近現代建筑遺產的科學保護實踐

摘" 要：伴隨著現代社會科技的不斷進步和遺產保護意識的加強，建筑遺產的科學保護方法得以完善，科學保護的理念也被逐漸提出。文章以上海交通大學老圖書館的保護修繕工程設計為例，在對“科學保護”這一建筑遺產保護理念進行歷史沿革和內容研究的基礎上，通過闡述“文獻研究-現場勘察-實驗室分析一體化的材料研究方法”、信息采集、無損檢測技術在建筑現狀勘察階段的具體應用，提出使用新材料、新裝備等科學保護策略的保護修繕方案，進一步驗證科學保護的諸多手段在建筑遺產的保護應用的可行性與必要性，補充科學保護理念在實際建筑遺產保護工程項目中應用實踐的成功經驗。

關鍵詞：建筑遺產保護；科學保護；上海交通大學老圖書館；工程設計

中圖分類號：TU-18" " " " "文獻標志碼：A

DOI：10.19490/j.cnki.issn2096-698X.2024.04.080-090

Abstract： With the advancement of technology in the modern society and the rising awareness in heritage protection， the scientific approaches to conserving architectural heritage evolved significantly， and the philosophy of scientific protection has emerged. This article uses the conservation and restoration design project of the old library of Shanghai Jiao Tong University as an example. Based on the historical development and conceptual framework of “scientific preservation” in the protection context of architectural heritage， it elaborates on the application of “integrated material research methodology” encompassing literature review， on-site investigation， and laboratory analyses， alongside information gathering and non-destructive testing techniques during the building’s condition assessment phase. The proposed conservation and restoration plan that uses scientific conservation strategies including new materials and equipment" further verified the feasibility and necessity of applying" methods of scientific conservation for architectural heritage， and enriches the successful experiences of the applications of scientific conservation principles in architectural heritage conservation practice.

Keywords： architectural heritage conservation；scientific conservation；old library of Shanghai Jiao Tong University；engineering design

建筑遺產作為文化遺產的重要組成部分，是人類歷史與文化的瑰寶，它們不僅承載著過去時代的記憶，還蘊含著豐富的歷史、文化和科學價值。然而，建筑遺產還具有不可再生性，一旦失去，就永遠無法挽回[1]。因此，伴隨著現代社會科技的不斷進步和遺產保護意識的加強，建筑遺產的科學保護方法得以完善，科學保護的理念也被逐漸提出[2]。

2008年學者余如龍[3]在對浙江寧波保國寺古建筑群保存現狀充分調研的基礎上總結了對保國寺北宋木構建筑大殿建立科技監測體系的具體方法，在文物建筑遺產的科學技術保護與應用方面做出了有益的嘗試。李濱、胡占芳[4]（2010年）以廣東開平碉樓為例，重點探討了三維激光掃描技術等科學技術手段在建筑文化遺產保護中的應用。學者周陽[5]（2017年）以內江市龍市鎮民眾教育館修復改造項目為例，挖掘BIM“信息化建筑模型”技術在歷史建筑修繕與保護方面的內在作用和外部延伸。《文物建筑的科學保護與合理利用—房縣文廟維修保護與展示利用的思考》（2019年）一文中緊抓文物科學保護，重點闡述文物價值評估和建筑合理利用的重要性[6]。學者劉建元[7]（2023年）通過梳理數字技術介入建筑遺產保護的發展歷程、評述相關數字技術研究熱點，提出數字技術應用于建筑遺產保護時應關注技術選擇的適配性和策略模式的同類性，在遺產保護過程中尤其是信息采集與數據存儲階段，需做好基礎性研究，務必全面翔實、準確可信，為未來的更好發展奠定基礎。

通過文獻研究整理發現，“科學保護”作為遺產保護行業的共通理念在當今時代下愈發受到人們的重視，遺憾的是目前還沒有一個具體且明確的定義，過往學者對其概念的闡釋也眾說紛紜，大多是將其重點放于科學評估方法的建立、科學信息技術和建筑遺產保護結合等方面。其目標大多是通過系統的研究和科學的方法來提升遺產保護的效果和可持續性，這不僅能為遺產保護勘察與設計工作提供可靠的科學依據和數據支持，也可同時確保保護措施的有效性和合理性。

上海作為我國近代史中的代表性開埠城市，擁有大量的近現代建筑遺產，包括中國共產黨第一次全國代表大會會址（第一批全國重點文物保護單位）、外灘歷史建筑群（第四批全國重點文物保護單位）、上海交通大學早期建筑群（第八批全國重點文物保護單位）等[8]。與古建筑相比，近現代建筑的留存時間相對較短，但亦是承上啟下、承載著時代變遷的重要歷史文物[9]。同時，近現代建筑與當代建筑在建筑體系上具有更高的關聯度，可以說，做好近現代建筑遺產的保護工作，有利于我國未來在保護現代、當代建筑遺產等方面進行理論研究、制度編纂和實踐應用體系建設[10]。

