温度作用下的青石劣化加速实验研究(附件)
中国古建筑是中华文明的重要组成部分，在世界建筑史上形成了独一无二的建筑风格，体现了中国能工巧匠的智慧，具有丰富的艺术价值。由于长期的太阳辐射、温湿度变化、风雨侵蚀、地震、战争等因素的影响，建筑的材料和结构出现了不可避免的损坏，大量的历史性建筑已经被破毁，对这些建筑的保护和维修已经迫在眉睫。为了更好的保护这些文化瑰宝，对其结构和材料性能弱化机理的研究已日益成为国内外研究的热点。因此，综合各方面的因素，对这些古建筑的结构和材料性能退化机理进行研究，为古建筑保护和维修提供科学依据，已成为当务之急。本文以最常见的建筑材料青石为研究对象，以其在温度作用下劣化性能的变化为研究目的，通过单轴压缩试验和偏光显微镜观测，系统分析了不同加温循环次数下的青石强度与变形的关系，并从微观的角度探讨了青石裂纹的变化。关键词 古建筑，青石，温度作用，劣化
目 录
1 绪 论 1
1.1研究背景 1
1.2研究意义 2
1.3研究现状 3
1.4研究内容和研究方法 7
2 岩石基础理论 8
2.1岩石强度理论 8
2.2岩石断裂和损伤理论 10
2.3声发射技术基础理论 13
2.4脆韧性断口的位错分析理论 14
3 温度作用下青石劣化实验 15
3.1试样的选取及制备 15
3.2试验方案 17
4 温度循环作用下青石力学特性分析研究 19
4.1试样的选择 19
4.2青石力学特性分析研究 19
4.3本章小结 27
5 温度循环作用下青石微观结构分析研究 27
5.1试验方案 27
5.2青石微观结构研究分析 29
5.3本章小结 31
结论 32
致谢 33
参考文献 34
1 绪 论
1.1研究背景
中国幅员辽阔，历史悠久，有着7000多年的建筑历史。经过上千年的奋斗，各代劳动人民智慧的凝聚，出现过无数宏伟壮丽的古代建筑，至今仍保存着无数供后人欣赏的建筑遗迹。中国古代建筑，集适用性、科学性、创造性、 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
艺术性、观赏性于一体，即具有其独特的风格，又具有特殊的功能，在世界建筑史上独树一帜。无论是秦砖汉瓦、隋唐寺庙，两宋书院，还是明清故宫、皇家花苑、苏州园林，无不是中华民族的智慧结晶，成为中华上千年文化的重要组成部分。中国古代建筑都是在特定的历史时期政治、文化、经济、技术等诸多方面的综合产物。通过它们，不仅可以从中国丰富的建筑宝库中汲取营养，还可以更好的了解中华民族悠久的历史，对于传承民族文化有着积极的推动作用。
作为多元文化碰撞下的历史见证，中国建筑文化遗产已成为中国历史文化遗产保护的重要组成部分，建筑文化遗产是一种不可再生资源。国民对文化遗产的尊重和珍惜程度是一个国家和一个民族文明程度的重要体现。近几十年来，随着民族文化水平的提高，人们对建筑遗产的保护意识也随之提高，国家重点文物保护单位也在成倍的增长。从1961年第一批国家保护单位180处到2013年第七批新增国家保护单位1944处，全国重点文物保护单位总共达4295处。我国各批次国家保护单位数量分布情况如图1.1所示。
/
图1.1 我国国家保护单位数量分布 图1.2 我国城镇化发展状况
Fig.1.1 Number distribution of National Health Insurance
Fig.1.2 Development of urbanization
但是由于古建筑长期的受到恶劣的环境作用，大量的古建筑惨遭严重的破坏。特别是，过去三十多年，我国城镇化快速发展（图1.2），许多历史名城，历史文化街区，古建筑和其他历史文化遗产由于城市规划中出现的失误在大规模的城市化进程中毁于一旦。然而，既有古建筑的保护和维护需要强大的经济基础作为后盾。每年国家用于这方面的资金就达到上亿元。
