历史建筑墙体病害及修复方法研究

李张荣，宋曰新，张杰胜，陈业照

（1.中铁四局集团第一工程有限公司，合肥 230001；2.合肥庐建工程建设有限公司，合肥 231500；3.安徽金固技术有限公司，合肥 231100）

1 引言

历史建筑是指经市、县人民政府确定公布的具有一定保护价值，能够反映历史风貌和地方特色的建筑物、构筑物[1]，它见证了城市几十年甚至上百年的发展变化，承载了城市文脉。对于历史建筑的保护、修缮、利用以及历史建筑的可持续发展日益受到人们的重视。我国的历史建筑大多采用砖石结构、砖木结构或砖混结构，墙体大多既作为建筑的承重构件，又作为其围护构件，墙体主要采用石材、青砖和红砖。由于历史建筑建成年代久远，在自然灾害的长期侵蚀和人类活动的影响下，历史建筑的墙体产生了不同程度的病害，严重影响建筑的安全性和耐久性。本文将对历史建筑墙体病害类型和原因进行分析和总结，并给出相应的修复、加固方法，为相关历史建筑的修缮提供参考。

2 墙体病害

在自然环境和人类活动的影响下，历史建筑墙体的主要病害类型、现象及原因见表1。其中对墙体外观、安全性和耐久性影响较大是墙体裂缝、酥碱、斑痕变色等。

表1 历史建筑墙体病害

2.1 墙体裂缝

历史建筑的墙体裂缝主要是地基不均匀沉降、温度变化、结构超载、设计缺陷、构造措施不当、材料性能退化等因素造成，裂缝形式主要有竖向裂缝、斜向裂缝、水平裂缝[2]，如图1所示。墙体裂缝的宽度或大或小，对建筑的安全性和耐久性造成不同程度的影响。

图1 墙体裂缝

2.2 墙体酥碱

墙体酥化即粉化（见图2），青砖或红砖、砂浆内部孔隙较多，在潮湿环境中墙体内部含水量大，在长期冻融循环作用下，墙体表面逐渐粉化[3]，并逐步向墙体内部发展，对墙体造成侵蚀。

图2 墙体粉化

墙体泛碱又称白华（见图3），历史建筑墙体大多采用混合砂浆砌筑，在潮湿环境里混合砂浆中的石灰膏、水泥中的碱性氧化物与水、二氧化碳反应生成碳酸钙、硫酸盐等，在墙体表面形成白色粉末状物质[4]，使墙体泛碱变白，对墙体造成侵蚀。

图3 墙体泛碱

墙体的酥化和泛碱在历史建筑中分布较广，并且二者常常同时或交替作用，既影响建筑的美观，又对墙体造成损害，对建筑的安全性和耐久性造成影响。

2.3 墙体斑痕变色

历史建筑由于建成年代较长，特别是在阴暗潮湿的环境中，植物和微生物在墙体表面不断生长和死亡，在墙体表面留下斑痕（见图4），墙体逐渐变色，对墙体造成侵蚀，甚至导致墙体面层脱落。

图4 墙体斑痕变色

3 墙体病害成因

历史建筑墙体产生病害的原因较多，包括建筑自身的因素、环境因素和人为因素等，以下对其主要原因进行阐述。

3.1 地基不均匀沉降

当地基土层分布不均匀，或存在软弱土层，或建筑平立面布置复杂、竖向荷载不一致时，地基会产生不均匀沉降，同时由于历史建筑通常基础和上部结构的整体性和刚度较弱，墙体变形不一致，在墙体中易出现正八字形或倒八字形的斜向裂缝。

3.2 环境温度变化

日照和环境温度的变化将会使建筑中各个构件产生收缩或膨胀，但由于楼屋盖与砌体墙的线膨胀系数不一致，在墙体内将产生较大的附加温度应力，墙体易出现竖向裂缝、斜向裂缝和水平裂缝[5]。

3.3 水的侵蚀

墙体中的砖和砂浆内部孔隙率较高，水通过孔隙向墙体内部扩散，使墙体易产生酥化和泛碱，特别是当水中含有侵蚀性盐类或碱类时，会进一步加剧水对墙体的腐蚀。

3.4 冻融循环

由于墙体内部孔隙率高，含水量大，在寒冷地区墙体将产生冻融循环，出现冻胀现象，破坏墙体内部的结构，加速墙体的酥化。

3.5 使用不当

历史建筑在使用过程中会进行装修、改造、安装设备等，需要在墙体上打孔、开洞，必将对墙体造成不同程度的破坏。

4 墙体修复方法

目前，历史建筑墙体的修复方法很多，对于修复方法的选择要综合考虑安全性和修旧如旧的要求，针对不同的墙体采用不同的修复方法，如对于历史建筑的外墙，为了保持历史建筑原有的风貌，尽量采取修旧如旧的修复方法，而对于历史建筑的内墙，则可以采取提高墙体承载力和安全性的加固方法。

对于需要保持历史建筑风貌的墙体，基于最小干预原则，常用的修旧如旧的方法有以下3 种。

1）砖粉修复法。砖粉修复法是在旧砖瓦粉中添加无机黏结剂、精细骨料及助剂制成干粉[6]，现场加水搅拌后对墙体进行修复，主要工序包括墙体清洗、清缝、裂缝修复、砖面修复等，主要适用于历史建筑清水砖墙的修复。砖粉修复法不改变墙体原有的风貌，但不能提高墙体的承载力。

2）置换砂浆加固法。置换砂浆加固法是把历史建筑墙体中部分低强度砂浆置换成高性能砂浆[7]，主要工序包括灰缝清理、灌浆、人工压浆及勾缝等。置换砂浆加固法对历史建筑墙体外观影响较小，可提高墙体的承载力。

3）压力灌浆加固法。压力灌浆加固法是将水泥基浆液或高分子聚合物浆液注入墙体内，浆液在墙体灰缝、裂缝中渗透[8]，主要工序包括裂缝清理、灌浆口设置、压力灌浆、灌浆口密封等。压力灌浆加固法对历史建筑墙体外观影响较小，可提高墙体的整体性和承载力。

对于墙体破坏较为严重，承载力不足的情况，则需要采取提高墙体整体性和承载力的加固方法，常用的有以下3 种。

1）钢筋网水泥砂浆面层加固法。钢筋网水泥砂浆面层加固法是在墙体侧面增抹一定厚度的内部设置钢筋网的水泥砂浆，形成复合截面墙体，主要工序包括界面清理、钢筋网制作安装、施工水泥砂浆面层等，但其不适用于酥碱严重的墙体。

2）钢筋混凝土面层加固法。钢筋混凝土面层加固法是在墙体侧面增设钢筋混凝土面层，形成复合截面墙体，主要工序包括界面清理、钢筋网制作安装、喷射或浇筑混凝土等。

3）高延性材料加固法。高延性材料加固法是在墙体侧面增设一层高延性材料，形成复合截面墙体，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]、高延性纤维增强水泥基复合材料（ECC）等，主要工序包括界面清理、湿润墙面、高延性材料制备、压抹高延性材料等。

5 结语

历史建筑见证了城市的发展，是实用性与观赏性的完美结合，对历史建筑的保护、利用得到了人们的广泛关注。本文对历史建筑墙体存在的病害及其原因进行了梳理和总结，针对不同的修复要求，给出了相应的修复、加固方法，为历史建筑墙体的修缮提供参考。