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      古城墻古磚的病害分類★

      2020-01-03 05:08:02張中儉劉鵬輝馮智深
      山西建筑 2020年1期
      關(guān)鍵詞:磚體結(jié)殼磚石

      白 禹 張中儉 劉鵬輝 馮智深

      (中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)工程技術(shù)學(xué)院,北京 100083)

      1 國(guó)內(nèi)外石質(zhì)文物病害分類體系

      文物病害分類是其診斷的前提。石質(zhì)文物的病害分類體系國(guó)內(nèi)外研究眾多,主要包括Fitzner,Heinrichs等科學(xué)家提出的石質(zhì)文物分類方法、歐共體提出的石質(zhì)結(jié)構(gòu)建筑損傷評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)、中國(guó)國(guó)家文物局頒布的石質(zhì)文物病害分類與圖示標(biāo)準(zhǔn)以及石質(zhì)文物保護(hù)工程勘察規(guī)范等4種。

      1991年,德國(guó)的Fitzner,Heinrichs等科學(xué)家也提出了石質(zhì)文物的分類方法[1],他們將石質(zhì)文物病害主要分為三級(jí)。第一級(jí)有4個(gè)類別。第二級(jí)有25個(gè)典型類別。第三級(jí)有75個(gè)獨(dú)立類別。在此基礎(chǔ)上,他們將每個(gè)類別依據(jù)風(fēng)化嚴(yán)重程度進(jìn)行了定義。

      國(guó)際古跡遺址理事會(huì)石質(zhì)學(xué)術(shù)委員會(huì)(ICOMOS-ISCS 2008)借鑒上述科學(xué)家的分類方法提出的石質(zhì)文物病害標(biāo)準(zhǔn)[2],將石質(zhì)文物風(fēng)化分為三個(gè)級(jí)別,第一級(jí)有裂隙與變形、剝落、溶蝕、變色與沉淀、生物病害,第二級(jí)有33個(gè)典型類別,其中裂隙與變形2類,剝落7類、溶蝕7類、變色與沉淀11類、生物病害6類,第三級(jí)有31個(gè)獨(dú)立類別。

      2001年~2004年年初歐共體對(duì)石質(zhì)結(jié)構(gòu)損傷診斷進(jìn)行了大量的研究。他們提出了一個(gè)完整的石質(zhì)結(jié)構(gòu)建筑損傷評(píng)定的標(biāo)準(zhǔn)。該體系總體上是一個(gè)三級(jí)分類結(jié)構(gòu)。其中第一級(jí)由表面變化、剝離、斷裂、變形、生物寄生和力學(xué)損傷6類組成。在表面變化和剝離中分出二級(jí)典型類別。第三級(jí)獨(dú)立類別有48類。但是該分類在一級(jí)分類前5個(gè)是以現(xiàn)象為標(biāo)準(zhǔn),而第6個(gè)(即力學(xué)損傷)是以原因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)。這將影響勘察過程中對(duì)一些病害現(xiàn)象的界定。

      中國(guó)國(guó)家文物局借鑒Fitzner,Heinrichs等人的分類方法,在2008年頒布了石質(zhì)文物病害分類與圖示的標(biāo)準(zhǔn)[3]。該標(biāo)準(zhǔn)將巖石病害第一級(jí)主要分為:生物病害、機(jī)械損傷、表面(層)風(fēng)化、裂隙與空鼓、表面污染與變色、彩繪石質(zhì)表面顏料病害、水泥修補(bǔ)等7類,并規(guī)定了每種第二級(jí)病害的示意圖。

      2015年中國(guó)國(guó)家文物局編制的石質(zhì)文物保護(hù)工程勘察規(guī)范[4]按照現(xiàn)象和破壞形式將石質(zhì)文物病害分為三級(jí)。第一級(jí)分別為表層完整性破壞類、表層完整性損傷類、表面形態(tài)改造類、表面顏色變化類和生物寄生類5類。第二級(jí)將這5類繼續(xù)細(xì)分為典型類別。第三級(jí)為獨(dú)立類型。

      總體而言,石質(zhì)文物的文物病害類型分類尚處于研究中,各自提出了完全體系。但是古磚文物病害類別尚未有人研究。由于磚石形成條件和石質(zhì)文物不同,所以我們對(duì)古磚的病害類別進(jìn)行研究。本文結(jié)合石質(zhì)病害類別,對(duì)平遙古城古磚的病害進(jìn)行分類,并進(jìn)行詳細(xì)描述。

      2 古城墻古磚病害分類體系

      經(jīng)過對(duì)平遙古城古磚的病害進(jìn)行考察和總結(jié),將古磚主要病害分三個(gè)級(jí)別。其中,第一級(jí)有裂隙與空鼓、剝落與脫落、材料缺失、結(jié)殼、變色與沉淀、生物病害6類。第二級(jí)有15個(gè)典型類別。第三級(jí)有14個(gè)獨(dú)立類別,見圖1。

      2.1 裂隙與空鼓

      2.1.1裂隙

      由于風(fēng)化或受力而在磚體表面或內(nèi)部形成的,能被肉眼觀察到的微小裂隙。主要分為以下3種:

      1)微裂隙:裂隙寬度小于0.1 mm,僅肉眼可見的微小裂隙。

      2)等距裂隙:產(chǎn)生多個(gè)等距離且近乎平行裂隙。

      3)貫通裂隙:由磚體表面裂隙發(fā)展為深層裂縫,裂隙貫通整個(gè)磚體的斷面,將磚體分為兩部分,破壞了磚體的整體性和穩(wěn)定性,其危害是較為嚴(yán)重的,如圖2所示。

