红砖建筑粉化带现象的研究

红砖建粉带现象研李明乐大连海事大学机械设计系，辽宁大连（）摘要处碱性环矿物质无盐类成分相对多有机物成分相对的红砖建筑，由于毛细作用，将地表的水分往上吸收，溶解在水中的盐类同时上升，沉积在离地面0.5m-1.5m的围内，形成一个类富集区域，其中的红砖受到物理和化学腐蚀作用，再结合水分结冰膨胀，风化，雨淋等作用，日久会形成一个红砖粉化带，早于其他部位的失效。关词土木工程，红砖墙体粉化毛细作用，结晶膨胀中分号TU503正言四大地震引起了我们对建筑物安全质量的关注，在级地震面前，大部分的建筑物不堪一击，尤其是农村，医疗、交通等条件的落后，导致一旦出现大规模的地震，农村的死伤就会比城市惨重在中国的农村建筑物普遍采用红砖其身强度就比混凝土结构弱导致农村的建筑更容易在震中垮塌仅是因为红砖不如混凝土就可以导致这一切吗实不然砖身的性并没有发挥到极限也是一个重要的原因种法就是，少量的红砖拖了整个建筑的后腿，这部分红砖早早失去了它们在整个建筑中应该起到的作用。这篇论文中，我们从物理等方面阐述红砖建筑粉化带的成因，并用实验模拟红砖粉化现象，以验证其成因，最后，找出解决这一现象的办法。砖介红砖是以粘土，页岩，煤矸石等为原料，经粉碎，混合捏练后以人工或机械压制成型，经干燥后在900摄左右的温度以氧化焰烧制而成的烧结型建筑砖块普通砖的外形为直角六面体，其公称尺寸为：长240mm、115mm、高53mm我国传统的青砖制作工艺是在烧成高温阶段后期将全窑封闭从而使窑内供氧不足内的铁离子被从呈红色的三价铁还原成青色的低价铁而成青砖有关砖家的研究，青砖在抗氧化，水化，大气侵蚀等方面性能明显优于红砖中古代“秦砖汉瓦经千年仍保存完好可见青砖性能优良。但是因为青砖的烧成工艺复杂，能耗高，产量小，成本高，难以实现自动化和机械化生产，所以轮窑及挤砖机械等大规模工业化制砖设备问世后砖得到了突飞猛进的发展青除个别仿古建筑仍使用外基退出历史的舞台着科学技术的发展和人们环保意识的加强不有新的各种免烧砖问但专家们认为，迄今为止红砖依然是性能最优良，舒适感最好的建筑墙材在农村和小城市由于其经济性方便性以及诸如透气性等建筑性能，在今后相当长的时间红砖的地位，其他产品仍难以取代。化理红砖成分主要为硅酸盐铁的氧化物和有机酸盐和无机酸盐中有机酸盐是红砖原料中的有机物经过不完全燃烧和其他物质发生复杂的化学反应生成个原因导致红砖的粉化失效，共同的条件是红砖中要有水分：红砖中有很多弱酸盐，可以析出

