阳泉古城墙的病害调查及分析判断

中图分类号：K85 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2016）05-0388-02

一、古城墙遗址的病害

1.古城墙的病害调查

根据现场调查，阳泉古城墙包括本体的病害和环境的病害。除了本体病害外，附近的开方取土也对遗址造成破坏。

1.1本体的病害

本体的病害有：土体开裂、块状剥落、植物生长等。病害的特点是：病害种类少，病害严重，破坏面积大。

1.2 环境病害

1.2.1农业生产

城墙遗址在历史上附近为农田，城墙跟脚就有农民为浇水开挖的水渠和埋设的排水管，表明遗址长期受农业生产的影响。

1.2.2人为开挖

人为开挖和取土是对遗址危害最大的人为活动，遗址附近的地面因为取土下降了5-10米，严重影响遗址的安全。

1.2.3环境污染

由于缺乏管理，因此城墙遗址附近有一些垃圾和泥土堆积，影响遗址外观。

二、病害的分析判断

为了了解遗址病害的原因，对遗址的病害进行了现场调查和科学分析。包括古城墙夯土的组成、特性，生长的植物种类等。

1.城墙现场监测

对城墙的土体含水率以及不同部位土体的温度进行了测试。

从测试数据看，城墙在冬季的时候，南部和北部的温差很大，接近20℃。温度低于0℃即可出现结冰现象，而北部城墙跟脚处的含水率为8.7%，有出现冻融的可能。

2.夯土的科学分析

2.1样品

在阳泉古城取得夯土，表面粉化样品的样品，以了解夯土特性，表面粉化原因。样品情况如下：

2.2分析方法

根据取样目的确定了分析方法，对样品进行了X-射线衍射分析（分析土的成分）、压汞孔隙分析（分析夯土的孔隙特征）、以及离子色谱分析（分析表面风化层的盐分含量）。

X-射线衍射分析：

X-射线衍射分析的特点是对无机物质具有好的定性分析能力，在采用标样的情况下还可以确定混合物中各种物相的半定量百分比。

选用Dmax 12kW粉末衍射仪，试验条件为：X射线：CμKα （0.15418 nm）；管电压：40kV；管电流：100 mA；石墨弯晶单色器；扫描方式：θ/2θ扫描；扫描速度：8°（2θ）/ 分；采数步宽：0.02°（2θ）；环境温度：25.0 （±1）℃；湿度：20.0（±5）% 进行测试分析。依据SY/T6210-1996《沉积岩中样品矿物总量和常见非样品矿物X射线定量分析方法》与PDF2粉末衍射数据库进行解谱。

压汞孔隙分析：

岩石内部的孔隙大小和孔径分布，是岩石的重要特征，影响着岩石的耐风化能力，也决定着将来保护材料的使用效果，因此岩石的孔隙率和分布是需要了解的指标。

分析方法：采用压汞法进行测量。压汞法又称水银注入法，是研究多孔材料孔隙结构的经典方法。压汞法可以了解砖石材料内部的空隙大小和孔径分布，使用的设备为Quanta Chrome公司的AutoScan-33压汞仪。

离子色谱/IC：

离子色谱是高效液相色谱（HPLC）的一种，是分析离子的一种新的液相色谱方法。由于操作简便，对常见阴阳离子分析的高灵敏度，特别是对阴离子和价态形态分析的突出优点，在文物保护研究领域的应用得到了广泛的关注。

经常检测的常见离子有：

阴离子：F-，Cl-，Br-，NO2-，PO43-，NO3-，SO42-，甲酸，乙酸，草酸等。

阳离子：Li+，Na+，NH4+，K+，Ca2+，Mg2+，Cu2+，Zn2+，Fe2+，Fe3+等。

实验中使用的是北京师范大学分析检测中心的TX/600离子色谱仪，美国DIONEX戴安公司生产。

2.3分析结果

X-射线衍射：

几个样品的成分是黄土的典型成分，1号样品含有较高的碳酸钙含量，并有一定的岩盐含量。石灰的含量高说明可能在夯筑时添加了石灰做 添加材料。而盐的存在说明此处可能有毛细水的作用，带来了盐分。

表 土样X-射线衍射分析结果

从石英，方解石，云母，长石，绿泥石等的含量看，几个样品基本接近，说明3个夯土的成分接近外，它们的成分也与下部的粘土接近，可能城墙的土就取自附近的黄土，采用附近的夯土作为原料夯筑而成。

1号样品为粉化严重的黄土，因此含有较多的盐分，同时含有较多的方解石和石膏，这些可能是上部雨水冲刷使城墙上的中溶盐和难溶盐溶解导致的富集，也可能是内部的盐分析出，或者是地下土壤中的盐分在水的毛细作用下带来的。

从数据看，红色和黄色夯土的孔隙率和密度差别大，孔隙率差别接近10%，表观密度差别大，与孔隙率的差别都说明了围观结构的不同。4号样品的平均孔径大于3号，但是其密度却大于3号。

3号样品所在的夯土粉化较严重，可能与其孔隙率大，不如4号样品致密有关。

3号样品的压汞孔隙图

4号样品的压汞孔隙图

离子色谱：

无机阴离子：

无机阳离子：

从分析结果看，阳离子以钠，钙离子为主，而阴离子情况比较复杂。

1号样品为粉化严重的样品，钙、钠离子含量相当，氯离子含量超过了硫酸根离子，这说明可溶盐的含量很高，硝酸根的含量也挺高；

2号，离子的硫酸根和钙离子含量最高，可能硫酸钙的含量高；但是其其它离子的含量却最小，可能与淋溶作用有关。

总的来说，城墙的土样品中，鹽分含量都很高，较普通黄土高很多。

3.植物情况

据调查，城墙上生长的最多的树木为榆树和酸枣，草类是各种茅草和藤蔓植物，这些多在城墙顶部生长，树根的生长克达到城墙底部，导致开裂垮塌。

参考文献

[1]廉惠珍：建筑材料物相研究基础。北京：清华大学出版社，1996年6月第一版，第118-130页。

作者简介：岳嘉蕾（1992-）女，江苏丹阳人，北京联合大学考古学硕士研究生，研究方向：文化遗产保护与科技考古。