防水是古建筑保護(hù)、利用和建設(shè)的首要任務(wù)。雖然古人沒有高超的化學(xué)理論,但憑借多年的經(jīng)驗(yàn),他們也總結(jié)了豐富實(shí)用的防水技術(shù),從地面、屋頂、墻壁三個方面解釋了古建筑的防水技術(shù)及其現(xiàn)代應(yīng)用。
地面防水
地面防水,一是防止地下水侵蝕柱基礎(chǔ)和基礎(chǔ),一是防止地面水停滯不動地腐蝕基礎(chǔ)。對于地下水,古建筑主要是預(yù)防和堵塞,對于地面水,古建筑主要是排水和疏浚。
臺基
1.礫石和夯土交替處理,樁法加固基礎(chǔ)。類似于現(xiàn)代條形基礎(chǔ)。
2.房屋施工步驟:開槽:→定磉→柱頂石(柱基,凸出地面的露明部分為鼓鏡)→柱(毛細(xì)防水,防潮)→立柱→扇架→上梁。
柱子組成:
1)柱基:柱頂石,凸出地面的露明部分為鼓鏡
(二)
三、柱子:在柱子上;
4)地面:貼在地面上,起拉接作用。
古建筑的地面全部鋪有磚石,但寧波路、海水和散水之間會有一定的坡度,一般為3mm。在紫禁城太和殿等龐大建筑群中,每層臺基的地面坡度為3%~5%,使上層臺基的水直接排入下層臺基。每層臺基的邊界都有欄板。欄板底部有直徑0.1米的近似半圓形排水口,而望柱底部則伸出類似水龍頭的石質(zhì)構(gòu)件,在雨天可達(dá)到千龍吐水的效果。
此外,在許多高層建筑和山門等地方,為了方便排水和車馬運(yùn)輸,臺基經(jīng)常做成摩擦板鋸齒狀,稱為壓載。鋸齒高于坡面約1cm,鋸齒間距約12cm(即條磚厚度)。排水方法是雨水沿鋸齒形坡道直接鋪在地面上,在大雨期間也能形成壯觀的效果。
一般來說,無論傳統(tǒng)建筑下多少雨,地面都不會積水,神秘,隱藏在鋪在地上的青磚中。鋪在地上的青磚看起來并不特別。事實(shí)上,除了行走的寧波路外,大多數(shù)地方鋪設(shè)的方形磚都是大大小小的倒梯形,在古代建筑中被稱為切割。
在古建筑的修復(fù)中,除了白磚,磚的肋骨都要磨碎。一般而言,城磚包灰不大于5-7mm,停泥磚不大于3-5mm,轉(zhuǎn)頭肋寬度不小于0.5cm。地磚的包灰比墻體稍小,一般在1-2mm左右,城磚在2-3mm左右。方磚兩面中,一面光滑,叫水面,另一面粗糙,叫旱面。
鋪設(shè)金磚地面的底灰與普通方磚地面不同。普通方磚地面的磚下用泥,金磚地面用純白灰或干砂,厚度與金磚地面相同,硬度適中。如果用干砂作為金磚底部的墊層,先將砂鋪在磚下,用尺板刮平。如果用純白灰作為底灰,必須用瓦刀將底灰打成幾個小坑,有利于磚與底灰的粘接,然后將磚平放在灰層上壓平。
在古建筑的修繕中,在樣旅和揭旅之后,為了防水,還需要澆漿。灌漿是在砂(或底灰)上澆注月白砂漿。金磚地板的具體澆筑方法是:在砂層的四個角落,用鐵勺挖出一勺砂,變成四個坑,然后用月白麻刀灰(綠砂漿和白砂漿按3)∶7.加入碎麻)填滿四個坑,俗稱打拉子。澆漿后,即可進(jìn)行下一步的上縫工作。砂漿材料中的白灰為生石灰,加水后附著力好,但水蒸發(fā)時會收縮產(chǎn)生裂縫,而麻刀(碎麻)可以避免或減少砂漿開裂。
上縫是將鋪好的磚與鋪好的磚側(cè)面擠壓的過程。首先,用木劍將油灰掛在磚的內(nèi)磚邊上。油灰比白灰大∶面粉∶煙子∶桐油=1∶2∶(0.5~1)∶(2~3)混合物。煙又稱鍋底灰,是稻草麥秸燃燒后附著在鍋底的黑粉,主要起調(diào)色作用。為了方便磚之間的側(cè)面粘結(jié),需要提前在磚的兩肋處澆水,條件允許時可以用明礬水刷。所謂明礬水,即明礬(硫酸亞鐵)與水的混合物。掛油灰的磚重新鋪在墊層上,用墩錘的木柄連續(xù)撬動磚,使其與其他磚接縫對齊。
墻體防水
雨水滲入墻體地面會導(dǎo)致地面下沉,增加墻芯土的側(cè)壓,導(dǎo)致墻體開裂,不利影響城墻的穩(wěn)定性。因此,古建筑的城墻由內(nèi)墻、外墻和墻芯土組成,土上為地磚表層。中國古代城墻排水主要通過墻排水槽實(shí)現(xiàn),主要通過石(豆渣石)水槽,在紫禁城,內(nèi)墻每10米安裝一個石水槽,水槽寬約0.45米,突出墻約0.6米,為避免雨水沿水槽底部邊界回流到墻側(cè),石槽安裝鐵,鐵從石槽端伸出約0.15米,有利于雨水向前排放。同時,對于城墻地面,外墻側(cè)的高度比內(nèi)墻側(cè)高0.03米左右,有利于雨水排入水槽。
