山西文物建筑砖瓦材料调查与研究

001/引 言

第一章目前研究现状及本次研究内容

003/第一节国外研究现状

005/第二节国内研究现状

007/第三节 研究内容

第二章砖瓦制作工艺发展历程

011/第一节新石器时代至秦汉的砖与瓦013/

第二节魏晋、南北朝、隋、唐的砖与瓦015/

第三节宋、辽、金的砖与瓦018/

第四节元、明、清的砖与瓦021/第五节小结

第三章 山西砖瓦现代制作工艺实地调研

025/第一节运城万荣砖瓦传统工艺调研

031/第二节忻州五台砖瓦传统工艺调研

034/第三节现代窑及其烧制工艺

第四章样本采集成果

039/第一节样本采集原则040/

第二节采集的样本044/

第三节小结

第五章砖瓦制作工艺演变研究

047/第一节 砖物理儿何尺寸研究051/

第二节 瓦样本制作工艺特征

063/第三节砖样本制作工艺的外观特征观察068/

第四节小结

第六章 砖瓦物理性能分析

073/第一节技术路线图075/

第二节试验方法

081/第三节古砖试验结果与分析110/

第四节古瓦试验结果与分析116/

第五节古砖成分及微结构137/

第六节小结

第七章 仿制砖瓦性能分析

143/第一节土样分析

145/第二节成砖物理性能检测166/

第三节微结构分析167/

第四节成瓦物理性能检测180/

第五节小结

附录

184/附录A山西省古建筑砖瓦样本信息表

219/附录B山西省明清古砖试验样本信息表

229/附录C压汞检测结果表

257/图版

334/后记

第一节国外研究现状

一、古砖原构件成分

Elert et al[1利用电子扫描镜和X射线衍射的手段研究了砖的原材料成分对其抗风化性能的影响，发现不含碳酸盐的黏土烧制出的砖孔隙率小，耐久性更好。

通过对黏土砖样品与其他出土陶瓷化学成分进行比较，发现建筑用黏土砖与典型出土陶瓷相比有较大差异。Paulo B.Lourenco[2]发现用于砖瓦材料的原料黏土很可能是在与建筑位置有关的局部黏土坑中获得的。这一结论与作者发现的所有黏土砖化学成分有相当大的差异相一致。因此，在保护工作中，似乎很难对缺失的部件进行化学兼容的替换。

二、古砖性能及特点

B.Perrin[3]等认为除了砖的孔径分布，其抗拉强度也是烧结砖抗冻性能的重要参数。专家们发现在冻融作用下，五种烧结砖的破坏部位主要发生在中间，边部几乎不出现可见裂纹。通过压汞试验测得五种烧结砖在不同冻融次数下的孔径分布，发现烧结砖在冻融环境下只产生宏观裂纹（大于0.5mm），而未出现孔在尺寸上的增加。

Paulo B.Lourenço[4]研究了不同地点、不同时期的手工砖的典型化学、物理和机械性能。从12世纪到19世纪，葡萄牙古迹的旧黏土砖的力学和物理特性呈现出很大的变化，具有典型的高孔隙率（29%）、高吸水率（17%）和低强度（11.5N/mm2）等特点。

E.Kersin（等研究了黏十砖的矿物组成和微结构对历史文物用砖的抗冻性能和耐硫酸盐腐蚀性能的影响，结果表明，（1）黏土砖的玻璃化程度越高，耐久性能越好；（2）在盐溶液腐蚀下，黏土砖质量损失率不超过4%，而且可能不会出现明显的质量损失或破坏，但是当其孔隙率大于46%且孔径小于2μm的孔体积超过60%时会发生盐腐蚀破坏；（3）选用低孔隙率、低吸水率、易干燥的砖只会加速古建筑中原有砖体结构的老化。因此，在修复古建筑时，应利用高孔隙率砖作为古建筑砖在老化作用下的抗腐蚀替代品。

G.Cultron[2]等利用XRD、SEM、吸水测试等手段研究了不同煅烧温度（850℃~1100℃）黏土砖在加速老化环境下（冻融、硫酸盐、干湿循环）的微结构和性能变化，结果表明，烧制温度低于1000℃，砖的孔隙率小，吸水性能好（吸水慢、干燥快），耐久性能最好。研究发现吸水性能好的烧结砖抗盐腐蚀性能较差，同时抗冻性能、抗干湿循环性能较好。

S.Alison[3]等对13世纪建造的教堂内表面出现风化的壁画墙内部盐溶液的分布和浓度进行了研究，认为盐溶液结晶侵蚀是造成壁画脱落的主要原因，并且提出通过控制壁画周围环境温度和相对湿度的方法阻止壁画继续风化。

Kuchitsu et al[4]研究了泰国大城府的古砖（红砖）风化现象，认为盐分结晶是造成风化破坏的主要因素。

L.Barbara[5]等对古建筑盐侵蚀情况进行了研究，提出使用结晶抑制剂的方法，阻止盐结晶对古建筑的继续侵蚀。