近现代建筑遗产的科学保护实践

摘" 要：伴随着现代社会科技的不断进步和遗产保护意识的加强，建筑遗产的科学保护方法得以完善，科学保护的理念也被逐渐提出。文章以上海交通大学老图书馆的保护修缮工程设计为例，在对“科学保护”这一建筑遗产保护理念进行历史沿革和内容研究的基础上，通过阐述“文献研究-现场勘察-实验室分析一体化的材料研究方法”、信息采集、无损检测技术在建筑现状勘察阶段的具体应用，提出使用新材料、新装备等科学保护策略的保护修缮方案，进一步验证科学保护的诸多手段在建筑遗产的保护应用的可行性与必要性，补充科学保护理念在实际建筑遗产保护工程项目中应用实践的成功经验。

关键词：建筑遗产保护；科学保护；上海交通大学老图书馆；工程设计

中图分类号：TU-18" " " " "文献标志码：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

建筑遗产作为文化遗产的重要组成部分，是人类历史与文化的瑰宝，它们不仅承载着过去时代的记忆，还蕴含着丰富的历史、文化和科学价值。然而，建筑遗产还具有不可再生性，一旦失去，就永远无法挽回[1]。因此，伴随着现代社会科技的不断进步和遗产保护意识的加强，建筑遗产的科学保护方法得以完善，科学保护的理念也被逐渐提出[2]。

2008年学者余如龙[3]在对浙江宁波保国寺古建筑群保存现状充分调研的基础上总结了对保国寺北宋木构建筑大殿建立科技监测体系的具体方法，在文物建筑遗产的科学技术保护与应用方面做出了有益的尝试。李滨、胡占芳[4]（2010年）以广东开平碉楼为例，重点探讨了三维激光扫描技术等科学技术手段在建筑文化遗产保护中的应用。学者周阳[5]（2017年）以内江市龙市镇民众教育馆修复改造项目为例，挖掘BIM“信息化建筑模型”技术在历史建筑修缮与保护方面的内在作用和外部延伸。《文物建筑的科学保护与合理利用—房县文庙维修保护与展示利用的思考》（2019年）一文中紧抓文物科学保护，重点阐述文物价值评估和建筑合理利用的重要性[6]。学者刘建元[7]（2023年）通过梳理数字技术介入建筑遗产保护的发展历程、评述相关数字技术研究热点，提出数字技术应用于建筑遗产保护时应关注技术选择的适配性和策略模式的同类性，在遗产保护过程中尤其是信息采集与数据存储阶段，需做好基础性研究，务必全面翔实、准确可信，为未来的更好发展奠定基础。

通过文献研究整理发现，“科学保护”作为遗产保护行业的共通理念在当今时代下愈发受到人们的重视，遗憾的是目前还没有一个具体且明确的定义，过往学者对其概念的阐释也众说纷纭，大多是将其重点放于科学评估方法的建立、科学信息技术和建筑遗产保护结合等方面。其目标大多是通过系统的研究和科学的方法来提升遗产保护的效果和可持续性，这不仅能为遗产保护勘察与设计工作提供可靠的科学依据和数据支持，也可同时确保保护措施的有效性和合理性。

上海作为我国近代史中的代表性开埠城市，拥有大量的近现代建筑遗产，包括中国共产党第一次全国代表大会会址（第一批全国重点文物保护单位）、外滩历史建筑群（第四批全国重点文物保护单位）、上海交通大学早期建筑群（第八批全国重点文物保护单位）等[8]。与古建筑相比，近现代建筑的留存时间相对较短，但亦是承上启下、承载着时代变迁的重要历史文物[9]。同时，近现代建筑与当代建筑在建筑体系上具有更高的关联度，可以说，做好近现代建筑遗产的保护工作，有利于我国未来在保护现代、当代建筑遗产等方面进行理论研究、制度编纂和实践应用体系建设[10]。

因此，本文以上海交通大学早期建筑群中的老图书馆保护修缮工程设计为例，探讨科学保护在该项目中所发挥的重要作用，进一步验证科学保护的诸多手段在建筑遗产的保护应用的可行性与必要性，补充科学保护理念在实际建筑遗产保护工程项目中应用实践的成功经验。

