山西南部屋面瓦傳統(tǒng)建筑論文

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1屋面構(gòu)造及其功能

大量的現(xiàn)場(chǎng)勘查和測(cè)繪等工作表明，影響山西南部早期建筑耐久性的關(guān)鍵因素之一是屋面，屋面不僅是最重要的文物建筑的一部分,它對(duì)保護(hù)其他附屬文物也起到至關(guān)重要的作用。因此，屋面翻修常常是最重要的修繕步驟之一。而影響屋面耐久性的除屋面整個(gè)結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和材料工藝之外，屋面瓦的質(zhì)量直接關(guān)系到屋面乃至整個(gè)建筑能否得到長(zhǎng)久保存。因?yàn)楣沤ㄖ菝娼Y(jié)構(gòu)破壞和梁架糟朽的最主要原因之一是大氣降水對(duì)各種材料的直接或間接影響，而大氣降水能否進(jìn)入古建筑屋面的第一道關(guān)口即是屋面的瓦。但是迄今為止，國(guó)內(nèi)尚缺乏對(duì)文物建筑屋面瓦的系統(tǒng)研究>,特別是屋面瓦的透水性能及其影響因素。山西南部早期建筑得屋面構(gòu)造一般具有以下特點(diǎn)（以霍州觀音廟元代戲臺(tái)屋面為例），屋面上部第一層為望板層，厚約2.5cm,且為整塊木板；第二層下層灰泥背（苫背），厚約2.5cm,材料為土加少量麥秸，可能含有少量石灰；第三層為上層灰泥背（苫背），厚約3cm,材料為土加石灰。筒瓦下為單獨(dú)的灰泥層，厚約5cm,材料為上加石灰。從功能上看，上述屋面在防水方面具有“堵”、“儲(chǔ)”、“疏”三個(gè)方面的功能，核心是保證水進(jìn)入到望板、梁等木材中，而保古建筑長(zhǎng)治久安。堵：指主要通過瓦及灰漿將雨水及時(shí)排泄掉，瓦及灰漿的質(zhì)量，特別是屋面瓦的抗1滲性能決定了堵的效果。儲(chǔ)：指一旦瓦面發(fā)生滲漏后，滲水能夠儲(chǔ)存在灰背等內(nèi)部，而不進(jìn)入到望板等木材中。所以要求灰背具有高孔隙率、高吸水性和足夠的厚度。疏：指儲(chǔ)存在屋面的水汽在干燥的季節(jié)能夠快速擴(kuò)散蒸發(fā)掉，由于水汽擴(kuò)散的主要方向是從內(nèi)向外，所以，沒有上釉的粘土瓦比琉璃瓦更有利濕氣的擴(kuò)散。限于篇幅，本文主要討論起到“堵”的作用的屋面瓦的質(zhì)量檢測(cè)方法、山西南部舊屋面瓦的性能及新瓦質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)。3舊瓦的質(zhì)量檢測(cè)方法目前我國(guó)在傳統(tǒng)磚瓦質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)方面存在著標(biāo)準(zhǔn)缺失或不全等問題，現(xiàn)有的《建筑琉璃制品》(JC/T765-2006)標(biāo)準(zhǔn)、《燒結(jié)瓦》(GB/T21149-2007)標(biāo)準(zhǔn)主要針對(duì)新的屋面瓦，不僅檢測(cè)方法不適合歷史舊瓦，而且部分指標(biāo)為定性的（表2)。劉大可于2006年對(duì)傳統(tǒng)磚瓦提出了技術(shù)指標(biāo)，其中提出重量吸水率作為瓦的質(zhì)量的評(píng)定指標(biāo)。參照歐洲D(zhuǎn)INEN539對(duì)燒結(jié)屋面瓦的質(zhì)量要求及相應(yīng)檢測(cè)方法,可以看出，中歐在瓦質(zhì)量的檢測(cè)方法及技術(shù)指標(biāo)方面存在很大差異。如果從屋面構(gòu)造的防水功能角度，屋面瓦的最重要的質(zhì)量指標(biāo)為透水率、吸水率、耐久性（以抗凍性為代表)。在透水率檢測(cè)方面,本次研宄將卡斯特瓶進(jìn)行改進(jìn)，并采用15分鐘吸水率換算成與歐洲標(biāo)準(zhǔn)DINEN539-1可對(duì)比的透水率。