因此，本文以上海交通大學早期建筑群中的老圖書館保護修繕工程設計為例，探討科學保護在該項目中所發揮的重要作用，進一步驗證科學保護的諸多手段在建筑遺產的保護應用的可行性與必要性，補充科學保護理念在實際建筑遺產保護工程項目中應用實踐的成功經驗。

1" "何為科學保護

1.1" "科學保護的發展歷史

首先，在建筑遺產保護領域內，有關科學保護理念的起源和發展，可追溯至19世紀中葉的歐洲。當時，隨著工業革命的推進，城市化進程加速，許多古老建筑和遺址面臨著被拆除或破壞的威脅。在這樣的背景下，一批文化學者和建筑師開始呼吁保護這些具有歷史和文化價值的建筑遺產。最初的保護措施主要是基于對歷史建筑的修復和維護，但隨著研究的深入和實踐的積累，人們逐漸認識到：建筑遺產保護不僅僅是修復損壞的部分，更是要全面、科學地保護其歷史、文化和藝術價值[11]。這一理念在20世紀得到了進一步發展和完善，尤其是在擁有眾多建筑遺產的意大利，以著名歷史建筑修復專家古斯塔夫·喬萬諾尼（Gustavo Giovannoni）為代表的當地建筑師們提出了“restauro scientifico”，即“科學性修復”的遺產保護理念[12]12。這種理念區別于“歷史性修復”，提倡將現代修復材料和技術引入保護工程的系統理論與方法，并將歷史遺產保護的視野由建筑單體的修復轉向了城市遺產的保護[12]13。

其次，“科學保護”的理念與1931年頒布的第一部《雅典憲章》也有著密切的關系。《雅典憲章》也稱“修復憲章”，在第一屆歷史紀念物建筑師及技師國際會議上得到通過，是現代城市規劃與建筑保護的奠基性文件[13]。它首次提出了對歷史建筑和遺址進行保護的概念，強調了保護的重要性，明確指出了對歷史建筑進行“保護和修復”的要求，同時也提倡用科學的方法和技術來保護這些珍貴的遺產，為文化遺產保護科學體系的建立奠定了基礎[14]。因此，可以說，“科學保護”理念是在《雅典憲章》的基礎上發展起來的，它進一步強調了科學的方法和手段在建筑遺產保護中的重要作用，并推動了建筑遺產保護工作的專業化和科學化。

與此同時，隨著保護理論的不斷完善和保護技術的更新，很多組織機構也在陸續地強調科學保護的重要性。

1964年5月31日，國際古跡遺址理事會（ICOMOS）

制定了《國際古跡保護與修復憲章》，也被稱為《威尼斯憲章》（The Charter of Venice）。《威尼斯憲章》提出了“當傳統技術被證明為不適用時，可采用任何經科學數據和經驗證明為有效的現代建筑及保護技術來加固古跡”等論述[15-16]。

1972年聯合國教科文組織在巴黎簽署了《保護世界文化和自然遺產公約》（以下簡稱《公約》），該《公約》號召各國投入充足的經濟、科學和技術力量對文化遺產加以保護，極大地推動了文物保護技術的發展。

1981年，《巴拉憲章》提出：“保護應當利用所有有助于研究和保護特定地點的知識、技能和學科。傳統技術和材料應當優先用于更有意義構件的保護工作，而在某些特定情況下，能夠帶來實質性保護效用的現代技術和材料也可適當利用”[17] 。

2003年，中國頒布了《中華人民共和國文物保護法》，明確提出了“保護為主、搶救第一、合理利用、加強管理”的文物工作方針。這一方針不僅體現了國家對文物遺產的高度重視，也反映了在文物保護工作中需要遵循的基本原則。

隨著時代的進步和科技的發展，人們越來越認識到科學保護在文物工作中的重要作用。科學保護不僅意味著運用現代科技手段對文物進行精細化的修復和養護，還包括了對文物歷史、文化、藝術價值的深入研究，以確保保護工作既能保留文物的原貌，又能展現其歷史價值和文化內涵。因此，在科學保護的指導下，應當進一步完善文物保護的法律法規，加強科研和技術創新，提高保護工作的科學性和有效性，讓中華民族的文化瑰寶得以世代傳承。

1.2" "科學保護的主要內容

科學保護理念在建筑遺產保護領域內發展至今，其應用貫穿了建筑遺產保護修繕的全過程，它強調對遺產的深入研究、科學評估、精細化修復和持續監測，以確保遺產的歷史、文化、藝術價值得到全面而有效的保護。

