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(专栏编辑:袁菲,上海同济城市规划设计研究院有限公司高级规划师)
混凝土材料在古罗马城镇赫库兰尼姆遗址的保护修复中的作用
(The Role of Concrete in The Conservation of Herculaneum)
来源:http://www.getty.edu/conservation/publications_resources/newsletters/pdf/v34n2.pdf
(图片来源:http://www.getty.edu/conservation/publications_resources/newsletters/pdf/v34n2.pdf)
本文作者Paola Pesaresi是古罗马城镇赫库兰尼姆城遗址(Herculaneum)保护项目的保护技术建筑师。本文围绕着现代混凝土材料的运用,展开了一场关于古罗马城镇赫库兰尼姆城遗址的考古发掘和当代保护工程的思辨。
1. 考古遗址的历史背景
公元79年的火山爆发湮没了古罗马城镇赫库兰尼姆城,而将该遗址从70英尺(约21.34m) 深的火山灰烬等覆盖物下挖掘出来,并进行修复的巨大工程共持续了40多年。这项在20世纪意大利历史中心展开的修复工程,始于法西斯主义兴起,历经第二次世界大战,并持续经历1950年代和1960年代的经济繁荣。在整个遗址上进行的结构加固工作,依靠钢和混凝土来修复倒塌的古罗马墙体、地板和屋顶。在赫库兰尼姆城遗址修复中采用的方法形成于那个时代关于保护和修复原则的持续的国际性辩论,这些辩论都可见于《雅典宪章》(1931年) 和《威尼斯宪章》(1964年)。经历这样的历史背景和修复过程,而诞生了如今赫库兰尼姆城遗址在国际的知名形象,类似的还有庞贝城遗址和奥普朗蒂斯遗址。在几十年后,这些遗址都被联合国教科文组织列入世界遗产名录。
在赫库兰尼姆城遗址20世纪的修复工作中使用混凝土和钢筋混凝土是一个有趣的视角,通过它不仅可以更广泛地了解在过去所做的保护选择,而且还可以了解当下的材料恶化问题,以及未来将如何作出保护决定。
2. 20世纪的修复工程
这座古城的露天挖掘主要在1927年至1958年间由考古学家AmedeoMaiuri主持进行的,尽管额外的工作断断续续地又持续了20年之久。这场大规模的发掘活动最初是由法西斯政权发起的,挖掘、保护、修复和向公众展示都是同时进行的。Maiuri把赫库兰尼姆看作一座博物馆城市,在这里,文物和家具可以在修复后的废墟中与珍贵的装饰表面并置展示,他甚至管理和组织起一整套自给自足的城市规模的业务,包括现场供应商,木工和金属加工车间,甚至内部铁路。虽然速度是优先考虑事项,但Maiuri对重建工程提出了一项严格的议定书,特别注意关于恢复方法的国际辩论,明确规定了原始与新的工作之间的联系。因此,重建只采用可识别的建筑技术。所以,整个工程除了展现出与巨大的遗址规模相和谐的修复方法外,游客还能够清楚地区分原始遗址和新修复的部分。
3. 混凝土在修复工程中的使用
在Maiuri主持的早期挖掘和保护工作中,混凝土和钢筋混凝土很少用于结构整合,它们的使用仅限于特别复杂的情况,例如,中庭大屋顶的支撑梁。因为当时混凝土的使用需要高超的设计技巧和复杂的程序,不适应快速的开挖速度和有限的财力。对于墙体重建,石灰砂浆是首选,因为它可以现场制作且价格便宜。由于炭化的木构件无法支撑上覆结构,就采用现场成型的钢型材代替原来的木过梁。
在赫库兰尼姆城遗址最早期几十年的挖掘中,传统的火山灰和复合混凝土比工业生产的混凝土更受青睐。到了1930年代中期,混凝土因其制造方便、成本较低,最终成为最常用的建筑材料。因此,它开始定期用于赫库兰尼姆的修复工作。此外,通过《雅典宪章》,它的使用得到了认可,甚至推荐,以实现古代建筑和现代建筑的明确区分。
幸亏钢筋混凝土的投入使用,Maiuri可以用以前无法想象的方式应对技术挑战。他将钢筋混凝土与传统技术相结合,直观展现出某些房屋的轴测垂直剖面,使游客能够从街道或更远的地方看到它们的上层。
在这两年里,为了庆祝这座古城被发现200年,Maiuri一直致力于修复这座跨越两世纪的房子。重建穹窿的修复工程完美地凸显了当代技术趋势。这项计划雄心勃勃,高达三层的高架结构,让游客可以透过上层的壁画及部分悬臂式石板,瞥见街道的垂直剖轴测面。中庭屋面的钢筋混凝土大梁是最早期施工的,而立面的过梁是后期施工,两者呈现出巨大的结构差异。在整个工程过程中,混凝土中钢筋的预应力作用越来越少,几乎完全消失。混凝土中几乎没有使用任何水泥,沙子被挖掘出的火山灰所代替。但火山灰并不纯洁,它富含硫酸盐和氯化物,以至于随后影响了混凝土和钢筋的耐久性。