在既有的古建筑中，青石是重要的材料。青石便于开采，大自然中处处可见，耐磨，耐风化，无辐射。因此，迄今为止的许多人类文明都以岩石建筑为主，如古埃及金字塔，古罗马斗兽场，我国两汉时期的地面遗存，南北朝时期的石窟寺。在这些古老文明的中心区域，以其他材料建造的建筑大都因天灾人祸毁于一旦，唯有以岩石为材料的建筑物被保留下来。因为岩石作为物质物体通过它的表面造型或结构不仅保留了大量的历史、艺术和文化的信息，还保留了历史上自然和人为损坏的痕迹，因此文物岩石材料也可被看作“历史的岩石”。
“劣化”这是一个从保护角度出发，从“风化作用”衍生而来的概念。地质学中把风化定义为由于长期的风吹日晒、雨水冲刷、生物破坏等作用，地壳表面和组成地壳的地壳表面各种岩石等受到破坏或发生变化的过程。在《中国大百科全书地理和地质学卷》中，风化被解释为：“地表和近地表的岩石在日光、空气、水和生物等外力的作用下所发生的物理或化学变化[1]。”被风化了的岩石圈的疏松表层称为风化壳。风化作用使岩石发生崩解和分解，风化作用一般分为物理风化作用和化学风化作用两类。它为地表的各种外营力的剥蚀和侵蚀作用准备了条件，但风化并不代表着岩石材料的性能达不到使用要求，仅仅表现为在相当长的一段时间里材料性能的衰变，一直到这种变化达到了其无法完成功能角色的临界状态，材料便进入了劣化状态。因此，为了保护古建筑，我们的研究重点应着眼于岩石材料的劣化特征分析、机理研究，但由于目前研究该方面的学者来自于不同的学科，加之该方面的研究起步较晚。一般而言，一方面对岩石材料劣化研究的针对性不强，大部分还停留在普通岩石的范围，另一方面对岩石材料劣化研究的综合性不强，大多数都是从各自的专业角度进行的，针对青石劣化综合性评价的研究成果较少。
1.2研究意义
根据调查，对于既有建筑物的诊治和维修技术在国际上早就引起了广泛关注。美国劳工部曾预言，从2000年起，既有建筑物的诊断和加固业将成为未来最具前景的产业之一[2]。随着我国建筑业的稳步发展，考虑到资源的可持续利用，对既有建筑的保护逐渐步入发展阶段。这方面的研究主要有两个方向，一是延长建筑的使用寿命，二是提高材料的使用率。但是到目前为止，我国在这方面的研究还远远达不到要求，有些方面甚至空白。
目 录
1 绪 论 1
1.1研究背景 1
1.2研究意义 2
1.3研究现状 3
1.4研究内容和研究方法 7
2 岩石基础理论 8
2.1岩石强度理论 8
2.2岩石断裂和损伤理论 10
2.3声发射技术基础理论 13
2.4脆韧性断口的位错分析理论 14
3 温度作用下青石劣化实验 15
3.1试样的选取及制备 15
3.2试验方案 17
4 温度循环作用下青石力学特性分析研究 19
4.1试样的选择 19
4.2青石力学特性分析研究 19
4.3本章小结 27
5 温度循环作用下青石微观结构分析研究 27
5.1试验方案 27
5.2青石微观结构研究分析 29
5.3本章小结 31
结论 32
致谢 33
参考文献 34
1 绪 论
1.1研究背景
中国幅员辽阔，历史悠久，有着7000多年的建筑历史。经过上千年的奋斗，各代劳动人民智慧的凝聚，出现过无数宏伟壮丽的古代建筑，至今仍保存着无数供后人欣赏的建筑遗迹。中国古代建筑，集适用性、科学性、创造性、 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
艺术性、观赏性于一体，即具有其独特的风格，又具有特殊的功能，在世界建筑史上独树一帜。无论是秦砖汉瓦、隋唐寺庙，两宋书院，还是明清故宫、皇家花苑、苏州园林，无不是中华民族的智慧结晶，成为中华上千年文化的重要组成部分。中国古代建筑都是在特定的历史时期政治、文化、经济、技术等诸多方面的综合产物。通过它们，不仅可以从中国丰富的建筑宝库中汲取营养，还可以更好的了解中华民族悠久的历史，对于传承民族文化有着积极的推动作用。
