водопоглощения, пористости, матирования, прочности на сжатие и коэффициента размягчения при оценке состояния материала кирпичей из голубой глины. и его неключевые части в разработке «соответствующей и совместимой реконструкции» для ремонта современных зданий. Проанализированы состав, поровые характеристики, степень выветривания и механические свойства образцов голубого глиняного кирпича. Эти параметры показали, что голубой глиняный кирпич обжигался при температуре менее 1000 °С; основной минеральный состав представлен кварцем, за которым следуют альбит, слюда и анортит. Его плотность составила 1.573 г/см 3 , что меньше, чем 1.70 г/см 3 обычного глиняного кирпича. По нормам водопоглощение было больше, чем у обычного ячеистого кирпича более чем на 18%, был слегка матовым. Прочность на сжатие менее MU10 не соответствовала текущим проектным требованиям для кирпичной кладки. Его коэффициент смягчения составлял от 0.70 до 0.85, но его водостойкость была относительно хорошей. Результаты исследований являются важной отправной точкой для оценки состояния и долговечности современных зданий для разработки научных рекомендаций по практической защите.
Введение
Древние постройки в Китае представляли собой в основном деревянные и каменные конструкции, обладавшие плохой огнестойкостью и долговечностью. Тем не менее каменные конструкции обладали лучшей инженерной технологичностью, огнестойкостью и долговечностью. Большую часть материалов для древних китайских несущих строительных конструкций составляли синие кирпичи 1–4 с многовековой историей. Производство и использование кирпичей из голубой глины началось в период Воюющих царств, но в то время технология еще не достигла зрелости. При династии Цинь-Хань процесс обжига и основные технологии изготовления кирпичей из голубой глины и серых плиток достигли высокого уровня, но кирпичи из голубой глины использовались только в королевском дворце и важных зданиях. Однако кирпичи из голубой глины снова стали более широко использоваться во времена династии Хань. Во времена Троецарствия, династий Вэй и Цзинь кирпичи из голубой глины распространились из дворца на городские здания. Наконец, во времена династий Мин и Цин стало популярным использование кирпичей из голубой глины 5 . Синие глиняные кирпичи изготовлялись из глины типоразмерами 240×115×53 мм 3 , 60×240×10 мм 3 , 75×300×120 мм 3 , 100×400×120 мм 3 , 400×400×50 мм. мм 3 и так далее. Таким образом, синий кирпич стал свидетелем изменений в истории, от мощения пола до возведения стены.
Опиумные войны начались в 1840 году до Китайской Народной Республики в 1949 году. Таким образом, архитектура Китая в этот период называлась современной архитектурой. Строительство тогда находилось в переходном состоянии, соединявшем прошлое с последующим, пересекая Китай с Западом и переходя от старого к новому. Исторические каменные постройки были неотъемлемой частью культурного наследия Китая 6 , 7 . Они сыграли важную роль в культурном наследии, кристаллизовали трудовую мудрость в разные периоды, имели высокую художественную и научную ценность 8 . Однако исторические изменения способствовали длительной эрозии природной среды 9 – 11 , а неправильное недальновидное использование человеком при реконструкции, каменная конструкция современных зданий понесла разной степени повреждения 12 – 14 . Например, разрушение и отслаивание стен, растрескивание стен, крупномасштабный наледь на стене и снижение прочности кирпича неблагоприятно сказались на безопасности конструкции. Таким образом, государство последовательно выпустило множество связанных политик для защиты. Например, в «Уведомлении Государственного совета об усилении охраны культурного наследия» говорилось, что охрана историко-культурного наследия должна сопровождаться «сначала охраной, прежде всего спасением, рациональным использованием и усилением управления».