OH

，而有机酸

OHOH，，盐呈弱酸性容易与发反应导致红砖本身结构成分发生变化砖体体积发生变化，从而崩碎粉化，这属于化学腐蚀；溶解在水分中的部分可以结晶的盐类，如

NaSO

，NaCO

等，在水分充足的时候，完全以离子的形式存在于溶液中，当水分从红砖体表蒸发盐先生成结晶水合物

ONaCOO

CO

，NaCO

，结晶的过程中，体积会膨胀，将红砖破坏，这属于物理腐蚀，其效果比化学腐蚀更为严重就红容易被碱性物质腐蚀的原因到里我们就明白了为什么制造红砖用的泥土要在露天堆放很久了。红砖原料粘土堆在露天，经由日晒、雨淋长久的时间才能使用因为粘土含有水溶性的碱类或有机物及杂物等这些成分在红砖的制造过程和使用过程中所发生的化学反应用红砖的寿命粘最好经由日晒、雨淋。雨水可溶解粘土中之碱、盐类，日晒可风化、分解有机物及其他杂物，经长期之作用才可以供制造红砖之用但由红砖制造周期短，生产粗放，量大占地多放程只有几个月到几年的时间对于一些极品陶瓷的原料需要堆放几十年的时间来说者是很短的时间以起到一定程上的作用不解决红砖的怕碱特点一说法就是，原料堆放过的红砖，只是比原料没有堆放过的红砖，质量好些而已。化现这时候有人就说了砖容易粉化失效的原因都弄明白了不了在使用过程中注意就是了给有的红砖加上防护措这认为的话，难免有些鲁莽，要想延长红砖的使用寿命仅明白红砖本身的性能缺陷要熟悉红砖的具体使用情况则造浪费，因为并非给所有的红砖加上防护措施，才有最大的经济价值。我们不妨在农村做一个观察，不难发现，年久的红砖建筑，确实出现了红砖粉化现象，以碱性土壤为地基的红砖建筑发生粉化现象相对更早更严重且心观察会发现一个有趣的现象红粉化带既不位于境最为复杂的地表不位于接受日光暴晒风雨打最为严重的房檐附近，而是位于距离地表0.5m-1.5m的范内（如图1何个整体的失效，取决于关键部分的最先失效。在红砖建筑其他部位木质房梁，檩条等尚且完好的情况下粉化带的失效严重缩短整个建筑的使用寿命成了建筑材料的浪费甚至在某些特定条件下粉带过早成且粉化严重在还未引起人们注意的时候引发事故，造成人员伤亡所说粉带红砖要给与特别处理，而其他部位的红砖若要同等待遇的话显会造成不必要的浪费因此研究红砖粉化失效现象，对合理利用建筑材料建筑质量，以及保障人民生命财产安全，有着十分重要的意义。

776接下来解释一下么化带处于一个距离地表0.5m-1.5m右的范围内以及其具体的粉化过程。假如一个红砖建筑是空中楼阁为水的冲刷作用体内的可以导致粉化的成分只会越来越少并不会出现明显的化带红普遍有较长的使用寿命出现粉化带很关键的一点就是红建筑建在了地面因为红砖的毛细作用，水分沿着红砖的气孔上升直达到毛管（种牵引水分在毛管道内上升的力水分本身重力平衡的高度即毛细上升高度。我们可以通过一些学者研究的成果粗略计算下这个高度。4.1算法H＝2σcosθ/rρg式中：r—毛管半径，。ρ----液的密度kg/m

3g-----重加速度m/s

2σ液体的表面张力牛/θ――为弯月面与毛管之间的夹角当毛管完全湿润时，θ=0常下=72.8×牛顿m,ρ＝，g=9.8m/s则H＝15×/r(m)

2其中，为细上升高度r为细管道半径，参考粘土颗粒大小为0.5mm-0.005mm,取红砖毛细管道直径，半径r=0.025mm，计算得H=0.6m。

4.2实验这两种方法的计算成果，大体符合0.5m-2.0m的围，当然，由于红砖实际微小结构的复杂性红建筑周围环境的杂性及水分的蒸发等原因现的计算理论部足以得出一个精确的高度。通过毛细作用到达粉化带的水分，有两个作用，一是溶解了各种可溶性的盐类，产生了各种离子，发生化学反应，加快化学腐蚀这水分中本身就有各种可溶性盐类，其中不乏能发生结晶反应的盐类些外来的盐类和红砖砖体本身含有（相对少量类被因为水分在红砖体表的蒸发形成的微小水流运至表面，随着水分的减少，先发生结晶反应，结晶水合物膨胀红体表粉时物理腐蚀完毕分继续蒸发晶水和盐类分离，即风化，当结晶水也风化完毕的时候，红砖墙体上会留下一层白色的粉末，俗称“泛碱”，单纯的“泛碱”过程对红砖没有腐蚀作用。当然，在粉化失效的过程中，水分结冰膨胀，风吹，雨淋等作用，会起到加速红砖粉化的效果。验拟下面通过一个简单的实验来模拟一下红砖的粉化过程：1.

取一干净的矿泉水瓶A，照一勺碱面兑一碗水的比例，配置

CO

溶液，然后倒入矿泉水瓶，溶液深度约为2cm。取两块红砖碎块，体积约为1cm

3

，洗净，放入矿泉水瓶中，拧上盖子，密封，然后使碎块完全浸湿。此时溶液呈清澈状（如图2一净的矿水瓶，然后倒入纯净水，深度约为2cm。取两块红砖碎块体积约为1cm

3

洗放入矿泉水瓶中上子密封，然后使碎块完全浸湿。此时溶液呈清澈状。

2.3.

