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［摘要］唐皇城墙含光门遗址古砖蕴涵着丰富的文化信息，但是随着时间的推移，古砖出现了多种病害。本文通过对古砖环境、病害详细调查，对其做了成因分析。这对后续保护古砖修复方案及技术路线的制定提供了科学的依据，为保护修复工作奠定了基础。
［关键词］唐皇城含光门遗址；西安城墙；古砖病害
［中图分类号］K878.3 ［文献标识码］A ［文章编号］1005-3115（2011）012-0096-02
含光门是唐代皇城南面三个城门之一，曾为皇城城门。在唐皇城墙含光门遗址博物馆内，古砖主要与夯土相连，砌砖规整而精致，砖砌简单而粗略。唐砖主要集中分布在西大厅地下室过水涵洞以及东大厅西门道东西两侧、中门道西侧和东侧、东门道北侧。此外，西大厅城墙剖面遗址的南北两侧，也保存着明清时代的砖。
西大厅城墙剖面遗址南北两侧，用灰厚的长条砖堆砌为外圈，中间是夯实的黄土墙，形状为上小下大的梯形，形成断面。考古人员从其结构、土质、土色进行了划分，将这一断面分为五个层次，即隋唐期、唐末五代期、元期、明清期、近现代期。透过五个文化层，我们可以了解这五个时期对西安城墙修筑、增补的历史和诸多文化信息。
一、唐皇城墙含光门遗址古砖环境特点
西安属暖温带半湿润大陆性季风气候，四季分明，夏季炎热多雨，冬季寒冷少雨雪，春秋时有连阴雨天气出现。西安市及各郊县年平均气温13.1～13.4℃，年极端最高气温35～41.8℃，极端最低气温-20～-16℃。
含光门遗址南面紧邻护城河，护城河常年流水，北面紧邻甜水井大街，地下水含量充沛，并随季节变化运动活跃，使土遗址局部土壤水分含量达到42%。
含光门门道遗址处于半封闭的“室内”环境中，通风只能依靠顶端的空调。但是，由于遗址与包裹墙体之间的空间较大，通风设施也不能有效改善遗址内的通风条件。特别是西安地区夏天炎热多雨，水汽从地下不断涌出，造成了遗址内部湿度在夏季居高不下。在没有开启通风设施的情况下，局部湿度甚至高达92%。高湿热的环境特点给遗址带来许多问题。特别是过水涵洞遗址，由于4000多块唐砖一直地处阴湿环境，螨虫、霉菌等都在侵蚀古砖，使得古砖表面开始掉渣、发霉、松动，亟需对其进行保护。
二、唐皇城墙含光门遗址古砖病害及成因分析
唐皇城墙含光门遗址博物馆内的古砖基本上为青砖，青砖由粘土烧制而成，孔隙率较大，易吸水。由于霉菌、水分等影响，有些砖块已经酥粉，表皮风化、粉化，有些部位出现细小裂隙或裂缝等，且已经粘附了霉菌、盐分等，砖体表面颜色较深、潮湿灰暗，失去了唐砖应有的颜色。针对这些风化的不同状况，需要进行合理、适宜的处理措施来保护，是后期实验研究的方向。
（一）霉菌
由于含光门过水涵洞遗址处于地下较封闭的环境中，室内空气湿度较大。通常情况下白天湿度低，晚上湿度高，温度低于露点时，水分会在砖表面冷凝，使得砖表面湿度较大，促使霉菌等微生物大量繁殖。霉菌是真菌的一部分，是导致砖表面风化、粉化的微生物因素之一，具有分布广、繁殖快、适应性强的特点，在适宜的温、湿度条件下，土壤中和砖表面的孢子就会滋生繁殖。砖表面颜色较深，某些霉菌会使硅铝酸盐释放阳离子，发生微生物降解的破坏作用，进一步对砖造成腐蚀，使砖表面的颜色失去本来面貌。因此，需要对其进行去除与防治。