      2.1.2空鼓

      磚體表層鼓起,形成空腔,不全剝落,嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成磚體表面大面積脫落。

      2.2 剝落與脫落

      2.2.1涂層剝落

      磚體表面保護(hù)層或彩繪圖層墻面風(fēng)化起層,粉化剝落較為嚴(yán)重,磚體空洞造成整片墻面凸凹不平大面積剝落,從而造成整個(gè)涂層都被剝落了下來(lái),如圖3所示。

      2.2.2片狀剝落

      磚體表層出現(xiàn)大面積的剝落,主要分為三種:

      1)鱗片狀剝落:磚體表層出現(xiàn)大面積毫米級(jí)的鱗片狀突起和剝落。

      2)板塊狀剝落:磚體表層出現(xiàn)大面積厘米級(jí)的板塊狀突起和剝落,如圖4所示。

      3)條狀剝落:磚體表層出現(xiàn)大面積厘米級(jí)的條狀突起和剝落。

      2.2.3顆粒脫落

      磚體呈顆粒狀(顆粒直徑小于1 mm)脫落,一般情況下伴有大面積溶蝕,如圖5所示。

      2.3 材料缺失

      2.3.1溶蝕

      指由于可溶鹽和水的相互作用,導(dǎo)致磚體表面或者內(nèi)部化學(xué)物質(zhì)和形狀的改變,嚴(yán)重時(shí)可使磚體強(qiáng)度大幅度下降,造成結(jié)構(gòu)失穩(wěn)等嚴(yán)重后果分為以下3種:

      1)點(diǎn)狀溶蝕:表面出現(xiàn)大量毫米級(jí)孔洞。

      2)孔洞狀溶蝕:表面出現(xiàn)大量厘米級(jí)孔洞。

      3)網(wǎng)絡(luò)狀溶蝕:表面出現(xiàn)大面積的互相交錯(cuò)的凹槽,形似網(wǎng)格。

      2.3.2機(jī)械損傷

      磚塊出現(xiàn)局部缺失與掉塊、劃痕、磚體表面磨平或損傷、磚體損壞或表面形成孔洞的破壞。

      1)缺失:磚塊出現(xiàn)局部缺失與掉塊。

      2)劃痕:磚塊表面出現(xiàn)劃痕。

      3)磨損:磚體表面磨平或損傷。

      4)沖擊損壞:磚體損壞。

      5)穿孔:表面形成孔洞的破壞。

      2.4 結(jié)殼

      結(jié)殼是一種堅(jiān)硬的礦物外層粘附在磚石上。表面形態(tài)和顏色不同于磚石。

      1)水銹結(jié)殼:由于降水或露天原因,表面形成鈣質(zhì)結(jié)殼。

      2)氧化層:由于長(zhǎng)期在自然環(huán)境中暴露,表面形成氧化膜。

      2.5 變色與沉淀

      變色是磚體的色調(diào)、明度和色度發(fā)生變化。沉淀是磚體表面與大氣發(fā)生反應(yīng)并沉淀于磚體表面,主要指表面泛鹽。

      1)變色:受自然環(huán)境影響,磚體的表面的色調(diào)、明度和色度三個(gè)參數(shù)發(fā)生變化。

      2)人為涂鴉:磚體被涂鴉造成磚體表面顏色改變,如圖6所示。

      3)表面泛鹽:由于毛細(xì)水作用,可溶性鹽進(jìn)入磚體孔隙,在蒸發(fā)干燥過程中,可溶性鹽在磚體表面結(jié)晶形成鹽殼或鹽粉,如圖7所示。

      2.6 生物病害

      植物和微生物(包括細(xì)菌,藻類,真菌)生長(zhǎng)于磚石文物上并對(duì)其造成不利影響。生物病害還包括其他動(dòng)物的影響,例如隱藏在磚石文物內(nèi)的動(dòng)物也會(huì)對(duì)磚石產(chǎn)生病害。

      1)植物病害:植物在磚石的縫隙或表面直接生長(zhǎng),受附近草木等植物間接影響,造成磚的損害,如圖8所示。

      2)動(dòng)物病害:鳥、蜘蛛等動(dòng)物的排泄物積累在磚體的表面沉積,造成磚石表面污染、黑化現(xiàn)象。動(dòng)物在磚石表面筑巢(如蜘蛛網(wǎng)和鳥巢等),也會(huì)對(duì)磚石產(chǎn)生病害,如圖9所示。

      3)微生物病害:菌類、微葉結(jié)構(gòu)、苔蘚地衣、藻類等生物附著在磚體表面形成生物膜,對(duì)磚石文物造成病害。

      3 結(jié)語(yǔ)

      參考國(guó)內(nèi)國(guó)外石質(zhì)文物病害分類規(guī)范,對(duì)平遙古城古磚病害進(jìn)行了分類。該分類體系主要分為三級(jí)。第一級(jí)有裂隙與空鼓、剝落與脫落、材料缺失、結(jié)殼、變色與沉淀,生物病害等6個(gè)類別。第二級(jí)有15個(gè)典型類別。其中裂隙與空鼓有裂隙和空鼓2類,剝落與脫落有涂層剝落、片狀剝落和顆粒脫落3類,材料缺失有溶蝕和機(jī)械損傷2類,結(jié)殼有水銹結(jié)殼和氧化層2類,變色與沉淀有變色、人為涂鴉和表面泛鹽3類,生物病害有植物病害、動(dòng)物病害和微生物病害3類。第三級(jí)有14個(gè)獨(dú)立類別,其中裂隙含有3類,片狀剝落含有3類,溶蝕含有3類,機(jī)械損傷含有5類。

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