С введением политики защиты древних зданий защита каменных кирпичных конструкций привлекла повышенное внимание многих людей из разных слоев общества. Многие отечественные и зарубежные ученые с разных сторон изучали фундаментальные свойства старинного кирпича и снижение его повреждений. Gao et al. 15 проанализировали свойства различных материалов с помощью (XRD), рентгеновской флуоресценции (XRF), инфракрасного спектрометра с преобразованием Фурье (FTIR), технологии энергодисперсионного спектрометра (EDS) и соответствующих физических испытаний на плитке городской стены Сиань и вписали слова «Цяньвэй» в качестве печати. Механические свойства кирпича «Цяньвэй» немного уменьшились под воздействием окружающей среды, но их физические и химические свойства были лучше, что отражает превосходную технологию производства кирпича династии Мин. Ли и др. Компания 16 провела 24-часовое испытание на поглощение атмосферной воды, пятичасовое поглощение воды при кипячении, пористость и анализ состава с помощью XRD на 32 древних кирпичах времен династий Мин и Цин в провинции Шаньси. И обнаружил, что поглощение воды при кипячении старых кирпичей Шаньси за 5 часов увеличивается с увеличением пористости. Династии и регионы оказали особое влияние на состав древних кирпичей. Чтобы изучить основные факторы выветривания синих кирпичей в древнем городе Пинъяо, Лю и др. 17 провели различные исследования характеристик кирпичей из голубой глины в старом городе Пинъяо. Результаты показали, что кристаллизация и циклы замораживания-оттаивания растворимых солей были двумя основными факторами, приводящими к выветриванию этих кирпичей. Харфи и др. 18 собрали терракотовый кирпич из известного римского города и успешно определили его год и источник материалов для производства с помощью технологии термолюминесценции (TL) и РФА. Бхаттараи и др. 19 использовали стандарты ASTM для изучения физических и механических свойств семи образцов древнего глиняного кирпича из долины Катманду в Непале. Они считали, что долговечность старых кирпичей напрямую зависит от таких физических свойств, как водопоглощение, кажущаяся пористость и объемная плотность. Кониор и др. 20 считается, что здание было построено из основных материалов (кирпич, гипс, дерево, бетон, цемент) с использованием традиционных технологий, а размер и степень повреждения компонентов влияют на несущую способность здания. Мария Соледад и др. 21 считал, что из-за ограниченной в то время технологии изготовления кирпичных стен в исторических зданиях искусственная кладка делала поры в стенах более крупными и легче впитывающими воду. Вероника и др. 22 пришел к выводу, что наличие влаги ухудшит тепловые и механические свойства стенового синего кирпича и, таким образом, повлияет на несущую способность здания. Wang et al. 23 проанализировали химические элементы, кристаллический состав и микроструктуру древних голубых кирпичей и высказали предположение, что основными причинами, влияющими на различие шероховатости поверхности и водопоглощения голубых кирпичей, являются содержание алюмосиликата и температура спекания. Ли и др. 24 считали, что в зданиях из голубого кирпича повышение влажности приведет к порче и повреждению материалов из голубого кирпича, а на стенах возникнет ряд опасностей, таких как плесень. Дин и др. 25 провел испытание на сжатие кладки из голубого кирпича в современных культурных реликтовых зданиях. На основании анализа данных испытаний определено расчетное значение прочности на сжатие кладки из синего кирпича. Была построена кривая напряжение-деформация и рекомендовано эталонное значение модуля упругости для кирпичной кладки. Черагчешм и др. 26 модифицировали поверхность кирпича наночастицами серебра и охарактеризовали модифицированный кирпичный нанокомпозит различными техническими средствами.
Основываясь на приведенном выше исследовании, можно увидеть, что исследования многих ученых по материалам из голубого кирпича в основном включают водопоглощение, солестойкость и сжимающие свойства кирпичных материалов. Они думали, что природа древних кирпичей значительно различалась в разных династиях и разных регионах. Таким образом, оказалось непросто достичь техники «совместимого ремонта» при изготовлении старинных синих кирпичей, чтобы они соответствовали определенному периоду в зависимости от разных периодов и регионов. В связи со сложившейся исследовательской ситуацией сохранение древних построек и культурных реликвий было популярным направлением исследований. Тем не менее, все еще существовали некоторые ограничения в методах исследования, средствах исследования, глубине исследования и инструментах тестирования. Кроме того, при научной защите древних зданий защитные материалы и меры защиты необходимо выбирать в соответствии с механизмом деградации культурных реликвий и свойствами материалов 27–29 . Научно изучая и защищая Народный конференц-зал Кайфэн и понимая характеристики структуры и механических свойств его голубого кирпича, мы провели серию испытаний и экспериментальных исследований на месте стен Народного конференц-зала из синей глины. С помощью основных испытаний материалов мы собрали необходимые основные свойства. При ремонте строительной конструкции этого периода материалы должны были быть одинаковыми, чтобы сохранить совместимость с историческими строительными материалами и добиться «совместимого ремонта» 30 . Таким образом, эта статья послужит основой и справочным материалом для выбора защитных материалов, мер защиты и исследования мастерства изготовления старинного кирпича из голубой глины для исторических зданий того периода.
