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【长城研究】关于明蓟镇长城建造使用的石灰(三)真理与挑战?

发布时间:2021-12-25
作者:国家文物局

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前两回我们讲了镁质石灰的发现与特征,和对明代匠人特意选择镁质石灰进行长城建造的推测与判断——可能你会有疑问,镁质石灰这么优秀,那有的长城为什么还是塌的七零八落?有的甚至是在修复后又塌了?

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镁质石灰造成的砖石病害



答案是大气污染,尤其是近年来频发的雾霾!这在长城所处的华北地区非常严重,会对镁质石灰产生明显影响。

图为北京延庆2014年至2020年平均每月空气指数天数占比统计,延庆地区一年有近一半的时间空气指数达到轻度污染以上,1月至3月的重度污染天数占比超过四分之一。

(来源:作者根据北京气象局数据统计绘制)


镁质石灰容易受到大气污染中的酸性物质的侵蚀,消耗自身与强度相关的固化成分,且镁质石灰的低毛细吸水能力和透气性会增加冻融风险——这都使灰浆的粘结力减弱,影响砌体整体稳定。同时还会生成硫酸钙、硫酸镁等水溶盐,其中硫酸镁盐溶解度大(约等于食盐),极易受到环境温湿度的影响析出或溶解;又受到雨水、重力、毛细吸水等影响,导致硫酸盐在长城砌体内的迁移,因而容易使砖受到水溶盐污染,加剧泛碱、酥化和冻融,导致砖的强度也大幅度削弱,对砖砌体造成结构威胁。


图为北京延庆2012年到2020年平均每月气温低于0℃天数统计,一年中有7个月延庆的气温会降至冰点以下,1月和12月温度几乎都低于0℃。

(来源:作者根据北京气象局数据统计绘制)


来看看延庆67号敌台,位于八达岭附近,砖砌体上部已经出现了灰缝中灰的缺失,下部灰缝能肉眼观察到非常明显的絮状晶体,砖体潮湿酥化严重。


图为延庆67号敌台附近,可以看到灰缝中灰的缺失和絮状化,底部砖块盐碱酥化。

(来源:同济大学历史建筑保护实验中心团队拍摄)

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长城砖砌体水溶盐作用示意图

(来源:作者绘制)


再看看延庆2号敌台,可以明显看到,敌台顶部有一条明显的“白线”——很有可能就是水溶盐随着水分在敌台砖砌体中移动,又随着蒸发作用在此处聚集结晶,像潮水的浪花一样,形成带状泛碱的现象。

2号敌台疑似泛碱的白色条带

(来源:北京建筑大学 王兵拍摄)

                            如果放任不管会变成啥样呢?

  延庆8号敌台,“发际线”开始堪忧

(来源:中国长城遗产网)


延庆6号敌台,“头顶”开始发凉

(来源:中国长城遗产网)

延庆10号敌台,它“秃”了

(来源:中国长城遗产网)

“原材料、原工艺”的挑战


我们在各大会议、演讲、媒体报道上不难听到、看到“原材料、原工艺”这个似乎包治百病的人间真理。确实,这6个字在多数情况下,并没有什么毛病,但它也很容易成为一个价值陷阱,变成标榜的口号来搪塞质疑。

从上一节可以看到,长城中的砖砌体已经表现出水溶盐病害,这些现象与其建造使用镁质石灰息息相关。这表明镁质石灰也许自身“基因”良好,但是在如今大气污染的环境下,却更容易“表达缺陷。从“原材料、原工艺”、“这段长城用什么灰浆建造就用什么灰浆来修”这些社会比较普遍认同的角度来看,以镁质石灰砌筑的长城理应使用相同成分和配比的灰浆进行修缮保护,但由于镁质石灰本身的缺陷并不利于历史遗迹的良性保存,使用镁质石灰建造的明砖石质长城或许不宜再使用相同材料工艺的镁质石灰进行保护干预

听起来是不是有点叛逆,甚至似乎在违背保护理念的边缘疯狂试探?《实施保护世界文化和自然遗产公约操作指南》和《中国文物古迹保护准则》中的真实性包括了外形和设计、材料和材质、用途和功能、传统,技术和管理体系、环境和位置等。而事实上,从明代到当下时代,社会发展导致自然环境发生变化,“材料材质”与“环境”不再具有同时代的兼容,镁质石灰发生的水溶盐污染正是彼时的“材料”与此时的“环境”发生的冲突。用“原材料、原工艺”的标榜性理念保护长城,已不是上述文件中对保护对象价值认定的“真实性”范畴。。因此,采用镁质石灰建造的长城由于前述原因是不适合采用完全相同的原材料进行保护干预,这并不违背“真实性”理念。且镁质石灰造成的水溶盐污染,是在近现代工业发展以来导致的衰败现状,而不是长城原状。它反应了文物古迹价值中所包涵的原有环境状态,以及明代烧制石灰的工艺,符合“不改变原状”的理念。

奥地利学者Diekamp提到:“虽然镁质石灰是现行欧洲石灰标准的一部分,但由于上个世纪出现的各种问题,其在修复中的使用已被禁止……但近年来,由于采取了各种环保措施,欧洲的二氧化硫空气污染已大大减少。因此,由于其优越的材料特性,应考虑重新使用镁质石灰当空气污染达到一定标准后,因其优秀的性能,镁质石灰依旧是合适的修复材料。而当前华北地区的空气指数来看,国内的环境依旧不适合使用镁质石灰。

因此,只有如实地认知当下环境中的长城灰浆材料性质,使长城原有的材料和技术得到保护,同时科学地研究、保留与发展传统长城砌筑灰浆、勾缝灰浆等材料工艺,才能更好地保护长城遗产价值!

采用镁质石灰建造的砖石质长城需要采用什么类型与成分的灰浆进行保护,是需要深入研究并试验探索的新课题


扩展阅读

【创意交流】关于砂浆与灰浆的讨论

【长城研究】关于明蓟镇长城建造使用的石灰(一)镁质与钙质?

【长城研究】关于明蓟镇长城建造使用的石灰(二)偶然与必然?


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