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)場勘查和測繪等工作表明，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，國內(nèi)尚缺乏對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)量檢測方法目前我國在傳統(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)主要針對新的屋面瓦，不僅檢測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對燒結(jié)屋面瓦的質(zhì)量要求及相應(yīng)檢測方法,可以看出，中歐在瓦質(zhì)量的檢測方法及技術(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可對比的透水率。

2舊瓦的檢測結(jié)果

通過對山西南部不同時(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)在測試方法方面需要量化，并能和國際接軌。同時(shí)，所有的測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。考慮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