山西南部屋面瓦传统建筑论文

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1屋面构造及其功能

大量的现场勘查和测绘等工作表明，影响山西南部早期建筑耐久性的关键因素之一是屋面，屋面不仅是最重要的文物建筑的一部分,它对保护其他附属文物也起到至关重要的作用。因此，屋面翻修常常是最重要的修缮步骤之一。而影响屋面耐久性的除屋面整个结构、构造和材料工艺之外，屋面瓦的质量直接关系到屋面乃至整个建筑能否得到长久保存。因为古建筑屋面结构破坏和梁架糟朽的最主要原因之一是大气降水对各种材料的直接或间接影响，而大气降水能否进入古建筑屋面的第一道关口即是屋面的瓦。但是迄今为止，国内尚缺乏对文物建筑屋面瓦的系统研究>,特别是屋面瓦的透水性能及其影响因素。山西南部早期建筑得屋面构造一般具有以下特点（以霍州观音庙元代戏台屋面为例），屋面上部第一层为望板层，厚约2.5cm,且为整块木板；第二层下层灰泥背（苫背），厚约2.5cm,材料为土加少量麦秸，可能含有少量石灰；第三层为上层灰泥背（苫背），厚约3cm,材料为土加石灰。筒瓦下为单独的灰泥层，厚约5cm,材料为上加石灰。从功能上看，上述屋面在防水方面具有“堵”、“储”、“疏”三个方面的功能，核心是保证水进入到望板、梁等木材中，而保古建筑长治久安。堵：指主要通过瓦及灰浆将雨水及时排泄掉，瓦及灰浆的质量，特别是屋面瓦的抗1渗性能决定了堵的效果。储：指一旦瓦面发生渗漏后，渗水能够储存在灰背等内部，而不进入到望板等木材中。所以要求灰背具有高孔隙率、高吸水性和足够的厚度。疏：指储存在屋面的水汽在干燥的季节能够快速扩散蒸发掉，由于水汽扩散的主要方向是从内向外，所以，没有上釉的粘土瓦比琉璃瓦更有利湿气的扩散。限于篇幅，本文主要讨论起到“堵”的作用的屋面瓦的质量检测方法、山西南部旧屋面瓦的性能及新瓦质量技术指标。3旧瓦的质量检测方法目前我国在传统砖瓦质量检验标准方面存在着标准缺失或不全等问题，现有的《建筑琉璃制品》(JC/T765-2006)标准、《烧结瓦》(GB/T21149-2007)标准主要针对新的屋面瓦，不仅检测方法不适合历史旧瓦，而且部分指标为定性的（表2)。刘大可于2006年对传统砖瓦提出了技术指标，其中提出重量吸水率作为瓦的质量的评定指标。参照欧洲DINEN539对烧结屋面瓦的质量要求及相应检测方法,可以看出，中欧在瓦质量的检测方法及技术指标方面存在很大差异。如果从屋面构造的防水功能角度，屋面瓦的最重要的质量指标为透水率、吸水率、耐久性（以抗冻性为代表)。在透水率检测方面,本次研宄将卡斯特瓶进行改进，并采用15分钟吸水率换算成与欧洲标准DINEN539-1可对比的透水率。

2旧瓦的检測结果

通过对山西南部不同时代瓦的厚度、密度、总孔隙率、透水率等比较测定可以看出，古代的瓦厚度比较大，而且随着年代越近，厚度越薄。从霍州观音庙的观测发现，从金代到现代，筒瓦的厚度越来越薄,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，其阻水和储水的能力越大。而从高平市定林寺不同类型、不同年代的瓦的厚度与透水率的关系来看，旧的板瓦和筒瓦的透水率均低于新瓦和不太旧的瓦。尽管大量的实验研究仍在进行中，但从己有的研宄成果来看，不同时代的瓦具有不同的特点。古代的瓦特别是筒瓦厚度明显大于新瓦，而孔隙率小于新瓦；古代板瓦和筒瓦的毛细吸水系数均远小于新瓦,说明古代不同时期的瓦的透水性能均低于现代的瓦，对于古建筑的屋面具有更好的保护作用。

3屋面瓦的质量指标建议

山西南部保护维修早期建筑时所使用的新瓦的质量指标的参照物应该有2个，一个是历史屋面瓦，特别是尺寸、表观质量等，古代瓦的防水、机械物理性能（如抗折强度）、耐久性等方面的指标应该是新瓦达到的最低指标，因为这些屋面瓦已经经过了百年以上的老化。另一个参照物为新的工业标准制定的指标，毕竟今天使用的材料是21世纪生产出来的。所拟定的质量指标在测试方法方面需要量化，并能和国际接轨。同时，所有的测试方法必须具备可操作性，直观明了，接地气，能直接应用并指导实际工程。在质量等级划分方面，建议将屋面瓦只分合格品与不合格品2类。当屋面瓦的所有技术指标达到要求时为合格品。当技术指标中的任何一项没有达到要求时，被标定为不合格品。考虑到有效合理利用资源，不合格品经过本标准确定的处置方法或其他传统方法处置到达到指标要求时，可以标识为后合格品。瓦的规格与结构尺寸宜以待修建筑勘察测绘的规格尺寸相同，曲度或弧度也基本相同。尺寸容许误差为2%内。而厚度是最重要的参数，要求维修不同时代的古建筑时所使用的瓦首先必须满足其厚度要求，高厚度也有利拒水和储水。屋面瓦其他的外观质量抗折性能测试及指标需要满足GB/T21149-2007的要求。为达到防渗效果，一个很重要的指标就是其防渗性能要优于至少等于古代的瓦的防渗性能，透水率的检测宜参照欧洲标准定量化，平均值妄0.5cmVcmVd,最大值含0.6(WVcmVd)。初步的建筑物理学模拟说明，在同样的屋面构造体系下，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烂(H.-P.Leimer,个人通讯)。

作者：戴仕炳 黄继忠 沈子美 周月娥 居发玲 单位：同济大学建筑与城市规划学院历史建筑保护实验中心 山西省文物局 同济大学建筑与城市规划学院 上海保文建筑工程咨询有限公司