1" "何为科学保护

1.1" "科学保护的发展历史

首先，在建筑遗产保护领域内，有关科学保护理念的起源和发展，可追溯至19世纪中叶的欧洲。当时，随着工业革命的推进，城市化进程加速，许多古老建筑和遗址面临着被拆除或破坏的威胁。在这样的背景下，一批文化学者和建筑师开始呼吁保护这些具有历史和文化价值的建筑遗产。最初的保护措施主要是基于对历史建筑的修复和维护，但随着研究的深入和实践的积累，人们逐渐认识到：建筑遗产保护不仅仅是修复损坏的部分，更是要全面、科学地保护其历史、文化和艺术价值[11]。这一理念在20世纪得到了进一步发展和完善，尤其是在拥有众多建筑遗产的意大利，以著名历史建筑修复专家古斯塔夫·乔万诺尼（Gustavo Giovannoni）为代表的当地建筑师们提出了“restauro scientifico”，即“科学性修复”的遗产保护理念[12]12。这种理念区别于“历史性修复”，提倡将现代修复材料和技术引入保护工程的系统理论与方法，并将历史遗产保护的视野由建筑单体的修复转向了城市遗产的保护[12]13。

其次，“科学保护”的理念与1931年颁布的第一部《雅典宪章》也有着密切的关系。《雅典宪章》也称“修复宪章”，在第一届历史纪念物建筑师及技师国际会议上得到通过，是现代城市规划与建筑保护的奠基性文件[13]。它首次提出了对历史建筑和遗址进行保护的概念，强调了保护的重要性，明确指出了对历史建筑进行“保护和修复”的要求，同时也提倡用科学的方法和技术来保护这些珍贵的遗产，为文化遗产保护科学体系的建立奠定了基础[14]。因此，可以说，“科学保护”理念是在《雅典宪章》的基础上发展起来的，它进一步强调了科学的方法和手段在建筑遗产保护中的重要作用，并推动了建筑遗产保护工作的专业化和科学化。

与此同时，随着保护理论的不断完善和保护技术的更新，很多组织机构也在陆续地强调科学保护的重要性。

1964年5月31日，国际古迹遗址理事会（ICOMOS）

制定了《国际古迹保护与修复宪章》，也被称为《威尼斯宪章》（The Charter of Venice）。《威尼斯宪章》提出了“当传统技术被证明为不适用时，可采用任何经科学数据和经验证明为有效的现代建筑及保护技术来加固古迹”等论述[15-16]。

1972年联合国教科文组织在巴黎签署了《保护世界文化和自然遗产公约》（以下简称《公约》），该《公约》号召各国投入充足的经济、科学和技术力量对文化遗产加以保护，极大地推动了文物保护技术的发展。

1981年，《巴拉宪章》提出：“保护应当利用所有有助于研究和保护特定地点的知识、技能和学科。传统技术和材料应当优先用于更有意义构件的保护工作，而在某些特定情况下，能够带来实质性保护效用的现代技术和材料也可适当利用”[17] 。

2003年，中国颁布了《中华人民共和国文物保护法》，明确提出了“保护为主、抢救第一、合理利用、加强管理”的文物工作方针。这一方针不仅体现了国家对文物遗产的高度重视，也反映了在文物保护工作中需要遵循的基本原则。

随着时代的进步和科技的发展，人们越来越认识到科学保护在文物工作中的重要作用。科学保护不仅意味着运用现代科技手段对文物进行精细化的修复和养护，还包括了对文物历史、文化、艺术价值的深入研究，以确保保护工作既能保留文物的原貌，又能展现其历史价值和文化内涵。因此，在科学保护的指导下，应当进一步完善文物保护的法律法规，加强科研和技术创新，提高保护工作的科学性和有效性，让中华民族的文化瑰宝得以世代传承。

1.2" "科学保护的主要内容

科学保护理念在建筑遗产保护领域内发展至今，其应用贯穿了建筑遗产保护修缮的全过程，它强调对遗产的深入研究、科学评估、精细化修复和持续监测，以确保遗产的历史、文化、艺术价值得到全面而有效的保护。

在这一过程中，数字技术成了实现这些应用的具体工具，发挥着不可或缺的作用。通过数字化扫描和建模，可以获取遗产的精确数据，实现非接触式的研究和监测[18]；虚拟现实技术能够重现遗产的历史风貌，为公众提供沉浸式的体验[19]。这些数字技术的应用，不仅提高了保护工作的效率和精度，而且使得更多人能够参与和了解建筑遗产保护工作，共同守护人类的文化瑰宝[7]30。因此，科学保护理念与数字技术的结合，为建筑遗产保护带来了革命性的变革，也为未来的保护工作提供了新的方向。

