金中都水關地下遺址溫濕度變化分析
日期:2016/12/14 22:03:50   編輯:古代建築史 金中都水關遺址是1990年全國十大考古發現之一,1995年列為北京市文物保護單位,2001年由國務院公布為第五批全國重點文物保護單位。?
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金中都水關遺址位於北京市豐台區右安門外玉林小區涼水河以北50米處,修建在永定河沖積地帶的沙層之上,為木石結構。遺址上半部建築已毀,遺留下來的基底部分保存較完整。水關遺址殘存基礎部分,平面呈?〕〔?形,南北向,北部為入水口,南部為出水口,南距今涼水河(中都南護城河)50米。現存水關遺址主要由城牆下過水涵洞底部的木樁、木枋、地面石、洞內兩廂的殘石壁、進出水口兩側的四擺手及水關之上殘存的夯土城牆五部分組成。?
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水關遺址的關鍵部位如涵洞和四擺手均使用大量木樁和襯石枋,這些木構件從用材加工、夯築工藝到木石結合構造,都充分體現了當時水關建築的進步和成就,具有寶貴的歷史和文物價值。因此,從一定意義上說沒有木結構,就沒有水關文物。這些木構件歷經850年滄桑遺留至今實在不易。這些木構件從1991年發掘起至1996年治理前已陸續發生嚴重腐朽和敗壞,尤其在每年的7、8、9月份的雨季,其環境溫暖潮濕(溫度20℃—28℃,相對濕度70%—90%),木樁與襯石枋等木構件上長滿了木腐菌菌絲及子實體,甚至木腐菌絲可在土壤中穿過形成網狀,向其它部位的木構件蔓延、侵染,造成更大的腐朽狀況。另外地下遺址大廳的環境常年又處於20℃左右之中,延長了木腐菌生長繁殖所需溫度的時間,給遺址木構件的保存造成了嚴重的威脅。?
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為了保護好金中都水關遺址木構件,遼金城垣博物館特邀請中國林科院木材研究所木材防治專家及技術人員對水關遺址木構件進行了防腐處理。第一期先治理了暴露在地面上的木樁,第二期治理了木樁地下腐朽部分及襯石枋。現在已全部治理完畢。同時,為了改善水關遺址的外部環境,1999年上半年,我館又在水關遺址上安裝了通風除濕設備,有利於改變和減緩木結構的腐朽程度。下面試對水關地下遺址的溫濕度變化作一分析。?中國古建築營造網h nO5~#X}
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一、地下遺址木結構與溫濕度的關系?
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木材屬於生物有機材料,同石質、粘土和細沙等無機材料相比,更容易發生霉變、腐爛和敗壞。遺址木樁(包括木大枋)都已是嚴重腐朽的病腐木,此時的木質更易遭受霉菌、木腐菌的侵害。霉菌木腐菌的滋生發展與溫濕度的變化緊密相連,因而對木樁的侵害與溫濕度關系很大。?
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據我們觀察和檢查,相對濕度(RH)超過60%木樁容易長霉,75%~90%是霉變最佳的濕度范圍;與此同時,室內溫度也是必不可少的因素,從18℃開始,發霉即可產生。其中溫度處在20℃~30℃的月份是木樁霉菌、木腐菌最活躍時期。此時,木樁周圍的土壤都有白色菌絲生長和蔓延。綜合上述兩個因素,可以斷定地下室處在20℃~28℃,相對濕度75%~90%的月份即溫暖多濕是木樁霉變敗壞嚴重的時期。此時除大力采取化學藥物防治外,采取通風和除濕措施也是適宜保護措施之一。?中國古建築營造網_Qr*fP!a
遺址木樁也是多孔、脆弱的病腐木,氣候干燥時會發生開裂,木質手捻成末。當相對濕度50%(RH)之下開裂即可產生;45%~30%(RH)開裂成碎塊,化學加固的目的就是要增加木質強度,防止干燥時成碎塊脫落,保持頭部整體形狀。?
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二、2003~2004年地下遺址?溫濕度變化特點 中國古建築營造網(c[`d6L[
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1. 2003年1~12月溫濕度變化如下表:
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2004年1~10月溫濕度變化如下表:
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2?從溫濕度變化表中可看出,地下遺址溫度升高變化平穩。元月至4月地下室一直處在較低溫度之下,溫度變化在13℃~16℃之間。四個月內上升幅度僅3℃,5月份開始驟然上升至19℃,6月份達到霉變溫度的高峰,7、8、9月處在高峰期,室溫均在22℃~26℃之間,10月份開始回落到21℃,隨即脫離溫度高峰期。?中國古建築營造網_3h-o%T ^
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3?高濕時間長?
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每年3月的末尾相對濕度超過65%(RH),4月下旬進入高濕狀態;5月份驟然進入最高峰88%(RH),其後6、7、8、9月都處在高濕狀況下,相對濕度75%~85%之間。其中,7月份偏低;10月開始勻速下降,月末降至64%。基本結束了今年的高濕時期,歷經半年時間。?中國古建築營造網:Y,L%uF5H
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4?氣候干燥在1、2和12月。?
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年初1、2月氣候干燥,1月份以及2月份的相對濕度在50%以下;1月初10天內的相對濕度在45%~47%之間,年底12月的相對濕度在52%~62%之間。因此,當相對濕度在50%以下,病腐木容易干裂成塊狀脫落,對加固的木樁也是一個考驗。?中國古建築營造網Qv{'v4y4da+~Y#me
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綜合上述,對於遺址木樁來說,5、6、7、8、9、10月處在溫暖高濕時期,要經受抗拒霉變敗壞的考驗;1、2、12月要經受開裂、掉塊的風險,2月下旬,3、4月和11月則是比較安全的。?中國古建築營造網a-N%YOmv s!j
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三、地下遺址通風和除濕效果?
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通風是使地下室空氣流動。室外的新鮮空氣鼓入地下遺址內,室內的“陳腐”的空氣抽出室外,從而達到交換和調節空氣和濕度的目的,防止腐敗氣味的產生。每年的6、7、8三個月是溫暖多濕季節,地下遺址連續不斷進行通風和除濕。每天都有通風和除濕前後的相對濕度記錄。綜合這三個月的日記錄,通風能夠降低溫度至1~3個百分點,達不到除濕要求。采用除濕機降濕可以帶來一定的除濕效果。下表是根據日記錄整理、歸納出來的結果。
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水關遺址 6、7、8三個月除濕前後的相對濕度變化
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除濕機開機時間一般在3小時多一點,根據濕度作些調整;通過三個月的除濕前後相對濕度的統計,降濕范圍在9~12個百分點。例如除濕前85%(RH),降濕後可以達73%~74%(RH);除濕前80%(RH)可以降至68%~72%。遺址潮濕得到緩解,但要降到65%(RH)(最宜在60%)以下還有一定的距離。除濕能力還達不到要求。中國古建築營造網#V!S&S;p-_X
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根據幾年對水關遺址溫濕度的監測控制,使遺址環境的潮濕得到了一定緩解,起到了一定的效果,但要達到更好的除濕效果,還需進一步監測、認真做好遺址大廳通風除濕數據的匯總、整理和總結。隨著季節和溫濕度的變化,隨時調整除濕機的開機時間,增加開機次數,以達到最佳的良好效果,把金中都水關遺址保護的更好。?
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(作者為北京遼金城垣博物館館員)