在這一過程中，數字技術成了實現這些應用的具體工具，發揮著不可或缺的作用。通過數字化掃描和建模，可以獲取遺產的精確數據，實現非接觸式的研究和監測[18]；虛擬現實技術能夠重現遺產的歷史風貌，為公眾提供沉浸式的體驗[19]。這些數字技術的應用，不僅提高了保護工作的效率和精度，而且使得更多人能夠參與和了解建筑遺產保護工作，共同守護人類的文化瑰寶[7]30。因此，科學保護理念與數字技術的結合，為建筑遺產保護帶來了革命性的變革，也為未來的保護工作提供了新的方向。

其中，近年來，有關年跨越式的技術發展，筆者認為主要體現在以下4個方面。

1.2.1" "文獻研究-現場勘察-實驗室分析一體化的 材料研究方法

文獻研究一直以來都是遺產保護方案確定的重要依據，通過追溯遺產的起源、演變和歷史變遷，深入挖掘其文化內涵和價值，為后續的保護工作提供理論依據和實踐指導的同時，提高保護工作的科學性和有效性。但是文獻記錄也是相對主觀的行為，包括部分記錄存在與現場做法不一致的情況，比較細節的做法在圖紙或文字記錄上無法精準表達清楚的情況，甚至少量記錄存在錯誤的情況[20]。因此，目前比較科學的保護研究方案是在文獻記錄研究的基礎上，對現場法式及病害進行勘察，重要材料進行取樣，通過實驗室分析了解遺產所使用的材料、制作工藝和技術手段，從而揭示其歷史背景和價值[21]。特定情況下，甚至可以通過其成分、結構和獨特的時代特征，判斷其真偽和具體產生的年代[22]。

因此，三位一體的保護研究方法，可以從歷史研究、表觀觀察、微觀分析3個方面協同進行，相互佐證，大大提高了研究分析成果的科學性，為后續保護修復方案提供科學依據，避免盲目修復。

1.2.2" "數據采集及后期數據管理應用

數據采集及后期數據管理應用包括激光掃描和攝影測量技術及地理信息系統（GIS）和監測技術。

（1）激光掃描和攝影測量技術。三維激光掃描技術可以對建筑遺產進行高精度的三維數據采集，生成數字化模型，數據可以廣泛用于建筑遺產的監測、修復和維護[23]。攝影測量技術是利用攝影測量方法獲取遺產的幾何與紋理信息，彌補了三維激光掃描點云不夠真實的不足[24]。這2種手段的綜合應用，建立數字模型可以為保護、修復、研究、展示等工作提供重要的數據支持，大大提高了遺產數據采集的精度和真實度，為遺產保護后續工作奠定了基礎[25]。

（2）地理信息系統（GIS）和監測技術。地理信息系統則可以對建筑遺產進行數字化建模，實現三維可視化展示和管理，提高保護工作的效率和質量。監測技術可以對建筑遺產的結構安全性進行實時監測，及時發現和評估潛在的結構風險，通過安裝傳感器和監測設備，實現對建筑遺產的長期、持續監測。這2種技術的綜合應用有利于提高遺產保護后期的管理效率[26]。

1.2.3" "無損檢測輔助病害勘察的應用

無損檢測技術在近幾年也是備受關注，它的出現彌補了檢測過程中所帶來的盡管微小卻不可逆的損傷缺陷，如紅外成像、微波檢測、木質阻力儀等無損檢測技術，都可以在不破壞建筑遺產的前提下，對其內部材質、結構所存在的原有缺陷、現有病害等方面，進行檢測和分析[27]。一旦發現潛在風險，可以及時采取措施，從而避免進一步損壞的發生。

1.2.4" "新技術，新材料在保護修繕中的應用

新材料在建筑遺產保護領域中的應用日益廣泛，為遺產保護提供了更多的選擇和可能性[28]。這些新材料通常具有優異的性能，如高強度、耐久性、環保性等，能夠有效應對建筑遺產所面臨的多種挑戰。例如，以有機硅為代表的墻面憎水劑、增強劑等解決了清水墻面透氣與防吸水風化不可兼得的問題[29]；以火山灰為代表的水硬性石灰砂漿解決了傳統石灰材料的材料強度需要緩慢增強的問題[30]。

綜上所述，科學保護理念和各類新型科學技術在建筑遺產保護領域的應用愈發廣泛，可貫穿建筑全生命周期。為說明其在實際建筑保護修繕項目中的具體統籌和應用方法，本文以上海交通大學老圖書館項目為例，在介紹其概況的基礎上，具體展開論述科學保護在建筑現狀勘察、保護利用過程中的實踐應用。