其中，近年来，有关年跨越式的技术发展，笔者认为主要体现在以下4个方面。

1.2.1" "文献研究-现场勘察-实验室分析一体化的 材料研究方法

文献研究一直以来都是遗产保护方案确定的重要依据，通过追溯遗产的起源、演变和历史变迁，深入挖掘其文化内涵和价值，为后续的保护工作提供理论依据和实践指导的同时，提高保护工作的科学性和有效性。但是文献记录也是相对主观的行为，包括部分记录存在与现场做法不一致的情况，比较细节的做法在图纸或文字记录上无法精准表达清楚的情况，甚至少量记录存在错误的情况[20]。因此，目前比较科学的保护研究方案是在文献记录研究的基础上，对现场法式及病害进行勘察，重要材料进行取样，通过实验室分析了解遗产所使用的材料、制作工艺和技术手段，从而揭示其历史背景和价值[21]。特定情况下，甚至可以通过其成分、结构和独特的时代特征，判断其真伪和具体产生的年代[22]。

因此，三位一体的保护研究方法，可以从历史研究、表观观察、微观分析3个方面协同进行，相互佐证，大大提高了研究分析成果的科学性，为后续保护修复方案提供科学依据，避免盲目修复。

1.2.2" "数据采集及后期数据管理应用

数据采集及后期数据管理应用包括激光扫描和摄影测量技术及地理信息系统（GIS）和监测技术。

（1）激光扫描和摄影测量技术。三维激光扫描技术可以对建筑遗产进行高精度的三维数据采集，生成数字化模型，数据可以广泛用于建筑遗产的监测、修复和维护[23]。摄影测量技术是利用摄影测量方法获取遗产的几何与纹理信息，弥补了三维激光扫描点云不够真实的不足[24]。这2种手段的综合应用，建立数字模型可以为保护、修复、研究、展示等工作提供重要的数据支持，大大提高了遗产数据采集的精度和真实度，为遗产保护后续工作奠定了基础[25]。

（2）地理信息系统（GIS）和监测技术。地理信息系统则可以对建筑遗产进行数字化建模，实现三维可视化展示和管理，提高保护工作的效率和质量。监测技术可以对建筑遗产的结构安全性进行实时监测，及时发现和评估潜在的结构风险，通过安装传感器和监测设备，实现对建筑遗产的长期、持续监测。这2种技术的综合应用有利于提高遗产保护后期的管理效率[26]。

1.2.3" "无损检测辅助病害勘察的应用

无损检测技术在近几年也是备受关注，它的出现弥补了检测过程中所带来的尽管微小却不可逆的损伤缺陷，如红外成像、微波检测、木质阻力仪等无损检测技术，都可以在不破坏建筑遗产的前提下，对其内部材质、结构所存在的原有缺陷、现有病害等方面，进行检测和分析[27]。一旦发现潜在风险，可以及时采取措施，从而避免进一步损坏的发生。

1.2.4" "新技术，新材料在保护修缮中的应用

新材料在建筑遗产保护领域中的应用日益广泛，为遗产保护提供了更多的选择和可能性[28]。这些新材料通常具有优异的性能，如高强度、耐久性、环保性等，能够有效应对建筑遗产所面临的多种挑战。例如，以有机硅为代表的墙面憎水剂、增强剂等解决了清水墙面透气与防吸水风化不可兼得的问题[29]；以火山灰为代表的水硬性石灰砂浆解决了传统石灰材料的材料强度需要缓慢增强的问题[30]。

综上所述，科学保护理念和各类新型科学技术在建筑遗产保护领域的应用愈发广泛，可贯穿建筑全生命周期。为说明其在实际建筑保护修缮项目中的具体统筹和应用方法，本文以上海交通大学老图书馆项目为例，在介绍其概况的基础上，具体展开论述科学保护在建筑现状勘察、保护利用过程中的实践应用。

2" "上海交通大学老图书馆概况介绍

上海交通大学早期建筑—上海交通大学老图书馆（以下简称“老图书馆”），设计于1917年，建成于1919年，主体为混合结构，共3层。初建面积约为2 299 m2，而后又于1935年在建筑东侧加建1座占地202 m2的书库、1995年在建筑西侧加建卫生间。