Поэтому было очень необходимо и целесообразно провести материально-экспериментальные исследования современных и традиционных архитектурных материалов из синего кирпича и научно оценить их свойства. Изучая свойства материала современного кирпича, предлагаемый метод испытаний мог бы обогатить или дополнить схему испытаний древних кирпичей. С помощью основных испытаний материалов мы собрали необходимые основные свойства. При ремонте строительной конструкции этого периода материалы должны были быть одинаковыми, чтобы сохранить совместимость с историческими строительными материалами и добиться «совместимого ремонта». В нем были даны рекомендации по разработке схем защиты современных и современных зданий, а также расширены показатели оценки технического обслуживания и укрепления современных зданий. Он также заложил основу для последующих исследований влияния окружающей среды на характеристики материалов из голубого кирпича и предоставил теоретическую поддержку исследованиям традиционных технологий обнаружения повреждений и здоровья зданий. Цель научной защиты и ремонта древнего каменного строения была реализована.
Введение в рабочее состояние
Народный конференц-зал Кайфэн, построенный в 1928 году (почти 100 лет назад), был самым ранним крупномасштабным современным театром в городе Кайфэн и самым ранним современным местом проведения конференций в провинции Хэнань. В 2002 году он был признан подразделением по защите культурных реликвий в городе Кайфэн. Вначале здание Народного конференц-зала было построено для содействия социальному просвещению, а его строительные материалы были получены из кирпичей, плитки и дерева, вывезенных из храма. При строительстве использовались кирпич и бревна из снесенного Храма Страданий, а форма представляла собой полукруглую крышу, как показано на рис. 1. После основания Китайской Народной Республики Народный конференц-зал долгое время был местом проведения драматических представлений, а также часто проводились крупные конференции. Поэтому правительство выделило средства на снос первоначальной куполообразной крыши и использование удаленного материала для преобразования формы в фасад, похожий на стул, как показано на рис. 2. Позже его сдавали в аренду коммерческие магазины, а более поздние поколения расширили первоначальное здание, частично основываясь на первоначальной структуре, чтобы расширить ограниченное пространство в торговом центре, как показано на рис. 3. Первоначальные стены Народного конференц-зала долгое время подвергались естественной эрозии окружающей среды, выдерживая ветер, солнце, дождь и снег. В результате синие кирпичи на стене отслаивались, рассыпались в порошок и трескались. Часть стены близко к земле показала большую площадь осыпания мела. Несмотря на то, что его ремонтировали и укрепляли несколько раз, износ все еще существовал и ухудшался. В краткосрочной перспективе эти явления выветривания постепенно уничтожили материал основания и историческую информацию, заложенную в кирпичной кладке. В долгосрочной перспективе количественные изменения повлекли за собой качественные изменения, а выветривание синих кирпичей на стене неизбежно привело к ослаблению и неустойчивости всей конструкции 31–34 , что пагубно сказалось на ее безопасности.
Рисунок 1 Досрочное завершение строительства. Рисунок 2 Трансформация потомством. Рисунок 3 Расширение магазинов наружу.
