西北地区的一些具有大量的历史遗址,从数百年至两、三千年时代的均有。甘肃的长城,新疆吐鲁番周边的交河故城,千佛洞等,西夏王陵。由于古代运输不便的关系,这些古建共同的特点为就地取材,属于土质古建。这些土建进过数个世纪的风化侵蚀的严重破坏,急需要有保存古建的风化处理。,
风化原因
在西北地区主要造成风化的原因有风、雨、温差、水洪等环境因素。各个原因都对古建的风化带来一定的程度,所以古建风化治理中要考虑的,是要有多重防护的概念,才能起到治理的效果。在自然环境的风化外,还有包括部分的人为因素,同样会造成古建的破坏。
a) 风蚀
西北地区的古建破坏程度最大因素非风蚀莫属,虽然整体的平均风速不是很高,属于2至3 m/s的轻风微风,不具有风蚀的作用。但实际在许多地区,风速是比这均值高很多,主要几个原因是气温日差过大,导致该地区水平气压梯度差异较大,造成空气对流程度大,另外整体植被稀少,在干漠地带,对风的阻挡作用小,所以风速经常是有8到10级,18~28m/s的大风至狂风的出现。这样的大风以上天数,就将近于40天之多。
在区域内,由于干漠环境的沙尘为地表的表面特征,除了风本身的剪力破坏外,更具有破坏性的是风速中夹杂着沙尘粒子,打击在古建的立面的冲击力。这可在许多古建的外立面,在西北面的底层风蚀是更加严重的,形成“棒槌”的风貌。如此状态由于基底的支撑力不足,非常容易坍塌破坏的。
b) 雨蚀
西北地区属大陆性干旱荒漠气候,干热少雨为主要特征,年降雨量不足250mm,而年蒸发量高达3000mm之多,这两差距形成强烈的落差。尤其是在戈壁地区,年降雨量还低于20mm,看似雨蚀程度不大。但该地区两三年也会出现超过40mm强降雨,对于已经风化脆弱与含沙量大的古建,抗剪力程度差,这雨水足以将其崩解为泥浆,冲刷掉大量的结构,造成严重的侵蚀,形成古建的片状剥离、低洼区浸水、冲沟等病变。
c) 温差
西北地区的气候因为缺乏调节的环境,有冬冷夏热、日晒夜冷的现象。以吐鲁番为例,夏季的高温达到47.4°C,而冬季低温达到28.0°C,且单日温差达到20度以上,地面昼夜温差高达44°C之多。西北地区土质古建材质中,含有40~50%的方解石的含量,由于方解石的膨胀系数有各向异性,在这种短期快速的温度变化,加剧材料中的冷胀热缩强度,很快就会使结构松动风化。
d) 水洪
西北地区的雨水虽然不充足,气候干燥,河川也经常只有2~3m3/s的流水量。但由于周围山区的雪水充足,到夏季融雪时,形成大量洪水向下流泻,可立即到达80m3/s的流水量,向河川周围泛滥。在交河故城就是一经常泛洪的区域,每年都有2~3次的水洪侵蚀的现象。
风化治理
现在在世界流行的风化治理方法已经从表面膜盖处理转变成材质自身的表面处理,增加自身的抵抗力。在修复历史遗迹的一个很大的特点,不是“修复”到过去,而是保持尽可能的保持现状,达到“修旧如旧”的状态。其实,一个古建从开始到现在,肯定已经经历了多处修复,这些修复的痕迹不管好坏,其实已经成为古建的一部分,现今修复的目的,就是将这些保存到更久远的年代。
从过去的古建修复,都是从文物的外部来进行补救与修复的,虽然从外部隔绝防护的方法能抵抗风化的外力因素,但这些古建都是有过去历史的生命体,也有呼吸性的,所以尽量不要覆盖这些文物,加强古建本身的抵抗侵蚀俄能力,就达到古建风化治理的目的性。
嘉德工业所生产的硅酸盐改性材料——保特佳TM风化治理,就能很好地作为土质结构的固化材料。材料属于水状液体,使用在已经受风化脆弱的古建表面,即可加固其坚硬程度。保特佳TM风化治理利用土质材料中的大量碳酸盐成分,反应形成C-H-S胶质材料,能将处理区域良好的固化起来。保特佳TM风化治理本身的脱水作用,也会形成稳定坚固的胶泥,增加材料硬度以及抗水能力。
下系列图的简单测验中使用由吐鲁番区域取得的土质块(1),左边试块为用水喷湿一次,中间试块未有处理,右边试块为保特佳TM风化治理表面处理一次(2)。养护几小时后,在外观上已经干燥成型,没有任何变化(3)。如此地将试块放入水中浸泡(4),立即的状况即看到未作处理的都开始成泥浆分散了,但之前有沾湿过的右边试块稍微分解快些,而风化处理的试块仍然处于正常状况。经过10分钟后(5)两个未处理的试块均全部分散于水中,而风化处理的试块还是保持原状。
保特佳TM风化治理在简单的测试中能体现对土质古建的一种固化的作用,经而可以自身地承受自然风蚀、雨蚀等风化作用。在使用上简单快速,不需要配备其他器械,只要有个低压喷洒器,即可对土质古建做出防护的效果。同时,经过处理的材料完全从外观上观察不出其不同,但硬度、防水度、抗风化程度均取得优良的提升。
保特佳TM风化治理还可以使用注射法注入建筑的结构体内,具有同样恢复风化的效果,但由于西北地区的干燥程度相当高,基本古建内部也不含水分的存在,内部的加固并不需要。但已经经过开裂或崩塌的情况,可以与当地的黏土混合使用,可以用来修补已经崩塌的粘合,加固整体结构,从外观也由于使用同样土质,结构上是相同的。还可以与粉煤灰与黏土结合,更能加强C-H-S胶体强度,在强度与耐久度上能更加提升,但这种工法只适合与修复内部结构。
总结
西北地区由于干燥,由于水而造成的风化是低于其他地方,这也是在此地区的古建相比之下,数千年历史还保持得完善,这个也算是古建保存的一个福音。虽然如此,许多土质古建还是在近些年到达急需要抢修的程度,再经不起风吹日晒的考验。保特佳TM风化治理产品的出现给这些含有生命力的古迹再新注入新生命源,而且使用上简单、快速,给西北地区的土质古建防护带来新的技术。