从整体价值来看，2004年10月18日，老图书馆被上海市人民政府公布为“上海市第四批优秀历史建筑”；2010年11月，徐汇区人民政府将其列为“徐汇区文物保护单位”；2019年10月，“上海交通大学早期建筑”被公布为“第八批全国重点文物保护单位”，而老图书馆是其中最精美的一座建筑。

在设计风格方面，老图书馆属于折中主义风格，整体平面呈H形，立面三段式，外立面采用古典主义的柱式，同时在一些细部的设计上体现了巴洛克的时代特征，例如茛苕叶和卷涡形装饰构成的浅浮雕建筑细部，细腻而精致，体现了20世纪初期西方建筑思潮对中国建筑的影响。

老图书的结构也采用了当时比较前沿的混合式结构，木桩砖基础、较厚的砖墙、混凝土楼梯、木搁栅楼板、木三角架都体现了该建筑较高的科学价值。其内部的钢筋混凝土楼梯，虽造价较高，但兼具坚固、防火、静音等功能。

项目团队通过对历史资料进行详细调查后发现：老图书馆在建成后也历经了几次维修工作，其中最出名的就是1935年基泰设计公司为满足图书馆日益增多的藏书需求，在整个建筑的东侧进行书库的加建，这次看似随手而为的加建却深含玄机，基泰设计公司为了保证原建筑的立面，大部分精美的设计得以保留，深度考虑新加立面形式和视线问题，使得该部分加建一直沿用至今。1950年，基立恒记营造厂做过一次维护保养，主要是室内墙面重新粉刷和屋面修缮，在对现场墙面、屋顶瓦片的查找过程中，都找到了相应的改建依据。1995年，上海交通大学建筑设计所和交通大学建修服务中心联合整体加建了卫生间并改建了书库。对室内进行了重新装修，拆除了书库部分的室内楼板，并加入了新做楼板及梁柱，该空间后作为档案室使用至今。

3" "上海交通大学老图书馆现状勘察

文化遗产保护工作的第一步就是勘察。通过对文物的现状勘察与相关资料调查，可以了解其法式特征、保存现状、建筑病害的分布情况与病害原因、结构安全状态等信息，便于后续制订合理保护方案，避免文物遭到更多的破坏。

传统的勘察工作主要包括法式特征勘察与病症病害勘察（图1）。

首先，法式特征勘察通常由现场测绘、历史资料的收集与分析、法式特征描述、原状判定、价值评估等部分组成。其中，测绘图纸应重点展示平、立、剖面图及详图，图中需标明遗产的形态、局部变化，以及变形、开裂、凹洞、塌陷等状况及材质差异特征；法式特征描述、原状判定部分需说明遗产分布、建筑形制、年代特征等内容，并完成对历史信息的考证；价值评估则应分别阐述遗产整体或特定保护对象的历史价值、艺术价值、科学价值、社会价值及文化价值等。

其次，关于病症病害勘察，可分为病因勘察、建筑安全性评估这2个主要组成部分。在损伤与病害的成因分析方面，研究者通常会更多关注遗产病理学，着重表述建筑损伤部位、病害程度、潜在隐患，以及历史变迁或环境变化给遗产带来的影响；而结构安全性评估工作则是侧重于遗产结构的安全性、可靠性分析，个别建筑还应重点关注整体抗震性能的调研评估。二者相辅相成，缺一不可。

与传统勘察工作相比，现代勘察工作在保持目标一致的基础上，进一步优化了工作路径。例如，在法式特征描述工作中，常规工作路径是通过现场拍照和历史资料的调查，由有经验的设计人员判断其具体工艺做法。该工作过程的准确性主要取决于工作人员的经验水平，但是实际工程中，各种材料做法种类繁多，难以做到样样精通。因此，在本次上海交通大学老图书馆现状勘察的具体工作中，提高了科学诊断的比例，从而确保勘察结果更加科学准确。

例如，老图书馆外墙体主要使用的材料为清水红砖，作为一种常见材料，在实际勘察工作中极易被忽视。而在本次保护项目中，团队针对红砖做了30倍显微镜的微观观察（图2），发现它比市面常规的红砖更为密实紧致，孔隙率较小，这一指标未来可能成为修复补配砖的重要技术参数。