Долгая история Кайфэнского народного конференц-зала соединила в себе мудрость трудящихся, стала свидетелем многих исторических событий и приобрела высокую художественную и научную ценность. Однако на исходной стене Народного конференц-зала появился ряд повреждений и болезней, которые угрожают общей стабильности и безопасности конструкции. Поэтому, чтобы лучше защитить Народный конференц-зал, синие кирпичи на фундаменте стены были протестированы и проанализированы. Минеральный состав голубого кирпича и характеристики пор были получены с помощью фазового анализа и анализа характеристик пор. Подготовка старинных кирпичей из голубой глины того же периода послужила основой для выбора сырья. Результаты испытаний сравнивали с соответствующими показателями стандартных спеченных кирпичей по испытаниям на плотность, влажность и водопоглощение. Путем сравнения была обнаружена основная причина выветривания синих кирпичей на стене, что послужило теоретической основой для защиты будущего Народного конференц-зала Кайфэн. Посредством определения коэффициента пористости характеристики пор внутри кирпича оценивались более интуитивно. Он может косвенно напомнить об ухудшении ситуации с Кайфэнской народной конференцией за последние 100 лет, чтобы обеспечить особую теоретическую поддержку для ее поддержания и укрепления. В ходе испытания на мороз было оценено влияние местных условий в Кайфэне на синие кирпичи на стене, и это обеспечило теоретическую поддержку будущей защиты Народного зала Кайфэна. Определенная прочность кирпича на сжатие дала основу для оценки прочности кирпича. С помощью теста на коэффициент размягчения была исследована водонепроницаемость голубого кирпича для стен. Результаты исследований непосредственно послужили конкретным ремонтным работам в Доме народных собраний и послужили ориентиром для свойств материалов современных зданий.
Примечание: рис. 1 и рис. 2 получены из архивов Кайфэн. Рисунок 3 получен автором лично на месте.
Материал и инструменты
Подготовка образцов для испытаний
Образцы взяты из частично кирпичей из голубой глины на стенах Народного конференц-зала Кайфэн. Перед выполнением различных основных тестов производительности кирпичи из голубой глины были предварительно обработаны, и на рис. 4 показаны некоторые из этих кирпичей. Сначала убрали плавающую пыль и раствор, оставшиеся на кирпичных поверхностях, а затем с помощью маркера начертили на очищенных поверхностях мелкую сетку 50 мм × 50 мм. Затем, в соответствии с «Материалом для содержания и консервации исторической архитектуры-Серый кирпич» (WW/T 0049-2014), синие кирпичи были разрезаны по начерченной мелкой сетке с помощью отрезного станка (см. рис. 5). Наконец, вырежьте и отполируйте синие кирпичи, чтобы получить кубические образцы размером 50 мм × 50 мм × 50 мм (как показано на рис. 6).
Решено! Что такое Мортар?
Прежде чем пытаться исправить осыпающийся раствор или заполнить отверстия в наружной кирпичной стене, важно знать о типах раствора и о том, как раствор обычно используется.
Тимоти Дейл | Опубликовано 7 мая 2021 г., 4:00
Мы можем получать доход от продуктов, доступных на этой странице, и участвовать в партнерских программах.
Q: Мы переехали в новый дом и недавно обнаружили несколько отверстий в швах известкового раствора в кирпичной стене, которые, похоже, образовались от дрели. Мы нашли несколько разных типов раствора, но я до сих пор не уверен, какой из них лучше всего подходит для ремонта этих дыр. Что такое миномет и есть ли разница между различными типами? Можем ли мы использовать любой тип для ремонта кирпичной стены?
A: Ремонт кирпичной наружной части дома может варьироваться от простого заделывания нескольких отверстий до удаления и замены целых полос осыпающегося раствора. В таких ситуациях раствор является ключевым компонентом, необходимым для ремонта. Проще говоря, раствор — это обычное связующее вещество, используемое между кладочными материалами, такими как кирпич или бетонные блоки.
Строительный раствор изготавливается из смеси цемента, мелкого песка, воды и извести, хотя он также может включать латекс, полимерные добавки и производные целлюлозы, в зависимости от типа. Смесь меняет состав, позволяя использовать раствор для определенных целей или с определенными материалами.
Существует четыре распространенных типа строительных растворов, включая тип S, N, M и O. Они различаются по прочности на сжатие, гибкости и свойствам сцепления. Для типичного ремонта жилой недвижимости требуется раствор типа S или типа N, хотя типа O достаточно для ненесущих стен, таких как перегородка внутри здания.