作为多元文化碰撞下的历史见证，中国建筑文化遗产已成为中国历史文化遗产保护的重要组成部分，建筑文化遗产是一种不可再生资源。国民对文化遗产的尊重和珍惜程度是一个国家和一个民族文明程度的重要体现。近几十年来，随着民族文化水平的提高，人们对建筑遗产的保护意识也随之提高，国家重点文物保护单位也在成倍的增长。从1961年第一批国家保护单位180处到2013年第七批新增国家保护单位1944处，全国重点文物保护单位总共达4295处。我国各批次国家保护单位数量分布情况如图1.1所示。
/
图1.1 我国国家保护单位数量分布 图1.2 我国城镇化发展状况
Fig.1.1 Number distribution of National Health Insurance
Fig.1.2 Development of urbanization
但是由于古建筑长期的受到恶劣的环境作用，大量的古建筑惨遭严重的破坏。特别是，过去三十多年，我国城镇化快速发展（图1.2），许多历史名城，历史文化街区，古建筑和其他历史文化遗产由于城市规划中出现的失误在大规模的城市化进程中毁于一旦。然而，既有古建筑的保护和维护需要强大的经济基础作为后盾。每年国家用于这方面的资金就达到上亿元。
在既有的古建筑中，青石是重要的材料。青石便于开采，大自然中处处可见，耐磨，耐风化，无辐射。因此，迄今为止的许多人类文明都以岩石建筑为主，如古埃及金字塔，古罗马斗兽场，我国两汉时期的地面遗存，南北朝时期的石窟寺。在这些古老文明的中心区域，以其他材料建造的建筑大都因天灾人祸毁于一旦，唯有以岩石为材料的建筑物被保留下来。因为岩石作为物质物体通过它的表面造型或结构不仅保留了大量的历史、艺术和文化的信息，还保留了历史上自然和人为损坏的痕迹，因此文物岩石材料也可被看作“历史的岩石”。
“劣化”这是一个从保护角度出发，从“风化作用”衍生而来的概念。地质学中把风化定义为由于长期的风吹日晒、雨水冲刷、生物破坏等作用，地壳表面和组成地壳的地壳表面各种岩石等受到破坏或发生变化的过程。在《中国大百科全书地理和地质学卷》中，风化被解释为：“地表和近地表的岩石在日光、空气、水和生物等外力的作用下所发生的物理或化学变化[1]。”被风化了的岩石圈的疏松表层称为风化壳。风化作用使岩石发生崩解和分解，风化作用一般分为物理风化作用和化学风化作用两类。它为地表的各种外营力的剥蚀和侵蚀作用准备了条件，但风化并不代表着岩石材料的性能达不到使用要求，仅仅表现为在相当长的一段时间里材料性能的衰变，一直到这种变化达到了其无法完成功能角色的临界状态，材料便进入了劣化状态。因此，为了保护古建筑，我们的研究重点应着眼于岩石材料的劣化特征分析、机理研究，但由于目前研究该方面的学者来自于不同的学科，加之该方面的研究起步较晚。一般而言，一方面对岩石材料劣化研究的针对性不强，大部分还停留在普通岩石的范围，另一方面对岩石材料劣化研究的综合性不强，大多数都是从各自的专业角度进行的，针对青石劣化综合性评价的研究成果较少。
1.2研究意义
根据调查，对于既有建筑物的诊治和维修技术在国际上早就引起了广泛关注。美国劳工部曾预言，从2000年起，既有建筑物的诊断和加固业将成为未来最具前景的产业之一[2]。随着我国建筑业的稳步发展，考虑到资源的可持续利用，对既有建筑的保护逐渐步入发展阶段。这方面的研究主要有两个方向，一是延长建筑的使用寿命，二是提高材料的使用率。但是到目前为止，我国在这方面的研究还远远达不到要求，有些方面甚至空白。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jzgc/tmgc/968.html