除对建筑材料采样研究外，本次项目中的测绘工作采取了将3张图纸相互叠加的方法，即手工测绘图纸、三维激光扫描图纸、原始设计图纸。其中，三维激光扫描切片图纸可以大幅度增加图纸尺寸的准确性，手工测绘图纸可以弥补激光扫描所带来的图纸语言匮乏的问题，二者结合后再与原始设计图纸进行叠加，可以更加直观地识别出后期改动部位，方便后续进行现场勘察校对（图3）。少数情况下，现场也会发现初始建造时即与图纸不符的情况。

这些成果皆源自对勘察过程的优化，而勘察工作细分后，又可分为法式勘察和病害勘察。

3.1" "法式勘察

法式勘察是对文物建筑进行全面、系统的调查和研究，旨在深入了解文物建筑的历史背景、建筑风格、结构特点、材料使用等方面的信息，从而更好地认识和理解文物建筑的价值和意义。然而，由于法式勘察中多依靠研究人员的经验判断，存在一定的主观误区，因此在本次保护勘察项目中团队增加了针对建筑原工艺原材料的分析研究工作，以便进一步验证前期现场勘察的结果。

例如，在对老图书馆外墙砂浆的判断上，若依照以往经验研判，砌筑勾缝使用的材料大多为石灰砂浆，灰缝厚度约0.6 cm。同时，根据历史文献《交通部上海工业专门学校学生杂志》第三卷第二号《图书馆工程概要》中的记载，老图书馆所使用的砂浆做法详细描述为：“灰砂拼合之法用头号石灰一份（必须在24 h内使用）鸭污砂二份相和（鸭污砂又名为‘鸭屎砂’，由古代贝壳残体大量堆积形成，呈白色细颗粒状），方可合用。每砖须用满刀灰涂砌灰缝，不得厚过二分并须括斗以满为度。”文献中记载灰缝为熟石灰一份与鸭污砂二份相和，且不得厚过6 mm，与实测相符。结合资料调研和现场测绘结果，若按照传统勘察方式，极易将带鸭污砂的石灰砂浆判定为该工程的原材料和做法。

然而，本着文献研究-现场勘察-实验室分析一体化研究方法的原则，项目团队继续进行了实验室取样分析，进一步对该部分砂浆做法进行分析验证。

首先，对灰缝样品使用了光学显微镜ZEISS STEMI 305进行显微观察（图4）。结果显示，样品以白色胶凝材料为主，即为石灰，砂粒含量较少，粒径约在0.2 mm。样品中有点状红色，推测可能原因为长期接触红砖。

其次，通过图谱（图5）则可以发现该样品成分主要包括石英、钾长石、斜长石、方解石等，另有少量角闪石、透闪石、绿帘石、电气石和少量金属矿物，为自然沉积砂。其中钾长石多被黏土矿物交代；斜长石聚片双晶发育，多被绢云母、黏土矿物交代；角闪石、绿帘石、电气石等矿物含量较少。胶结物主要为显微颗粒状方解石，并局部形成了较大的团块。方解石为石灰的碳化产物，其他类均为砂浆中的掺加物，起填充作用，因不含黏土矿物，故掺加物可能是砂粒或砂土。根据定量分析结果（表1），灰缝中的灰砂比约为3：7，这与清《工程做法》、民国《实用工程手册》中的描述相一致。但是砂粒中的主要成分和《图书馆工程概要》中描述的“鸭污砂”有所不同。为排除变量，后续再次从外墙上的2个不同位置采取砂浆进行实验室分析，均得到相同结论。

因此，结合现场勘察、资料调研、实验室分析结果，可得结论如下：在该建筑的实际施工过程中，施工单位极有可能并没有按照原始图纸与相关规范使用高标准砂浆，而是采用了普通石灰砂浆进行砌筑。

总结而言，在实际工程中，通过增加实验室分析原工艺原做法的过程，可以大大提高材料法式勘察结果的准确性，在科学诊断的加持下，使科学保护工作更加严谨。

3.2" "病害勘察

病害勘察是指在最小干预原则的指导下，尽可能避免对文物造成损害，分析文物材质、病害类型、病害原因的过程。该过程的重点不仅在于准确找到影响文物病害类型，还需要同时找到造成该病害的原因。

该阶段同样需要借助大量的检测试验仪器。相比传统检测技术存在少量难以避免的建筑微损情况，近年来兴起的无损检测技术发展迅速、应用范围不断扩大，由以往单一的建筑外立面、建筑构造病害勘察逐步拓展到了建筑内环境病害勘察。