2舊瓦的檢測(cè)結(jié)果

通過對(duì)山西南部不同時(shí)代瓦的厚度、密度、總孔隙率、透水率等比較測(cè)定可以看出，古代的瓦厚度比較大，而且隨著年代越近，厚度越薄。從霍州觀音廟的觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，從金代到現(xiàn)代，筒瓦的厚度越來越薄,古代瓦的厚度普遍大于或等于15mm。在相同吸水性能的前提下，瓦的厚度越大，其阻水和儲(chǔ)水的能力越大。而從高平市定林寺不同類型、不同年代的瓦的厚度與透水率的關(guān)系來看，舊的板瓦和筒瓦的透水率均低于新瓦和不太舊的瓦。盡管大量的實(shí)驗(yàn)研究仍在進(jìn)行中，但從己有的研宄成果來看，不同時(shí)代的瓦具有不同的特點(diǎn)。古代的瓦特別是筒瓦厚度明顯大于新瓦，而孔隙率小于新瓦；古代板瓦和筒瓦的毛細(xì)吸水系數(shù)均遠(yuǎn)小于新瓦,說明古代不同時(shí)期的瓦的透水性能均低于現(xiàn)代的瓦，對(duì)于古建筑的屋面具有更好的保護(hù)作用。

3屋面瓦的質(zhì)量指標(biāo)建議

山西南部保護(hù)維修早期建筑時(shí)所使用的新瓦的質(zhì)量指標(biāo)的參照物應(yīng)該有2個(gè)，一個(gè)是歷史屋面瓦，特別是尺寸、表觀質(zhì)量等，古代瓦的防水、機(jī)械物理性能（如抗折強(qiáng)度）、耐久性等方面的指標(biāo)應(yīng)該是新瓦達(dá)到的最低指標(biāo)，因?yàn)檫@些屋面瓦已經(jīng)經(jīng)過了百年以上的老化。另一個(gè)參照物為新的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定的指標(biāo)，畢竟今天使用的材料是21世紀(jì)生產(chǎn)出來的。所擬定的質(zhì)量指標(biāo)在測(cè)試方法方面需要量化，并能和國(guó)際接軌。同時(shí)，所有的測(cè)試方法必須具備可操作性，直觀明了，接地氣，能直接應(yīng)用并指導(dǎo)實(shí)際工程。在質(zhì)量等級(jí)劃分方面，建議將屋面瓦只分合格品與不合格品2類。當(dāng)屋面瓦的所有技術(shù)指標(biāo)達(dá)到要求時(shí)為合格品。當(dāng)技術(shù)指標(biāo)中的任何一項(xiàng)沒有達(dá)到要求時(shí)，被標(biāo)定為不合格品?？紤]到有效合理利用資源，不合格品經(jīng)過本標(biāo)準(zhǔn)確定的處置方法或其他傳統(tǒng)方法處置到達(dá)到指標(biāo)要求時(shí)，可以標(biāo)識(shí)為后合格品。瓦的規(guī)格與結(jié)構(gòu)尺寸宜以待修建筑勘察測(cè)繪的規(guī)格尺寸相同，曲度或弧度也基本相同。尺寸容許誤差為2%內(nèi)。而厚度是最重要的參數(shù)，要求維修不同時(shí)代的古建筑時(shí)所使用的瓦首先必須滿足其厚度要求，高厚度也有利拒水和儲(chǔ)水。屋面瓦其他的外觀質(zhì)量抗折性能測(cè)試及指標(biāo)需要滿足GB/T21149-2007的要求。為達(dá)到防滲效果，一個(gè)很重要的指標(biāo)就是其防滲性能要優(yōu)于至少等于古代的瓦的防滲性能，透水率的檢測(cè)宜參照歐洲標(biāo)準(zhǔn)定量化，平均值妄0.5cmVcmVd,最大值含0.6(WVcmVd)。初步的建筑物理學(xué)模擬說明，在同樣的屋面構(gòu)造體系下，不透水的屋面瓦可以保持屋架木材的含水率低于12%,以有效防止木材的腐爛(H.-P.Leimer,個(gè)人通訊)。

作者：戴仕炳 黃繼忠 沈子美 周月娥 居發(fā)玲 單位：同濟(jì)大學(xué)建筑與城市規(guī)劃學(xué)院歷史建筑保護(hù)實(shí)驗(yàn)中心 山西省文物局 同濟(jì)大學(xué)建筑與城市規(guī)劃學(xué)院 上海保文建筑工程咨詢有限公司