2" "上海交通大學老圖書館概況介紹

上海交通大學早期建筑—上海交通大學老圖書館（以下簡稱“老圖書館”），設計于1917年，建成于1919年，主體為混合結構，共3層。初建面積約為2 299 m2，而后又于1935年在建筑東側加建1座占地202 m2的書庫、1995年在建筑西側加建衛生間。

從整體價值來看，2004年10月18日，老圖書館被上海市人民政府公布為“上海市第四批優秀歷史建筑”；2010年11月，徐匯區人民政府將其列為“徐匯區文物保護單位”；2019年10月，“上海交通大學早期建筑”被公布為“第八批全國重點文物保護單位”，而老圖書館是其中最精美的一座建筑。

在設計風格方面，老圖書館屬于折中主義風格，整體平面呈H形，立面三段式，外立面采用古典主義的柱式，同時在一些細部的設計上體現了巴洛克的時代特征，例如茛苕葉和卷渦形裝飾構成的淺浮雕建筑細部，細膩而精致，體現了20世紀初期西方建筑思潮對中國建筑的影響。

老圖書的結構也采用了當時比較前沿的混合式結構，木樁磚基礎、較厚的磚墻、混凝土樓梯、木擱柵樓板、木三角架都體現了該建筑較高的科學價值。其內部的鋼筋混凝土樓梯，雖造價較高，但兼具堅固、防火、靜音等功能。

項目團隊通過對歷史資料進行詳細調查后發現：老圖書館在建成后也歷經了幾次維修工作，其中最出名的就是1935年基泰設計公司為滿足圖書館日益增多的藏書需求，在整個建筑的東側進行書庫的加建，這次看似隨手而為的加建卻深含玄機，基泰設計公司為了保證原建筑的立面，大部分精美的設計得以保留，深度考慮新加立面形式和視線問題，使得該部分加建一直沿用至今。1950年，基立恒記營造廠做過一次維護保養，主要是室內墻面重新粉刷和屋面修繕，在對現場墻面、屋頂瓦片的查找過程中，都找到了相應的改建依據。1995年，上海交通大學建筑設計所和交通大學建修服務中心聯合整體加建了衛生間并改建了書庫。對室內進行了重新裝修，拆除了書庫部分的室內樓板，并加入了新做樓板及梁柱，該空間后作為檔案室使用至今。

3" "上海交通大學老圖書館現狀勘察

文化遺產保護工作的第一步就是勘察。通過對文物的現狀勘察與相關資料調查，可以了解其法式特征、保存現狀、建筑病害的分布情況與病害原因、結構安全狀態等信息，便于后續制訂合理保護方案，避免文物遭到更多的破壞。

傳統的勘察工作主要包括法式特征勘察與病癥病害勘察（圖1）。

首先，法式特征勘察通常由現場測繪、歷史資料的收集與分析、法式特征描述、原狀判定、價值評估等部分組成。其中，測繪圖紙應重點展示平、立、剖面圖及詳圖，圖中需標明遺產的形態、局部變化，以及變形、開裂、凹洞、塌陷等狀況及材質差異特征；法式特征描述、原狀判定部分需說明遺產分布、建筑形制、年代特征等內容，并完成對歷史信息的考證；價值評估則應分別闡述遺產整體或特定保護對象的歷史價值、藝術價值、科學價值、社會價值及文化價值等。

其次，關于病癥病害勘察，可分為病因勘察、建筑安全性評估這2個主要組成部分。在損傷與病害的成因分析方面，研究者通常會更多關注遺產病理學，著重表述建筑損傷部位、病害程度、潛在隱患，以及歷史變遷或環境變化給遺產帶來的影響；而結構安全性評估工作則是側重于遺產結構的安全性、可靠性分析，個別建筑還應重點關注整體抗震性能的調研評估。二者相輔相成，缺一不可。

與傳統勘察工作相比，現代勘察工作在保持目標一致的基礎上，進一步優化了工作路徑。例如，在法式特征描述工作中，常規工作路徑是通過現場拍照和歷史資料的調查，由有經驗的設計人員判斷其具體工藝做法。該工作過程的準確性主要取決于工作人員的經驗水平，但是實際工程中，各種材料做法種類繁多，難以做到樣樣精通。因此，在本次上海交通大學老圖書館現狀勘察的具體工作中，提高了科學診斷的比例，從而確保勘察結果更加科學準確。

例如，老圖書館外墻體主要使用的材料為清水紅磚，作為一種常見材料，在實際勘察工作中極易被忽視。而在本次保護項目中，團隊針對紅磚做了30倍顯微鏡的微觀觀察（圖2），發現它比市面常規的紅磚更為密實緊致，孔隙率較小，這一指標未來可能成為修復補配磚的重要技術參數。