同時,古建筑的墻體截面結(jié)構(gòu)方法為:兩側(cè)為全磚砌筑,中間為碎磚和碎石填充,古建筑工程稱為填充實(shí)踐。該截面結(jié)構(gòu)非常符合墻體的建筑功能。墻體中部采用磚石廢料,不僅具有綠色環(huán)保、節(jié)約施工材料的優(yōu)點(diǎn),而且有利于阻擋熱傳遞。
同時,與磚石墻相關(guān)的水種類繁多。除雨水外,還有毛細(xì)水、凝結(jié)水、毛細(xì)凝結(jié)水等。水沿表面流動,沿裂縫進(jìn)入墻體,會造成很多危害,加速建筑風(fēng)化。修復(fù)后的歷史建筑立面毛細(xì)水吸水系數(shù)應(yīng)小于0.5kg每平方米半小時。
除了傳統(tǒng)的桐油,硅酸乙酯等磚石增強(qiáng)劑經(jīng)常用于磚表面的滲透劑進(jìn)行搶救和修復(fù),既能保留原料的物理化學(xué)性質(zhì),又能增強(qiáng)磚石的強(qiáng)度。但硅酸乙酯增強(qiáng)劑不適用于含鹽量高的磚石、非常潮濕的土壤、石灰石等碳酸巖環(huán)境。
古建筑防水,一般采用注射方式,磚縫之間選擇孔,注射材料一般為硅膠涂料。根據(jù)大雁塔和一些古塔的修復(fù)經(jīng)驗(yàn),提前使用硅酸乙酯增強(qiáng)立面,在疏水處理中,疏水效果可保證10年以上。
然而,硅酸乙酯增強(qiáng)劑不適用于含鹽量高的磚石、非常潮濕的土壤和石灰石等碳酸巖環(huán)境。在碳酸鹽環(huán)境中,硅酮的親和力也較差,因此古建筑的修復(fù)應(yīng)采用低堿磚石材料。
頂面防水
屋頂與屋頂?shù)慕粎R處稱為合法溝。為了防止?jié)B水,古代工匠用立瓦封住合法溝,用壓條蓋住合法溝的頂部。壓條向前伸出一定尺寸,就像一個小屋檐。
瓷磚屋頂?shù)牡撞渴俏蓍苌系牡谝粔K瓷磚。瓷磚的前伸形成一個三角形的尖端,稱為滴。其主要目的是將瓷磚山脊的雨水匯集成一條直線下落;圓形瓷磚的末端被稱為貓頭。其主要目的是充分按壓滴末端,防止雨水滲入屋檐。
傳統(tǒng)建筑的木望板和瓦面下會分層鋪各種泥背,木基層上的做法通常是5cm左右厚度的護(hù)板灰(生石灰、水、麻絲按比例混合),10cm10左右厚麻刀泥(生石灰、黃土、麻絲按比例混合)cm月白灰(生石灰、水、少量青漿混合而成),5cm左右青灰(青漿、生石灰、水按比例混合),之后才是5cm瓷磚和瓷磚表面的總厚度可達(dá)30~40cm。
同時,《周禮》·《考生記》記載了上尊而宇卑,吐水疾而溜遠(yuǎn)的技巧,即坡頂?shù)狡碌子啥缸優(yōu)槿岷偷那嫘问?,使雨水落到屋頂后能迅速向下排列,到達(dá)坡底時能沖出前方。不同時代的舉折風(fēng)格也不同。
唐代:舉折很溫和
宋:舉折,從上到下落架,坡度上大下小(1/10-1/20-1/40——...)
清:舉架,從下到上,飛檐三五舉,檐步五舉,脊柱九舉(五檁除外)
中國傳統(tǒng)建筑的屋頂多采用大坡度設(shè)計(jì),靠近屋頂?shù)钠露瘸^60°,靠近屋檐的坡度小于30°,利用慣性將流下的雨水沖出屋檐。
值得一提的是,大雨來臨時,雨水從屋頂流下,像串珠一樣組合成雨簾,是中國古建筑雨天的獨(dú)特景觀。
說到排水系統(tǒng)。在古代排水的概念中,基本上有兩個,一個是水流向低,另一個是水,在稀疏不堵塞。水流向低處。這個概念發(fā)揮到了極致,即使地形平坦,也要創(chuàng)造條件,使水流自己流向低處。
從傳統(tǒng)建筑屋頂?shù)那€到利用地形排水,古人在建筑設(shè)計(jì)中對自然的尊重?zé)o處不在。在哀嘆古人創(chuàng)造技能的同時,我們不得不謙虛地學(xué)習(xí)前人對自然的尊重,系統(tǒng)地學(xué)習(xí)文物保護(hù)技術(shù)。