陽泉古城墻的病害調查及分析判斷

中圖分類號：K85 文獻標識碼：A 文章編號：1003-9082（2016）05-0388-02

一、古城墻遺址的病害

1.古城墻的病害調查

根據現場調查，陽泉古城墻包括本體的病害和環境的病害。除了本體病害外，附近的開方取土也對遺址造成破壞。

1.1本體的病害

本體的病害有：土體開裂、塊狀剝落、植物生長等。病害的特點是：病害種類少，病害嚴重，破壞面積大。

1.2 環境病害

1.2.1農業生產

城墻遺址在歷史上附近為農田，城墻跟腳就有農民為澆水開挖的水渠和埋設的排水管，表明遺址長期受農業生產的影響。

1.2.2人為開挖

人為開挖和取土是對遺址危害最大的人為活動，遺址附近的地面因為取土下降了5-10米，嚴重影響遺址的安全。

1.2.3環境污染

由于缺乏管理，因此城墻遺址附近有一些垃圾和泥土堆積，影響遺址外觀。

二、病害的分析判斷

為了了解遺址病害的原因，對遺址的病害進行了現場調查和科學分析。包括古城墻夯土的組成、特性，生長的植物種類等。

1.城墻現場監測

對城墻的土體含水率以及不同部位土體的溫度進行了測試。

從測試數據看，城墻在冬季的時候，南部和北部的溫差很大，接近20℃。溫度低于0℃即可出現結冰現象，而北部城墻跟腳處的含水率為8.7%，有出現凍融的可能。

2.夯土的科學分析

2.1樣品

在陽泉古城取得夯土，表面粉化樣品的樣品，以了解夯土特性，表面粉化原因。樣品情況如下：

2.2分析方法

根據取樣目的確定了分析方法，對樣品進行了X-射線衍射分析（分析土的成分）、壓汞孔隙分析（分析夯土的孔隙特征）、以及離子色譜分析（分析表面風化層的鹽分含量）。

X-射線衍射分析：

X-射線衍射分析的特點是對無機物質具有好的定性分析能力，在采用標樣的情況下還可以確定混合物中各種物相的半定量百分比。

選用Dmax 12kW粉末衍射儀，試驗條件為：X射線：CμKα （0.15418 nm）；管電壓：40kV；管電流：100 mA；石墨彎晶單色器；掃描方式：θ/2θ掃描；掃描速度：8°（2θ）/ 分；采數步寬：0.02°（2θ）；環境溫度：25.0 （±1）℃；濕度：20.0（±5）% 進行測試分析。依據SY/T6210-1996《沉積巖中樣品礦物總量和常見非樣品礦物X射線定量分析方法》與PDF2粉末衍射數據庫進行解譜。

壓汞孔隙分析：

巖石內部的孔隙大小和孔徑分布，是巖石的重要特征，影響著巖石的耐風化能力，也決定著將來保護材料的使用效果，因此巖石的孔隙率和分布是需要了解的指標。

分析方法：采用壓汞法進行測量。壓汞法又稱水銀注入法，是研究多孔材料孔隙結構的經典方法。壓汞法可以了解磚石材料內部的空隙大小和孔徑分布，使用的設備為Quanta Chrome公司的AutoScan-33壓汞儀。

離子色譜/IC：

離子色譜是高效液相色譜（HPLC）的一種，是分析離子的一種新的液相色譜方法。由于操作簡便，對常見陰陽離子分析的高靈敏度，特別是對陰離子和價態形態分析的突出優點，在文物保護研究領域的應用得到了廣泛的關注。

經常檢測的常見離子有：

陰離子：F-，Cl-，Br-，NO2-，PO43-，NO3-，SO42-，甲酸，乙酸，草酸等。

陽離子：Li+，Na+，NH4+，K+，Ca2+，Mg2+，Cu2+，Zn2+，Fe2+，Fe3+等。

實驗中使用的是北京師范大學分析檢測中心的TX/600離子色譜儀，美國DIONEX戴安公司生產。

2.3分析結果

X-射線衍射：

幾個樣品的成分是黃土的典型成分，1號樣品含有較高的碳酸鈣含量，并有一定的巖鹽含量。石灰的含量高說明可能在夯筑時添加了石灰做 添加材料。而鹽的存在說明此處可能有毛細水的作用，帶來了鹽分。

表 土樣X-射線衍射分析結果

從石英，方解石，云母，長石，綠泥石等的含量看，幾個樣品基本接近，說明3個夯土的成分接近外，它們的成分也與下部的粘土接近，可能城墻的土就取自附近的黃土，采用附近的夯土作為原料夯筑而成。

1號樣品為粉化嚴重的黃土，因此含有較多的鹽分，同時含有較多的方解石和石膏，這些可能是上部雨水沖刷使城墻上的中溶鹽和難溶鹽溶解導致的富集，也可能是內部的鹽分析出，或者是地下土壤中的鹽分在水的毛細作用下帶來的。

從數據看，紅色和黃色夯土的孔隙率和密度差別大，孔隙率差別接近10%，表觀密度差別大，與孔隙率的差別都說明了圍觀結構的不同。4號樣品的平均孔徑大于3號，但是其密度卻大于3號。

3號樣品所在的夯土粉化較嚴重，可能與其孔隙率大，不如4號樣品致密有關。

3號樣品的壓汞孔隙圖

4號樣品的壓汞孔隙圖

離子色譜：

無機陰離子：

無機陽離子：

從分析結果看，陽離子以鈉，鈣離子為主，而陰離子情況比較復雜。

1號樣品為粉化嚴重的樣品，鈣、鈉離子含量相當，氯離子含量超過了硫酸根離子，這說明可溶鹽的含量很高，硝酸根的含量也挺高；

2號，離子的硫酸根和鈣離子含量最高，可能硫酸鈣的含量高；但是其其它離子的含量卻最小，可能與淋溶作用有關。

總的來說，城墻的土樣品中，鹽分含量都很高，較普通黃土高很多。

3.植物情況

據調查，城墻上生長的最多的樹木為榆樹和酸棗，草類是各種茅草和藤蔓植物，這些多在城墻頂部生長，樹根的生長克達到城墻底部，導致開裂垮塌。

參考文獻

[1]廉惠珍：建筑材料物相研究基礎。北京：清華大學出版社，1996年6月第一版，第118-130頁。

作者簡介：岳嘉蕾（1992-）女，江蘇丹陽人，北京聯合大學考古學碩士研究生，研究方向：文化遺產保護與科技考古。