除對建筑材料采樣研究外，本次項目中的測繪工作采取了將3張圖紙相互疊加的方法，即手工測繪圖紙、三維激光掃描圖紙、原始設計圖紙。其中，三維激光掃描切片圖紙可以大幅度增加圖紙尺寸的準確性，手工測繪圖紙可以彌補激光掃描所帶來的圖紙語言匱乏的問題，二者結合后再與原始設計圖紙進行疊加，可以更加直觀地識別出后期改動部位，方便后續進行現場勘察校對（圖3）。少數情況下，現場也會發現初始建造時即與圖紙不符的情況。

這些成果皆源自對勘察過程的優化，而勘察工作細分后，又可分為法式勘察和病害勘察。

3.1" "法式勘察

法式勘察是對文物建筑進行全面、系統的調查和研究，旨在深入了解文物建筑的歷史背景、建筑風格、結構特點、材料使用等方面的信息，從而更好地認識和理解文物建筑的價值和意義。然而，由于法式勘察中多依靠研究人員的經驗判斷，存在一定的主觀誤區，因此在本次保護勘察項目中團隊增加了針對建筑原工藝原材料的分析研究工作，以便進一步驗證前期現場勘察的結果。

例如，在對老圖書館外墻砂漿的判斷上，若依照以往經驗研判，砌筑勾縫使用的材料大多為石灰砂漿，灰縫厚度約0.6 cm。同時，根據歷史文獻《交通部上海工業專門學校學生雜志》第三卷第二號《圖書館工程概要》中的記載，老圖書館所使用的砂漿做法詳細描述為：“灰砂拼合之法用頭號石灰一份（必須在24 h內使用）鴨污砂二份相和（鴨污砂又名為‘鴨屎砂’，由古代貝殼殘體大量堆積形成，呈白色細顆粒狀），方可合用。每磚須用滿刀灰涂砌灰縫，不得厚過二分并須括斗以滿為度。”文獻中記載灰縫為熟石灰一份與鴨污砂二份相和，且不得厚過6 mm，與實測相符。結合資料調研和現場測繪結果，若按照傳統勘察方式，極易將帶鴨污砂的石灰砂漿判定為該工程的原材料和做法。

然而，本著文獻研究-現場勘察-實驗室分析一體化研究方法的原則，項目團隊繼續進行了實驗室取樣分析，進一步對該部分砂漿做法進行分析驗證。

首先，對灰縫樣品使用了光學顯微鏡ZEISS STEMI 305進行顯微觀察（圖4）。結果顯示，樣品以白色膠凝材料為主，即為石灰，砂粒含量較少，粒徑約在0.2 mm。樣品中有點狀紅色，推測可能原因為長期接觸紅磚。

其次，通過圖譜（圖5）則可以發現該樣品成分主要包括石英、鉀長石、斜長石、方解石等，另有少量角閃石、透閃石、綠簾石、電氣石和少量金屬礦物，為自然沉積砂。其中鉀長石多被黏土礦物交代；斜長石聚片雙晶發育，多被絹云母、黏土礦物交代；角閃石、綠簾石、電氣石等礦物含量較少。膠結物主要為顯微顆粒狀方解石，并局部形成了較大的團塊。方解石為石灰的碳化產物，其他類均為砂漿中的摻加物，起填充作用，因不含黏土礦物，故摻加物可能是砂粒或砂土。根據定量分析結果（表1），灰縫中的灰砂比約為3：7，這與清《工程做法》、民國《實用工程手冊》中的描述相一致。但是砂粒中的主要成分和《圖書館工程概要》中描述的“鴨污砂”有所不同。為排除變量，后續再次從外墻上的2個不同位置采取砂漿進行實驗室分析，均得到相同結論。

因此，結合現場勘察、資料調研、實驗室分析結果，可得結論如下：在該建筑的實際施工過程中，施工單位極有可能并沒有按照原始圖紙與相關規范使用高標準砂漿，而是采用了普通石灰砂漿進行砌筑。

總結而言，在實際工程中，通過增加實驗室分析原工藝原做法的過程，可以大大提高材料法式勘察結果的準確性，在科學診斷的加持下，使科學保護工作更加嚴謹。

3.2" "病害勘察

病害勘察是指在最小干預原則的指導下，盡可能避免對文物造成損害，分析文物材質、病害類型、病害原因的過程。該過程的重點不僅在于準確找到影響文物病害類型，還需要同時找到造成該病害的原因。

該階段同樣需要借助大量的檢測試驗儀器。相比傳統檢測技術存在少量難以避免的建筑微損情況，近年來興起的無損檢測技術發展迅速、應用范圍不斷擴大，由以往單一的建筑外立面、建筑構造病害勘察逐步拓展到了建筑內環境病害勘察。