3.2.1" "立面与构造病害勘察

在本次老图书馆保护项目的勘察实践中，团队使用木质阻力仪完成木材的检测，判断木材是否丧失性能、是否适合继续使用。这种方式不仅无须取样就可实现对建筑遗产本身最小干预的文物检测，而且还可以通过红外检测技术调查建筑漏水情况，从而发现更多隐蔽部位下不同程度的潮湿损坏（图5）。

在建筑病害勘察时，最大的难点在于材料病理的研究与诊断[31]。建筑材料病理学的主要任务是通过研究建筑材料的性能、使用环境、施工方法等因素，探究建筑材料病害发生和发展规律，提出相应的预防和治理措施（图6）。这需要结合多个学科知识，如化学、物理、材料科学、工程学和环境科学等。

首先，需要了解每一种材料的物理、化学和机械性能，并探究在不同气候、温度、湿度等环境因素下的反应变化，以及其对环境因素的适应性。根据病害的性质和程度，提出有针对性的修复方案。

例如，针对老图书馆门头花饰材料的分析研判，通过现场调查难以识别主要材料究竟为砖雕还是灰塑，也无法判断其具体病害影响。《交通部上海工业专门学校学生杂志》第三卷第二号《图书馆工程概要》中记载门楣花饰为“堆水门汀洋花与红泥洋花”，即使用的主要材料为水泥和红泥。然而，这一信息与现场勘测所得结果并不相符。

因此，团队决定采取少量样品进行光学显微镜观察（图7）。研究发现，该部位构造上存在3种不同材料层，最上面的材料层最薄，与中间材料层之间有明显缝隙，推测为建筑后期原饰面层上新加涂料，且新面层有明显的黑色附着物，应是长年雨水冲刷、积尘所致。第一层病害是人为后做面层，污渍。第二层白色层与红色底层应为原始做法，但白色面层厚薄不均、存在较多孔隙，风化较为严重。综上所述，该处门头花饰内基层曾经风化严重，需要修补。

在光学显微镜观察的基础上，团队还使用共焦显微拉曼光谱仪（Renishaw inVia Qontor Raman）对灰塑样品进行Raman分析（图8）。根据对原材料配比信息的比对，发现142、223、294、413、615 cm-1均为铁红（Fe2O3）的拉曼特征峰，即红色显色物质应为铁红；289、1 087 cm-1均为方解石（CaCO3）的拉曼特征峰，即样品中含有碳酸钙。该灰塑应为铁红、石灰混合制成。同时，在定量分析中，发现该灰塑样品中还含有9.8%的石膏。因此，结论如下：灰塑的物相组分有石英、方解石、石膏和赤铁矿，故而灰塑的主要成分为石灰，其碳化后形成方解石，石英应为极少量的掺加物，石膏加入其中起到固型作用；赤铁矿即为民国时期常见红色颜料铁红，起显色作用，加入量极少。

综上所述，基于上述结论，团队最终制订的修缮方案为：①清洗面层；②清理基层；③使用原材料修复基层，即石灰和石膏依照9：1配比、并内加少量铁红（约0.1%）作为显色使用；④基层增强；⑤修复面层；⑥涂刷憎水剂。

3.2.2" "建筑内环境的病害勘察

建筑内环境主要包括热湿环境、声环境、光环境和室内空气品质，反映在建筑构造和测量指标上则主要为空调的温控系统、湿度控制、立面隔热、空气质量等方面的内容。这些指标的变化会打破建筑内环境平衡，可能导致霉菌微生物滋生、室内空气品质下降等对人体有危害的情况发生。

以老图书馆为例，团队通过前期勘察发现，建筑内环境中霉菌滋生问题最为严重。通过现场信息采集和实验发现，老图书馆在近地处的墙体部分存在较为严重的湿积累问题，特别是西立面和南立面潮湿情况较为严重，水线分布较高，综合下来，800 mm以下部位为墙体湿分积聚范围。外立面在1995年后做涂料之后，这些聚集的水汽便无法有效排除，在室内墙根处滋生霉菌，严重影响了空气质量。究其原因，一方面，老图书馆墙体近地部分长时间与土壤接触，受到来自外界空气和地下土壤的水分侵袭；另一方面，老图书馆底部墙面与周边植被围合形成较为封闭潮湿的空间，逐渐成为“微气候”区域，此现象加剧了水汽的积累，延长了其在近地处墙体内部停留的时间。

