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【看看世界】遗址墙体保护:温度与风度的博弈



通常我们看到的建筑遗址基本就剩下墙了,很少有留着屋顶的遗址。为了使文章精简悦读,下文统一将遗址墙体简称为遗址。

遗址的病通常是从头开始的,一般病害表现为遗址头部受到温湿度剧烈变化导致头部开裂,或者是遗址头部受到极端气候的冻融影响导致头“冻”欲裂(图1:A)。百年来,国内外的治疗方法其实都差不多,基本是水泥石灰砂浆之类的在墙头敷一道,把墙头的开裂封住(图1:B),这种做法被称为“硬盖层保护”(hard capping),这样的做法好处是雨水不再渗透进墙体(因为水泥砂浆还是具有很强防水效果的),但通常伴随的副作用是遗址开裂继续加剧,周边没有糊住的部分被雨水侵蚀(图1:C)。造成这种后果的原因就在于遗址本体材料与修复材料的热膨胀系数、强度、硬度等物化性能不兼容,产生了额外的应力导致了破坏的加剧。

1:遗址的损害、硬盖层保护处理、硬盖层保护处理后的长期后果

图片来源:John Ashurst (ed.). Conservation of Ruins[M]. London; Burlington, MA: Butterworth- Heinemann, 200798

但这种方式长久以来无法被证明对遗址保存是有效的,因为直觉判断植被的防水效果显然比不上水泥砂浆,还有就是人们天然认为植被对遗址是有害的。

终于在2008年,一个由希瑟•韦尔斯(Heather Viles)教授带领的团队,历时8年时间, 开展了实验。根据韦尔斯教授和她的团队设计的人工控制环境下的软盖层保护试验结果(模拟英格兰西南部强烈日温差气候),软盖层保护下的砌体温度变化能降低4.5-7°C,并且有3个小时热滞后的效果。该团队在半岛修道院(Byland Abbey)所作的现场试验的监控数据还显示,软盖层还能起到维持遗址墙体顶部在零度以上的效果(图2,图3)。另外,植被叶片有挡水功效,可防止过多水份在降雨时渗透进墙内;雨后植被可通过自身的蒸腾效应缓慢带出墙心的水份,保持遗址墙体内部良性水文条件。经过多年的观察,该研究团队还证明软盖层在治疗墙体渗水引起的流挂上很有效(图4)。当然,软盖层的效果也会随空间和时间转变呈现错综复杂的运作表现,但总体利好。

2 半岛修道院安装的七段试验监测的软盖层试验墙

3 试验墙上三种不同厚度的软盖层保护均能将遗址顶部温度维持在零度以上

图4 柯卡姆小修道院一遗址墙体敷设软盖层18个月前后对比显示:软盖层对渗水流挂引起有显著的治愈效果

图2--图4 来源: Zoë Lee, Heather Viles, Chris Wood (eds.) Soft capping historic walls: A better way of conserving ruins?


这个团队所作的研究成果报告可以从网站下载https://www.geog.ox.ac.uk/research/landscape/rubble/swc/swc-report.pdf

如果懒得读英文,可以看笔者的简单介绍:《借自然之手的保护:用于砖石遗址墙体保护的软盖层》建筑学报2016年第3期



众所好奇的一点可能是,怎样保证草皮的根系不长进墙体里?事实上,软盖层保护并非是一个一劳永逸的保护策略,当然也没有哪一种保护策略可以做到一劳永逸的,因而软盖层保护有其“麻烦”之处。首先,软盖层保护需选用短根系的当地植被,并对土壤厚度进行控制,通过对植被先天生长习性和后天营养供给的控制,防止根系刺穿和长得过高。此外,土壤养分不足也保证了木本科植物无法存活。其次,软盖层保护需配合进行日常的维护和监控,对草皮进行定期修剪,减少养分需求,抑制根系向下生长寻求养分。最后需要说明的是,软盖层虽是保护层,实则也是牺牲层。用商业草皮做的软盖层也有枯死后无法再生的情况,在此情况下便需要对草皮进行更替,但草皮更替并不会同“硬盖层”维护更替那样,对遗址墙体造成破坏。这种无损维护,也正是软盖层保护“最小干预”“可逆”修复原则的体现。

软盖层并非是所有遗址墙体保护的灵丹妙药,因此选用软盖层作保护的首要前提摸清楚病因,软盖层保护对于由霜冻破坏和温度变化引起的墙体顶部开裂,以及其所导致的雨水流挂有着显著的治愈效果。但如果遗址破坏的主要原因与部位并非同上所述,那么使用软盖层保护就很可能不起效果,甚至起到反效果。其次,软盖层保护适用与否还需基于对其所处环境的判断和实验,在极端气候条件下软盖层很难存活,尽管有研究观察提到枯死的软盖层依然起到保护遗址墙体的作用。最后,需要做的是对周边生态环境的评估。如果软盖层所用的植被并非取自当地,而是采用商业草皮,那么就要确保这不会引起对当地的生态入侵。

虽然证明了用软盖层和硬盖层相比更具保温、景观友好、施工可逆的优势,但真用到保护英国的哈德良城墙遗址上时,还是有相当一部分专家和民众觉得为了保温就要改变哈德良城墙硬朗的风度实在是不可接受(图5)。虽然有反对声,最终哈德良城墙还是披上了绿色保温毯啦(图6)~~~

左图5: 英国哈德良城墙未敷设软盖层之前

图片来源:Heather Viles, Chris Groves, Chris Wood. Soft wall capping experiments. In, John Fidler (ed.) English Heritage Research Transactions, Stone 2[M], ICCROM, 2002:68

右图6: 英国哈德良城墙敷设软盖层之后

图片来源: ITV REPORT



最好的是:种草可以是温度与风度并存的保护方式,下图为证。

图片来源: Zoë Lee, Heather Viles, Chris Wood (eds.) Soft capping historic walls: A better way of conserving ruins?