战后,在该遗址修复工程中混凝土的使用再次增长,最终成为结构干预的主要材料。从1950年代开始,主梁、过梁都使用钢筋混凝土定期施工,同时提高了钢筋质量和现场对混凝土施加预应力的技术水平。1960 年代,保护实践方法发生了新的变化。随着战后大规模重建及其对历史环境的负面影响,保护理论也发生相应变化,如《威尼斯宪章》和CesareBrandi等作家的影响,他们强调保护遗址的真实性,包括原始材料的重要性,并需要注意干预对审美的影响。在赫库兰尼姆城遗址,建筑和材料技术的日趋进步,使人们能够更多关注保护遗址作为考古遗迹的真实性和完整性。例如,使用钢筋混凝土重建过梁或门柱,以提供必要的结构稳定性,以及利用水泥的可塑性,将原始碳化木材与混凝土构件并排放置或密封在其中。
4. 保护工程中的混凝土劣化
赫库兰尼姆城遗址如今是一个露天实验室,可供研究观察过去使用的结构干预和其他修复技术,从而评估其耐久性和有效性。这种干预措施的过早老化,加上缺乏持续维护,意味着到1990年代末,该遗址处于一种保护“破产”的边缘——并非战争或其他冲突影响而呈现出的大规模遗址坍塌。
所幸,一个长期的公私合作保护项目Herculaneum(HCP) 将这一趋势中断,现正进入该项目第二个十年的活动。HCP的保护活动涉及遗址的整个结构,不仅包括考古元素,还涉及对20世纪修复工程的实质性干预,后者甚至更为关键。钢筋混凝土结构是考古结构恶化和造成潜在有害影响中最有问题的部分。20世纪末开始了取代这些干预措施的工作,但这项工作在HCP的头几年被暂缓。需要通过谨慎细致的研究和实验来实现对现有混凝土干预的持久替代,此外还需要全面理解这些元素在今天,对于古老城市身份形象的代表,以及Maiuri的修复遗产。
始于2005年的研究和试验,近年来扩展到包括更彻底的风险评估,特别是与钢筋混凝土构件与古代和现代结构相容性相关的地震风险。对退化模式的研究表明,建筑缺陷与施工日期、凝结、固化,以及整个20世纪不同时期所用干预方法的认识密切相关。劣化问题还与各种混凝土构件周围的环境条件有关。同时,还利用当代建筑材料和方法开展试验,特别尝试在更苛刻条件(如海洋环境)下开发材料和方法(包括码头、码头和储罐)。
随着对现代干预措施的分析越来越详细,试验允许对必要的资源和养护方法的有效性进行评估。因此,这些数据被认为足以启动关于保留或替换混凝土材料的决策过程。原则上来说,如果劣化程度已达到临界阈值,且混凝土直接暴露在环境中,则建议更换。如果混凝土结构仍然起到支撑原始对象(如碳化的文物或壁画等)的作用,则建议保留它们。
5. 保留还是替换?没有一刀切的简便方案
在赫库兰尼姆城遗址,已有大约635个钢筋混凝土构件经过检测。其中,508个是支撑保护棚的构件,127个是过梁,它们都直接或间接暴露在空气中。在最后一个类别中,大约有25个是用于支持碳化的木构或壁画。除了少数在自给自足或二战期间建造的过梁(采用重复使用或低质材料,这限制了它们的保护作用),大多数过梁可以每十年使用HCP测试技术进行处理,并予以季节性维护。事实上,测试已经证明,在80%的案例中,使用迁移性缓蚀剂的措施在9年后证明是有效的。这种持续的维护增加了这些元素的功能寿命,减少了因更换而对考古结构造成的干扰。
关于支撑炭化木构和壁画的元素,防腐抑制剂对精细表面的潜在影响尚待测试。在一些关键情况下,通过分离和重新归位实现了表面的保护,但新的实验处理可以代表未来的保护选择,特别是对于更复杂的情况。
最后,关于支撑保护棚的混凝土构件:考虑到该地区具有高地震风险,以及它们所处的墙壁结构脆弱性,这些构件需要用不那么坚硬的材料予以替换,以尽量减少支撑结构倾塌对遗址的潜在风险。当然,这种替代过程必须逐步进行,并充分考虑这些现代元素在传达公众早已熟知的遗产地整体形象方面的作用。赫库兰尼姆城遗址,像其他许多遗址一样,都经历过英勇而迅速的发掘和保护过程,这些遗址的现代保护工程结构已成为当今遗产保护的挑战,并没有简单的一刀切的解决方案。
(供稿:袁菲,上海同济城市规划设计研究院有限公司,高级规划师)
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