除霉菌滋生问题外，门窗保温隔热性能也极大地影响了图书馆建筑内环境。该建筑在建造初期使用的门窗玻璃材料为3 mm白玻，保温性能薄弱。然而由于上海交通大学老图书馆文物保护等级较高，门窗亦是保护重点，无法全部更换。我们固然可以模仿原有设计方案，采用外作百叶窗实现保温隔热，但是，在技术愈发成熟的今天，或许还有新的保护技术可以解决门窗玻璃作为建筑冷桥的问题。

4" "保护利用方案的科学性体现

除前期勘察工作中需注意科学保护理念的应用，在保护修缮方案的制订过程中，同样需要遵循科学保护的原则，因地制宜地提出相应的保护与修缮措施，确保方案的有效性和可行性。本项目提出并最终使用的科学保护策略主要包括新材料应用和新装备应用2个方面。

4.1" "新材料的应用

4.1.1" "石灰基的修复材料—水硬性石灰的应用

现代文物建筑修复中，修复材料多使用水泥基，具有快速修复、操作简便、黏结性能好等优势，但该种材料在修复长时间后，水泥中所含盐分会随着水分析出，建筑表面极易出现返碱现象。

与此相比，以火山灰为基础的石灰基材料，不仅具有可逆性易拆除、不易变形的特点，较高的透气性也有利于保持基面干燥，减少有害物质生成，延缓原始基面酥碱、粉化。同时，这种材料硬结速度快，半天即可达最高强度的60%，弥补了常规水硬性石灰强度提升太慢的问题。

4.1.2" "有机硅的修复材料—增强及憎水剂的应用

该类材料较为常见，既可用于水平防潮层，阻隔地下水由墙体毛细通道经过、防止墙体返潮，也可应用在砖、石、粉刷层等墙面防护层的憎水剂中，同时，有机硅修复材料还可应用于砖墙内外表面，成为提高墙体机械性能的增强剂。

4.2" "新装备的应用

4.2.1" "墙面脱盐系统

在本次保护项目中，该系统主要应用于解决潮湿半地下室的问题。由于老图书馆的墙壁使用三匹柏油砖，隔绝地上一层与半地下部分，半地下室及地面防水效果不好，地下水通过毛细作用上升，从外墙根部析出，带出砖内金属离子，导致砖体物理性能产生变化。

墙面脱盐设备使用脉冲共振电渗技术。墙壁上需安装一个阳极系统，然后通过无线除湿系统，在环形线圈的帮助下，产生脉冲电磁波，作用于墙体及空间内带极性的水分子，改变水分子的排列方向，使其从向上渗透转变为向下，迁移到土壤中，实现脱盐、除湿、减少氡气的效果。

4.2.2" "内环境控制系统

湿积累是诱发霉菌滋生问题的主要因素，因此解决方法首要是对墙体近地部分进行防潮处理。

对外进行透明憎水涂料的应用，对内则涂抹水硬性石灰这类耐候性较好的石灰基砂浆，有效阻隔潮气渗透，降低霉菌风险。同时室内增设内环境控制系统，对温湿度实时检测，并设定温湿度标准阈值，将此类参数控制在合适的范围，维护生活环境的持续稳定。

5" "结论与讨论

以上就是所在团队于老图书馆项目中对文物建筑的科学保护工作的一些工作方法和心得体会。科学保护理念作为建筑遗产保护领域的重要议题，随着科技的不断发展，在未来将会有更多的创新技术和方法应用于文物建筑的保护。

例如，数字化技术可以用于文物的数据采集、分析和展示，为保护工作提供更加精准和科学的方法。同时，新材料和新工艺的应用也将为文物建筑的保护提供更多可能性。预防性保护也将是科学保护的一个重要方向，通过全生命周期系统的建立，加强日常监测和维护，及时发现和解决潜在的问题，可以有效地减少文物建筑受损的风险，不仅能够延长文物的寿命，还能够节约修缮的成本和时间。

同时文物建筑的保护不仅仅是专业人士的责任，未来将会有更多的社区居民参与到文物保护的工作中。通过国际合作，引进国外先进的保护理念和技术，以推动文物的国际交流和展示，提高文物的国际影响力。科学保护技术的实践应用可更有效地促进遗产保护工作的开展，有助于更好地保护和传承人类的历史文化遗产。

参考文献

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