3.2.1" "立面與構造病害勘察

在本次老圖書館保護項目的勘察實踐中，團隊使用木質阻力儀完成木材的檢測，判斷木材是否喪失性能、是否適合繼續使用。這種方式不僅無須取樣就可實現對建筑遺產本身最小干預的文物檢測，而且還可以通過紅外檢測技術調查建筑漏水情況，從而發現更多隱蔽部位下不同程度的潮濕損壞（圖5）。

在建筑病害勘察時，最大的難點在于材料病理的研究與診斷[31]。建筑材料病理學的主要任務是通過研究建筑材料的性能、使用環境、施工方法等因素，探究建筑材料病害發生和發展規律，提出相應的預防和治理措施（圖6）。這需要結合多個學科知識，如化學、物理、材料科學、工程學和環境科學等。

首先，需要了解每一種材料的物理、化學和機械性能，并探究在不同氣候、溫度、濕度等環境因素下的反應變化，以及其對環境因素的適應性。根據病害的性質和程度，提出有針對性的修復方案。

例如，針對老圖書館門頭花飾材料的分析研判，通過現場調查難以識別主要材料究竟為磚雕還是灰塑，也無法判斷其具體病害影響。《交通部上海工業專門學校學生雜志》第三卷第二號《圖書館工程概要》中記載門楣花飾為“堆水門汀洋花與紅泥洋花”，即使用的主要材料為水泥和紅泥。然而，這一信息與現場勘測所得結果并不相符。

因此，團隊決定采取少量樣品進行光學顯微鏡觀察（圖7）。研究發現，該部位構造上存在3種不同材料層，最上面的材料層最薄，與中間材料層之間有明顯縫隙，推測為建筑后期原飾面層上新加涂料，且新面層有明顯的黑色附著物，應是長年雨水沖刷、積塵所致。第一層病害是人為后做面層，污漬。第二層白色層與紅色底層應為原始做法，但白色面層厚薄不均、存在較多孔隙，風化較為嚴重。綜上所述，該處門頭花飾內基層曾經風化嚴重，需要修補。

在光學顯微鏡觀察的基礎上，團隊還使用共焦顯微拉曼光譜儀（Renishaw inVia Qontor Raman）對灰塑樣品進行Raman分析（圖8）。根據對原材料配比信息的比對，發現142、223、294、413、615 cm-1均為鐵紅（Fe2O3）的拉曼特征峰，即紅色顯色物質應為鐵紅；289、1 087 cm-1均為方解石（CaCO3）的拉曼特征峰，即樣品中含有碳酸鈣。該灰塑應為鐵紅、石灰混合制成。同時，在定量分析中，發現該灰塑樣品中還含有9.8%的石膏。因此，結論如下：灰塑的物相組分有石英、方解石、石膏和赤鐵礦，故而灰塑的主要成分為石灰，其碳化后形成方解石，石英應為極少量的摻加物，石膏加入其中起到固型作用；赤鐵礦即為民國時期常見紅色顏料鐵紅，起顯色作用，加入量極少。

綜上所述，基于上述結論，團隊最終制訂的修繕方案為：①清洗面層；②清理基層；③使用原材料修復基層，即石灰和石膏依照9：1配比、并內加少量鐵紅（約0.1%）作為顯色使用；④基層增強；⑤修復面層；⑥涂刷憎水劑。

3.2.2" "建筑內環境的病害勘察

建筑內環境主要包括熱濕環境、聲環境、光環境和室內空氣品質，反映在建筑構造和測量指標上則主要為空調的溫控系統、濕度控制、立面隔熱、空氣質量等方面的內容。這些指標的變化會打破建筑內環境平衡，可能導致霉菌微生物滋生、室內空氣品質下降等對人體有危害的情況發生。

以老圖書館為例，團隊通過前期勘察發現，建筑內環境中霉菌滋生問題最為嚴重。通過現場信息采集和實驗發現，老圖書館在近地處的墻體部分存在較為嚴重的濕積累問題，特別是西立面和南立面潮濕情況較為嚴重，水線分布較高，綜合下來，800 mm以下部位為墻體濕分積聚范圍。外立面在1995年后做涂料之后，這些聚集的水汽便無法有效排除，在室內墻根處滋生霉菌，嚴重影響了空氣質量。究其原因，一方面，老圖書館墻體近地部分長時間與土壤接觸，受到來自外界空氣和地下土壤的水分侵襲；另一方面，老圖書館底部墻面與周邊植被圍合形成較為封閉潮濕的空間，逐漸成為“微氣候”區域，此現象加劇了水汽的積累，延長了其在近地處墻體內部停留的時間。