（二）表皮风化、粉化
含光门内砖表皮风化、粉化现象较严重，特别是过水涵洞内的砖最为严重。五期断面遗址砖外表层抹有白灰泥墙皮，现已残缺不全，白灰泥皮大多已脱落，砖表皮风化、粉化，凹凸不平，需要对其进行治理。砖的风化、粉化比较复杂，主要由以下几种原因造成：
1.风化作用
其一为物理风化作用，即外界环境中温度的变化导致砖表面与内部温度的分布不均，引起砖膨胀和收缩的差异，从而产生裂纹。
其二为化学风化作用，即空气中的酸性物质以及游客呼吸排出的CO2加速了砖的风化。在含光门内，砖表面抹有白灰泥皮，容易与空气中的酸性气体发生反应，使得砖表面风化、粉化。
此外，砖中所含的水产生的相变和可溶性盐类引起的体积膨胀效应，加速了砖的风化速度和程度。涵洞内的青砖含Si、Ca、 Fe、 Al 、Mg 和K等矿物元素，K+、Ca2+等元素容易发生水解作用和碳酸化作用。水解作用是指水离解出的OH-离子与矿物离解出的阳离子，如Na+、K+等，结合形成带出OH- 新矿物的过程。
碳酸化作用是指当CO2溶解于水中时，形成CO32-和HCO3-离子，它们与矿物中的阳离子结合形成易溶于水的碳酸盐或碳酸氢盐的过程。在砖的毛细孔内，或多或少都溶解有CO2，所以，水解作用和碳酸化作用常常同时发生，两者相互促进。碳酸化作用形成碳酸盐或碳酸氢盐，并随水溶液带走，从而加速了水溶液对矿物离解的过程。
2.可溶性盐作用
由于地下水的长期作用，地下水中所含的硫酸盐通过砖的毛细作用而被吸收。当砖表面处于干燥时，伴随可溶性盐的盐析效应，砖表面会产生颗粒状的结晶盐，严重时形成盐霜。泛霜的危害除有损外观外，还有存在于砖体内部孔隙中的霜既不易被发现又不易清除，其结晶压力却是有害的。这是由于结晶过程中所产生的内应力和结晶物不断增长，可以导致砖裂纹和破碎。所以，泛霜不仅对砖的外观有影响，严重的泛霜可使砖的表皮粉化掉屑，甚至使砖结构松散、强度下降，从而影响砖的耐久性。
3.微生物作用
涵洞内砖表面滋生霉菌和蓝藻，不仅破坏砖的外观，其新陈代谢的某些产物如地衣酸等会侵蚀砖的内部，对矿物元素产生酸解作用、络解作用和碱解作用等溶解作用。溶解作用使砖发生溶解现象，形成络合物（即配合物）、酸性化合物、碱性代谢化合物，对砖造成破坏。
（三）盐害
在含光门内，古砖都与土遗址夯土相连，遗址土壤和砖表面均存在白色盐析层。过水涵洞内的砖，其表面盐析情况较严重。对东展厅门道遗址、西展厅五期断面和过水涵洞内古砖表面析出的盐进行采样，分析发现其表面的盐分主要为硫酸钠和硫酸钙。
可溶性盐类以细结晶形式在砖表面聚集的现象为建筑砖墙的泛霜，表面的白霜绝大多数是硫酸盐。可溶性盐被砖毛细孔系统中的水分所溶解而开始蒸发，使可溶性盐类聚集在砖的表面，因此，可溶性盐是泛霜的根源，水是媒介，砖体的毛细孔系统起了桥梁作用，而砖体中水分蒸发是促进泛霜的动力。
过水涵洞处于地下室，环境较封闭，空气湿度较大，砖是充满微孔的渗水材料，会自动吸收来自空气中和自地下的水分和潮气，并由此使可溶性盐在砖内部和表面扩散，不断向表面迁移和富集。这些盐大多来源于与其相连的夯土，通过湿气渗入砖内部。盐随着空气的干湿变化会反复结晶，而重复的盐结晶会使砖的表面呈粉末状或鳞片状脱落，造成对砖的破坏。
（四） 破损及松动脱落
