砌体老化是在干燥、高温、风蚀等复合作用下一种由表及里的损伤演变行为，主要表现为内部自由水失水或结合水脱水、表面由致密变酥松等。砌体由块体和砂浆组成，干燥导致块体和砂浆失水，砂浆因失水导致钙离子流失，进一步导致强度降低;高温导致砂浆水化产物C-S-H脱水，同样会导致强度降低;风蚀作用则直接导致块体表面开裂、酥松，叠加干燥失水后，风蚀损伤更加明显 ^[1]。

　　 文献调研发现，目前关于干燥、高温、风蚀等复合作用下砌体老化规律的研究较少，大部分研究集中于砌体冻融损伤 ^[2,3,4,5]或腐蚀损伤 ^[6,7,8,9]。砌体冻融损伤在北方尤其是东北地区较突出，砌体腐蚀损伤在南方多雨地区较突出，而砌体老化损伤在西北干燥地区较突出。本文旨在通过宏微观相结合的试验方法揭示复合作用下砌体老化规律，为后续砌体老化损伤评估提供依据。

　　 砖块体实测尺寸为233mm×110mm×44mm，强度等级为MU15，实测抗压强度为19.16MPa。砌筑砂浆采用混合砂浆，设计强度等级为M2.5，标准养护条件下28d实测抗压强度为1.95MPa，配合比为水泥∶石灰∶中砂∶水=1.00∶1.66∶11.15∶1.54，每m³混合砂浆中水泥、石灰、中砂、水分别重130.3,216.3,1 452.8,200.6kg。

　　 砌体老化损伤试件为2块砖大面相叠，形成一个单元体，中间砌筑砂浆厚10mm，砌筑要求均匀饱满。试件自然养护28d后进行老化损伤试验。

　　 1)老化环境设计采用881Y-5型远红外快速节能老化箱，工作电压380kV、工作频率50Hz、加热功率9kW、工作室尺寸100cm×100cm×100cm，可实现远红外线照射产生100℃环境(试验时升温速度约0.5℃/min)，并处于间歇鼓风状态，鼓风时功率为370W，通过间歇鼓风可维持100℃恒定温度。以上老化环境设计可有效模拟干燥、高温、风蚀的复合作用。

　　 2)试件设计共制作12组试件，每组6个，分别在老化至0,7,14,21,28,35,42,49,56,63,70,77d时选择1组试件进行测试。砌体老化损伤试验如图1所示。

　　 3)测试内容宏观上测试砌体老化损伤后的质量变化规律和抗压强度变化规律，微观上通过扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)观测砖和砂浆微观结构和化学组成演变特征。砌体老化后抗压强度测试如图2所示。

　　 图3所示为不同老化损伤时间下砌体质量变化率，由图3可知，随着老化损伤时间的增加，砌体质量不断减少，老化损伤至7,28,56,63d时，砌体质量分别较初始状态减少2.28%,3.60%,4.71%,5.70%，主要由干燥、高温作用下砌体失水或脱水引起的。老化损伤至70,77d时，砌体质量分别较初始状态减少5.81%,5.84%,63～77d质量损失缓慢增加，砌体失水或脱水趋于平稳，而此时砌体在风蚀作用下由于表面开裂导致轻微剥落，对质量损失有一定贡献。

　　 图4所示为不同老化损伤时间下砌体抗压强度变化率，由图4可知，砌体抗压强度随着老化损伤时间的增加呈先增大后减小的变化趋势，即0～14d处于强度增长期，14d时抗压强度较初始状态增大3.45%，然后强度开始降低，至28d时，抗压强度较初始状态降低0.92%，至56,70,77d时，抗压强度分别较初始状态降低5.86%,8.90%,11.50%。初始阶段，砖块体中未烧制完全的部分在高温作用下继续发生化学反应，砌筑砂浆在失水的同时也继续发生残余水化反应，砖块体和砂浆强度均有一定程度增加，使得砌体抗压强度略有增加;然后随着老化损伤时间的增加，砂浆因失水过多导致钙离子流失，持续高温导致水泥砂浆水化产物C-S-H脱水，风蚀作用则直接导致砖块体表面开裂、酥松，在这些因素的复合作用下，最终导致砌体抗压强度不断下降。

　　 图5,6所示分别为不同老化损伤时间下通过SEM测试得到的砂浆和砖块体微观结构变化规律，砂浆和砖块体样品均取自砌体试件表层10～20mm，测试对象为老化至0,28,56,77d的砌体试件。

　　 由图5a可知，初始状态下，砂浆微观结构较致密，且Ca(OH)₂凝胶体和C-S-H凝胶体随处可见;随着老化损伤时间的增加，由图5b,5c,5d可知，砂浆微观结构逐渐变得疏松，且因失水或脱水的原因导致部分钙离子流失，部分Ca(OH)₂凝胶体和C-S-H凝胶体发生分解，二者不再像初始状态那样分布较多，从而最终导致砂浆强度降低。通过EDS测试得到砂浆中钙离子含量变化规律，初始状态下，钙离子含量为42.68%，初期阶段失水速度大于钙离子流失速度，钙离子含量出现短暂增加，28d时钙离子含量为46.64%，后期失水量不断增大，钙离子流失也不断增加，56,77d时钙离子含量分别为36.55%,28.98%。

　　 由图6a可知，初始状态下，砖块体微观结构较致密;随着老化损伤时间的增加，由图6b,6c,6d可知，砖块体微观结构逐渐变得疏松，特别是老化损伤至77d时，砖块体表层微观结构逐渐演变为容易破碎的片状结构。

　　 综上所述，砂浆与砖块体微观结构和化学组成演变特征与砌体试件宏观质量和抗压强度变化规律一致。

　　 1)随着老化损伤时间的增加，由于失水或脱水导致砌体质量不断减少，后期失水或脱水逐渐趋于平稳，砌体质量损失缓慢增加，而此时砌体在风蚀作用下由于表面开裂导致轻微剥落，对质量损失有一定贡献。

　　 2)砌体抗压强度随着老化损伤时间的增加呈先增大后减小的变化趋势。初始阶段，砖块体在高温作用下继续发生烧制化学反应，砌筑砂浆继续发生残余水化反应，使得砌体抗压强度略有增加;然后随着老化损伤时间的增加，砂浆因失水过多导致钙离子流失，持续高温作用导致水泥砂浆水化产物C-S-H脱水，风蚀作用直接导致砖块体表面开裂、酥松，在这些因素的复合作用下，最终导致砌体抗压强度不断下降。

　　 3)砂浆与砖块体微观结构和化学组成演变特征与砌体试件宏观质量和抗压强度变化规律一致。