除霉菌滋生問題外，門窗保溫隔熱性能也極大地影響了圖書館建筑內環境。該建筑在建造初期使用的門窗玻璃材料為3 mm白玻，保溫性能薄弱。然而由于上海交通大學老圖書館文物保護等級較高，門窗亦是保護重點，無法全部更換。我們固然可以模仿原有設計方案，采用外作百葉窗實現保溫隔熱，但是，在技術愈發成熟的今天，或許還有新的保護技術可以解決門窗玻璃作為建筑冷橋的問題。

4" "保護利用方案的科學性體現

除前期勘察工作中需注意科學保護理念的應用，在保護修繕方案的制訂過程中，同樣需要遵循科學保護的原則，因地制宜地提出相應的保護與修繕措施，確保方案的有效性和可行性。本項目提出并最終使用的科學保護策略主要包括新材料應用和新裝備應用2個方面。

4.1" "新材料的應用

4.1.1" "石灰基的修復材料—水硬性石灰的應用

現代文物建筑修復中，修復材料多使用水泥基，具有快速修復、操作簡便、黏結性能好等優勢，但該種材料在修復長時間后，水泥中所含鹽分會隨著水分析出，建筑表面極易出現返堿現象。

與此相比，以火山灰為基礎的石灰基材料，不僅具有可逆性易拆除、不易變形的特點，較高的透氣性也有利于保持基面干燥，減少有害物質生成，延緩原始基面酥堿、粉化。同時，這種材料硬結速度快，半天即可達最高強度的60%，彌補了常規水硬性石灰強度提升太慢的問題。

4.1.2" "有機硅的修復材料—增強及憎水劑的應用

該類材料較為常見，既可用于水平防潮層，阻隔地下水由墻體毛細通道經過、防止墻體返潮，也可應用在磚、石、粉刷層等墻面防護層的憎水劑中，同時，有機硅修復材料還可應用于磚墻內外表面，成為提高墻體機械性能的增強劑。

4.2" "新裝備的應用

4.2.1" "墻面脫鹽系統

在本次保護項目中，該系統主要應用于解決潮濕半地下室的問題。由于老圖書館的墻壁使用三匹柏油磚，隔絕地上一層與半地下部分，半地下室及地面防水效果不好，地下水通過毛細作用上升，從外墻根部析出，帶出磚內金屬離子，導致磚體物理性能產生變化。

墻面脫鹽設備使用脈沖共振電滲技術。墻壁上需安裝一個陽極系統，然后通過無線除濕系統，在環形線圈的幫助下，產生脈沖電磁波，作用于墻體及空間內帶極性的水分子，改變水分子的排列方向，使其從向上滲透轉變為向下，遷移到土壤中，實現脫鹽、除濕、減少氡氣的效果。

4.2.2" "內環境控制系統

濕積累是誘發霉菌滋生問題的主要因素，因此解決方法首要是對墻體近地部分進行防潮處理。

對外進行透明憎水涂料的應用，對內則涂抹水硬性石灰這類耐候性較好的石灰基砂漿，有效阻隔潮氣滲透，降低霉菌風險。同時室內增設內環境控制系統，對溫濕度實時檢測，并設定溫濕度標準閾值，將此類參數控制在合適的范圍，維護生活環境的持續穩定。

5" "結論與討論

以上就是所在團隊于老圖書館項目中對文物建筑的科學保護工作的一些工作方法和心得體會。科學保護理念作為建筑遺產保護領域的重要議題，隨著科技的不斷發展，在未來將會有更多的創新技術和方法應用于文物建筑的保護。

例如，數字化技術可以用于文物的數據采集、分析和展示，為保護工作提供更加精準和科學的方法。同時，新材料和新工藝的應用也將為文物建筑的保護提供更多可能性。預防性保護也將是科學保護的一個重要方向，通過全生命周期系統的建立，加強日常監測和維護，及時發現和解決潛在的問題，可以有效地減少文物建筑受損的風險，不僅能夠延長文物的壽命，還能夠節約修繕的成本和時間。

同時文物建筑的保護不僅僅是專業人士的責任，未來將會有更多的社區居民參與到文物保護的工作中。通過國際合作，引進國外先進的保護理念和技術，以推動文物的國際交流和展示，提高文物的國際影響力。科學保護技術的實踐應用可更有效地促進遺產保護工作的開展，有助于更好地保護和傳承人類的歷史文化遺產。

參考文獻

林源.中國建筑遺產保護基礎理論研究[D].西安：西安建筑科技大學，2007：163-165.

李愛群，周坤朋，解琳琳，等.中國建筑遺產預防性保護再思考[J].中國文化遺產，2021（1）：13-22.