Раствор представляет собой смесь цемента с мелким песком, водой и известью.
Цемент создается путем смешивания известняка, глины, ракушек и кварцевого песка, измельчения смеси и нагревания ее примерно до 2,700 градусов по Фаренгейту. Затем этот порошкообразный продукт смешивают с водой для получения твердого прочного цемента. Однако, когда цемент смешивается с мелким песком, водой и известью, получается липкая растворная паста, которая действует как связующее вещество или клей.
При смешивании мелкого песка с цементом на самом деле ничего не происходит, потому что песок отделяется от цементной смеси. Известь решает эту проблему, связывая песок с цементом, благодаря чему новый состав повышает гибкость и прочность бетона на сжатие, позволяя смеси принять новую форму. Затем добавление воды активирует смешанные компоненты, образуя густую и податливую растворную пасту, которую можно наносить на несколько часов, прежде чем она затвердеет.
Раствор — это связующее вещество, используемое между кирпичами, бетонными блоками и другими кладочными материалами.
Когда к цементу добавляется вода, создается пластичная смесь, которая высыхает в течение нескольких часов и полностью затвердевает до прочного и жесткого куска цемента примерно через 24–72 часа, в зависимости от продукта. Однако жесткость цемента делает его плохим вариантом для поглощения движения здания, которое должно изгибаться и смещаться при сильном ветре, осадках и изменении температуры.
Раствор включает в себя мелкий песок и известь, что увеличивает гибкость, адгезию и прочность на сжатие, позволяя раствору действовать как связующее вещество между кирпичами. Эта гибкая связь помогает строительным материалам поглощать естественное движение здания, не трескаясь и не ломаясь. Его можно использовать между кирпичами, бетонными блоками, камнем и другим кладочным материалом, или его можно смешать с латексной или полимерной добавкой для укладки плитки.
Для укладки плитки используется разбавленный раствор.
При замене напольного покрытия в ванной, ремонте стены душевой кабины или установке фартука на кухне для укладки плитки обычно используется специальный тип раствора. Разбавленный раствор изготавливается из цемента, мелкого песка и воды, но он также содержит производное целлюлозы, которое действует как водоудерживающий агент для повышения гибкости и адгезии.
Эта формула плотно прилегает к задней и боковым сторонам плитки, предотвращая смещение, зазоры и повреждение водой. Некоторые тонкосхватывающиеся растворы включают латексную или полимерную добавку, которая увеличивает прочность сцепления смеси. Из-за высокого качества клея тонкосхватывающийся раствор может называться тонкосхватывающимся клеем, поэтому обязательно ознакомьтесь с информацией о продукте, чтобы убедиться, что вы выбрали правильный раствор для своего проекта.
Порошкообразный и предварительно смешанный раствор.
Просмотрите магазины в Интернете или зайдите в местный магазин товаров для дома, чтобы найти различные строительные растворы, в том числе порошкообразные и готовые растворы.
Порошкообразный раствор — хороший вариант для профессиональных каменщиков, которые предпочитают смешивать раствор с цементом, используя индивидуальные весы, которые могут дать идеальные результаты для каждого проекта. Однако без опыта использовать порошкообразный раствор может быть сложно. Если смесь не сбалансирована должным образом, раствор может быть слишком водянистым, чтобы прилипать к кирпичу, или он может треснуть и раскрошиться после отверждения.
Предварительно смешанный раствор — лучший выбор для мастеров, которые хотят сделать несколько ремонтных работ снаружи дома. Эти продукты содержат все сухие ингредиенты, предварительно смешанные в одном пакете, так что вам нужно только добавить воду, чтобы получить идеальный баланс для латания отверстий или замены старого поврежденного раствора.
Существует несколько типов раствора, включая S, N, M и O.
Раствор бывает четырех распространенных типов, включая тип S, тип N, тип M и тип O. Четыре типа различаются по составу раствора, который влияет на прочность на сжатие, гибкость и свойства сцепления.
