微生物诱导碳酸钙沉淀技术修复劣化古建砖石砌体的试验研究

探索利用微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)技术,修复劣化古建砖石砌体的新方法。首先,对取自福建省三明市泰宁县某古建劣化砖石砌体,进行微生物诱导碳酸钙沉淀修复人造贯通裂缝试验。之后,对修复前后砖石进行超声波速试验、三点弯折试验、X射线衍射试验(XRD)和扫描电镜试验(SEM),从其外观、力学性能、材料性质和胶凝矿物成分等方面进行分析。试验结果表明:砖石贯通裂缝被完全修复,且表面致密,颜色与原砖石相近;贯通裂缝修复后抗弯强度最大值为0.67MPa;修复后,砖石贯通面超声波速最大值为1.46m/s,大于非贯通面超声波速的1.28m/s,表明修复后贯通裂缝处胶凝体密实度相对较高。XRD和SEM试验显示,贯通面中沉淀了以球霰石为主的碳酸钙矿物,且主要分布于砖石颗粒的表面和孔隙中,起到了很好的胶结作用。

砖石结构古建筑震后破坏状态评估方法

为提高砖石结构古建筑震后破坏状态评估的准确性,考虑到砖石结构古建筑震后破坏状态的评估涉及众多影响因素,且各因素之间存在相关性和不确定性,基于模糊数学理论,将砖石结构古建筑分为地基、基础和上部结构3个部分,选取11个指标作为评估因子,采用隶属函数法和类比法构造评判矩阵,再由层次分析法确定权系数向量,建立三层次两阶段的模糊综合评估模型.以羌寨碉楼为例,应用该模型对其在汶川地震后的破坏状态进行了评估,结果表明,根据该模糊综合评估模型,该碉楼在震后遭受中等程度破坏,评估等级为B级,评估结果与实际破坏状态相符,较准确地反映了震后砖石结构古建筑的破坏状态,为震后砖石古建筑采取维修措施提供了依据.

随机有限元法在砖石古建数值模拟中的应用

砖石古建确定性有限元数值模拟中材料参数取值较难,并且分析结果只能定性地反映结构响应的分布规律。针对这些局限性,把计算中涉及到一些材料参数视为服从某种概率分布形式的随机输入变量,采用基于拉丁超立方抽样的蒙特卡洛随机有限元法的基本原理,运用有限元软件ANSYS中的概率设计模块(PDS),以开封市延庆观玉皇阁为例进行了随机有限元分析,得到了相应随机输出变量的统计特征,并详细探讨了随机输入变量和结构的应力分布规律以及随机输出变量间的关系。结果表明,该方法能更合理、更清楚地反映结构在某一工况下的力学性能,其为砖石古建的数值模拟提供了一种新分析思路。

砖石结构古建筑修缮中的规范应用问题

我国现存大量的砖石结构古建筑急需修缮保护,但文物行业目前还没有关于古建筑修缮质量控制的一套完整标准体系和规范。鉴于当前古建筑修缮工作的发展水平,本文针对砖石结构古建筑的特点,就现有相关其它行业规范在砖石结构古建筑修缮中的材料、设计和施工等方面的应用进行分析,同时针对砖石结构古建筑修缮的特性提出问题及相应建议。

基于脱脂奶粉联合诱导碳酸钙沉淀技术的古建筑修复加固

为研究诱导碳酸钙技术修复与加固砖石古建筑的效果,采用胶结液中添加脱脂奶粉的方法对微生物诱导碳酸钙沉淀(microbially induced carbonate precipitation,MICP)技术和酶诱导碳酸钙沉淀(enzyme induced carbonate precipitation,EICP)技术进行改良,对比分析碳酸钙的沉淀质量、X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)下的晶型、扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)下的晶貌及砖石抗折强度的修复效果。结果表明:EICP生成碳酸钙沉淀质量最多;脱脂奶粉作为添加剂,能够改变MICP的碳酸钙晶型,使原有8.3%球霰石的沉淀完全转化为方解石沉淀;通过抗折试验得到MICP技术能修复与加固古建筑砖石,特别是在添加脱脂奶粉后,其抗折强度能达到原有砖石抗折强度的121.69%。因此,添加脱脂奶粉的MICP技术更适用于砖石古建筑的修复与加固。

倾斜砖石古塔纠偏方法研究

结合西安市万寿塔纠偏加固工程实例,研究了湿陷性黄土地基砖石古塔的倾斜灾害成因及纠偏方法,并利用有限元软件,对纠偏效果进行了验证,结果表明,不均匀沉降是湿陷性黄土地基砖石古塔建筑出现倾斜的主要成因;塔体倾斜后,其不稳定性显著增加;抽土迫降法对既有倾斜古塔的纠偏效果显著。

开封玉皇阁整体顶升施工技术

元代砖石结构建筑开封玉皇阁的整体顶升保护工程的关键性施工技术包括本体预加固、深层搅拌桩止水帷幕、矩形顶管技术、坑式静压钢管桩托换与预压、整体顶升与纠偏等。工程的成功为解决大量因地基承载力不足或支撑不对称等引起的砖石结构病害积累了宝贵的经验。

手掘式顶管技术在砖石结构古建筑保护中的应用

因地基承载力不足或支持不对称等因素引起主体结构不均匀沉降等结构病害是砖石结构古建筑保护的核心工作之一。采用手掘式顶管技术缓慢均匀地顶入预制的空心箱梁,随后浇筑芯梁,使之形成整体,从而使建筑物逐步的坐落在一个具有足够刚度的"托盘"之上,从而彻底地解决因地基承载力不足或支持不对称引起的结构病害。在介绍手掘式顶管技术在砖石结构古建筑基础托换的基础上,结合实际工程探讨了箱形截面梁设计、顶进工艺设计等关键性问题,提出有关建议和具体实施措施。

砖墙(柱)-木屋架古建筑结构静力破坏机制与稳定性能指标

针对砖石质古建筑中普遍存在的砖墙(柱)-木屋架结构,以某文物展馆为例,建立了符合古建筑材料、构造机理特征的离散体分析模型。选取4种不同筑砌方式,对砖石质古建筑的损伤产生及破坏机制进行了研究;对砖柱不同高宽比及界面不同摩擦系数的砖柱-木屋架结构进行静力推覆分析,得到了不同工况下的柱顶水平荷载-位移全过程性能曲线;重点将砖石质古建筑从屈服损伤到临界失稳过程与全过程性能曲线中对应的性能点进行对比研究,发现柱竖向位移角峰值点为结构临界失稳极限点。研究了稳定性能指标对应性能点确定方法:对于结构不发生明显损伤的水平位移角限值,在砖柱高宽比为8、10和大于12时,分别为1/240~1/200、1/290~1/250、1/340~1/300;对于结构静力稳定状态的水平位移角限值,在砖柱高宽比为8、10和大于12时分别为1/40、1/70、1/100。

开封延庆观玉皇阁的整体顶升工程设计

砖石古建筑的整体顶升保护工程目前尚无专门的设计规范、规程。对开封元代砖石建筑延庆观玉皇阁的整体顶升保护工程,介绍了其关键性技术,包括:结构预加固、水泥深层搅拌桩阻水、箱梁顶进、坑式静压钢管桩托换与预压、整体顶升与纠偏等五个方面,并提出有关建议和具体实施措施。