将矿泉水瓶A和B平盖子一稍微向下倾斜底部的碎块完全与溶液分离，置于阳光下，从8：维至：00，这样做的作用是促进结晶膨胀。将矿泉水瓶A和B正，使碎块完全浸湿，置于冰箱中，温度为零下10摄度，从20：10维持至8：，样做的作用是通过结冰膨胀使效果更明显，迅速。观察。重复第2步维20天如3所示从到右分别为第5天和15天情况。

4.

对比矿泉水瓶A和B，得出观察论。如图4所示为第20天的情况。（其中左边为矿泉水瓶A，右边为矿水瓶）结果很明显，矿泉水瓶A中红碎块的粉化情况比矿泉水瓶B中红砖碎块的粉化情况严重这明了化学腐蚀和物理蚀导致红砖粉化的结论，是正确的然粉现象并不是在浸没的时候发生的让块没在溶液中拍照是了让红砖粉末悬浮在溶液中能更清楚的看到两者粉化程度的对比。总及护施明白了红砖粉化现象的原理，要防止这一现象的发生，关键是阻止毛细作用和结晶膨胀，可以从材料和建筑结构下手。广大的农民群众和土木工程师践生产的过程中，总结出了几套比较有效的防护措施。1.粉带以及以下的墙体，使用抗粉化性能好的建材，如石材。石材，本身也具有孔隙，因此也会发生毛细现象，但是其抗粉化性能比红砖强很多，因此，尽管一系列的腐蚀作用也会发生，但是粉化现象比红砖墙体轻很多。这一措施没有彻底解决该问题的原因在于石材等的成本比红砖高很多，而且石材不能就地取材，尤其影响了其在平原地区的应用。2.利水泥，石灰等建材，做红砖墙体的墙裙，高度至少覆盖粉化带，这一措施的优点是可以避免风吹雨淋对红砖墙体的冲击，减缓风化作用，进而减缓粉化作用，缺点是不能避免粉化现象，只不过看不到罢了，日积月累，红砖粉末在夹层中积累，导致红砖墙体和墙裙之间断开粘结，墙裙脱落，这个时候观察红砖墙体，可以发现仍然会有粉化带存在，粉化带的失效依然早于墙体的其他部分。3.地注浆法。地基注浆是用液压，气压或者或者电化学原理，通过注浆管把浆液（如净水泥浆）均匀的注入土层中，填充，渗透和挤密土层，驱走土颗粒间的水分和气体，硬化后将土颗粒粘结成一个强度大，压缩性低，抗渗透性高和稳定性良好的整体。这种方法可以在很大程度上阻止毛细现象的发生，还可以使地基得到加固，防止沉降。但是对技术和设备要求较高，成本也较高，目前在农村没有推广开。4.点化学注浆技术，采用气球密封注入前端BCIT构造，可有效解决注入过程中浆液外溢现问题，更重要的是实现了在建筑物的顶部及其附近由下而上的注浆加固。但是由于此种方法对设备要求，操作要求很高，成本也很高，所以目前只用于文物遗址保护。5.红建筑物开始建造的时候，在墙体与地表之间，铺一层防水材料，如塑料薄膜，油毡等，可以再一定程度上隔绝水分，但是由于防水材料不可能恰好位于地表与墙体的交界处，因此日久仍会有毛细现象，继而引发粉化现象。由此可见，迄今为止并没有任何一种完全有效的防护措施被广泛应用，因此，对成本低操作以遍采用并且实有效的红砖建筑防粉化措施的探索任而道远。参文[1]召平潘洁男等.水量对沉积岩石理学性能及其冲击倾向性的影［.石力学与工程学报学出版社.2009/5：2637

[2]柱刚.基注浆加固［J.报/zhaozhuagang/blog/item/d2aec244db84184b500ffe45.html2008.10.30[3]虎元，刘平等.土建筑遗址表面结皮形成与剥离机制试验研究［］.石力学.2009/71883[4]晓明.木工程材料［M］.南京.东大学出版社2006/10[5]元纲.木工程材料［M］.北京.人交通出版社[6]新军，杨泽平等.滴化学注浆技术加固土遗址工程实例［岩石力学与工程学报科学出版社.2009/5:2981[7]GB/T5101-2003.普烧结砖中国标准出版社.2003brickbuildingwiththeofstudyLeeMing-LeMaritimeLiaoningProvinceInalkalinetheinorganicsalts,andorganicofrelativelyinthered-brickbuilding,aofcapillaryuptosurfaceofofsaltsinthetimeincreasedepo