古城墻古磚的病害分類★

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。