余如龍.構建科技監測體系，加強文物建筑科學保護力度：淺析浙江寧波保國寺大殿科技保護項目及應用[C]//中國建筑學會建筑史學分會，河南大學土木建筑學院，河南省古代建筑保護研究所.建筑歷史與理論第九輯（2008年學術研討會論文選輯）.北京：中國科學技術出版社，2008：421-425 .

李濱，胡占芳.三維激光掃描技術在建筑文化遺產保護中的應用：以廣東開平碉樓為例[C]//全國高等學校建筑學學科專業指導委員會.建筑數字流：從創作到建造：2010年全國高等學校建筑院系建筑數字技術教學研討會論文集.上海：同濟大學出版社，2010：248-252.

周陽.基于信息模型（BIM）的歷史建筑保護與改造探索[D].成都：西南交通大學，2017：10.

王玉潔.文物建筑的科學保護與合理利用：房縣文廟維修保護與展示利用的思考[C]//2019年湖北省博物館協會學術研討會論文集.武漢：湖北科學技術出版社，2019：443-446.

劉建元.數字技術介入建筑遺產保護研究綜述[J].城市建筑，2023，20（23）：27-30.

凌穎松.上海近現代歷史建筑保護的歷程與思考[D].上海：同濟大學，2008：11-13.

徐玉竹，刁艷.中國近現代建筑的保護與活化[J].山西建筑，2020，46（7）：41-42.

曹永康，譚玉峰.上海近現代文物建筑保護的問題與思考[J].中國文化遺產，2011（3）：18-27.

曹永康.我國文物古建筑保護的理論分析與實踐控制研究[D].杭州：浙江大學，2008：175-179.

付涌.“科學性修復”理論的源與流[D].上海：同濟大學，2011：9-13.

姚，蔡晴.兩部《雅典憲章》與城市建筑遺產的保護[J].華中建筑，2005，23（5）：17-19.

鎮雪鋒.文化遺產的完整性與整體性保護方法：遺產保護國際憲章的經驗和啟示[D].上海：同濟大學，2007：66-68.

宋文，鄒俊.探究城市舊建筑的改造和發展趨勢[J].文學界（理論版），2012（8）：300-301.

錢天華.世界文化遺產大運河之石拱橋保護實踐探索：以歡喜永寧橋為例[D].杭州：浙江工業大學，2019：4-6.

郭立新，孫慧.巴拉憲章 國際古跡遺址理事會澳大利亞委員會關于保護具有文化意義地點的憲章[G].長江文化論叢，2006（1）：220-250.

王昱舜.中國近現代建筑遺產保護中數字化信息錄入方式的研究[D].濟南：山東建筑大學，2023：40-41.

杭詩嬋，閆昱良.數字技術對建筑遺產保護的影響[J].建筑技術開發，2021，48（10）：71-73.

李淵，郭晶.基于BIM+理念的建筑文化遺產保護研究綜述[J].城市建筑，2021，18（3）：157-161，167.

杜騫，江麗.微區X射線熒光光譜成像法分析歷史文物建筑混凝土材料成分及工藝[J].中國無機分析化學，2024（6）：816-825.

姜濤.淺析文物鑒定的科學檢測技術[J].文藝生活·中旬刊，2017（10）：285.

翟紅杰.基于數字化理念與方法的建筑遺產保護策略研究：以遇真宮虛擬復原研究為例[D].武漢：華中科技大學，2006：40-43.

馮一鳴.基于無人機傾斜攝影測量與BIM技術建筑物三維建模方法研究[D].錦州：渤海大學，2023：14-18.

勞倫佐·坎蒂尼，馬蒂亞·普雷維塔利，江攀.通過數字測繪技術改進建筑遺產的保護政策：以意大利阿爾卑斯山區中世紀小鎮沃戈尼亞歷史中心為例[J].中國文化遺產，2024（1）：27-38.

田雨昕.GIS輔助的歷史建筑病癥勘察：以張家花園里弄建筑群為例[D].上海：上海交通大學，2015：72-74.

陳.預防性保護導向下的建筑遺產木結構木蜂蟲害研究[D].濟南：山東建筑大學，2021：18-20.

唐楊.文物建筑保護修復方法與技術研究[J].中國住宅設施，2022（1）：131-133.

林健.有機硅憎水劑改良仿遺址土試驗研究[D].開封：河南大學，2024：4-9.

顧立龍，商懷帥，吳亞月.偏高嶺土在人造水硬性石灰修復砂漿中的應用研究[J].硅酸鹽通報，2023（12）：4351-4359，4367.

張帆.近代歷史建筑保護修復技術與評價研究[D].天津：天津大學，2010：55-58.