经现场调研分析，含光门门道遗址中砖出现破损现象较严重，具体为裂缝和碎裂成小块。五期断面遗址中，西南角砖墙体由于风化严重造成墙面凹凸不平，出现松动、脱落现象，一部分砖已从断面遗址中脱落、碎裂，遗址基础部位掏蚀，使得上部分砖处于悬空状态，对遗址断面整体稳定性造成威胁，故急需对其进行保护。
冷凝水或地下水通过微孔进入砖内，温度变化时体积发生变化产生应力，结冰体积膨胀会造成砖的裂损。砖对霜冻的敏感程度取决于它的微孔径和孔的分布。因为孔结构决定了水的饱和度，同时结冰时所产生的压力强度因孔径而异。
温、湿度变化会引起盐的反复结晶和一天内几次膨胀和收缩，从而给砖带来机械性破坏。盐除了在砖表面结壳外，还会产生裂缝，其产生裂缝的过程如下：盐在孔隙内结晶；随着晶体慢慢长大，会超过孔隙尺寸，孔隙尺寸被晶体撑大，对垂直的孔隙壁产生一种压力，结果，会在平行于已被结晶盐填满的孔隙表面产生小裂隙；结晶在裂隙处聚集，只要晶体被溶液覆盖和填满，晶体就会继续生长，晶体的生长使裂隙撑大变宽。裂隙的扩展会变得越来越宽最终成为裂缝。随着可溶性盐逐渐结晶和积累，也可胀破砖的微孔和裂隙，使表面呈粉状剥落，甚至崩裂。
三、结论
唐皇城含光门遗址古砖蕴涵着丰富的文化信息，但随着时间的推移，古砖出现了多种病害。对古砖病害的详细调研可为唐皇城含光门遗址古砖进一步抢救性修复保护打下坚实基础。
［参考文献］
［1］庞任隆. 西安唐皇城墙含光门遗址博物馆文化内涵综述[N]. 陕西日报， 2008-11-30.
［2］张秉坚. 石材的腐蚀与加固.石材[J]. 1998， （12）.
［3］沈毅秀. 岩砖“泛箱”产生原因及应对措施[J]. 砖瓦， 2004，（11）.
［4］黄四平， 李玉虎等. 生物病害对唐皇城含光门土遗址的危害及防治措施研究[J]. 文物保护与考古科学， 2010，（2）.
［关键词］唐皇城含光门遗址；西安城墙；古砖病害
［中图分类号］K878.3 ［文献标识码］A ［文章编号］1005-3115（2011）012-0096-02
含光门是唐代皇城南面三个城门之一，曾为皇城城门。在唐皇城墙含光门遗址博物馆内，古砖主要与夯土相连，砌砖规整而精致，砖砌简单而粗略。唐砖主要集中分布在西大厅地下室过水涵洞以及东大厅西门道东西两侧、中门道西侧和东侧、东门道北侧。此外，西大厅城墙剖面遗址的南北两侧，也保存着明清时代的砖。
西大厅城墙剖面遗址南北两侧，用灰厚的长条砖堆砌为外圈，中间是夯实的黄土墙，形状为上小下大的梯形，形成断面。考古人员从其结构、土质、土色进行了划分，将这一断面分为五个层次，即隋唐期、唐末五代期、元期、明清期、近现代期。透过五个文化层，我们可以了解这五个时期对西安城墙修筑、增补的历史和诸多文化信息。
一、唐皇城墙含光门遗址古砖环境特点
西安属暖温带半湿润大陆性季风气候，四季分明，夏季炎热多雨，冬季寒冷少雨雪，春秋时有连阴雨天气出现。西安市及各郊县年平均气温13.1～13.4℃，年极端最高气温35～41.8℃，极端最低气温-20～-16℃。
含光门遗址南面紧邻护城河，护城河常年流水，北面紧邻甜水井大街，地下水含量充沛，并随季节变化运动活跃，使土遗址局部土壤水分含量达到42%。
含光门门道遗址处于半封闭的“室内”环境中，通风只能依靠顶端的空调。但是，由于遗址与包裹墙体之间的空间较大，通风设施也不能有效改善遗址内的通风条件。特别是西安地区夏天炎热多雨，水汽从地下不断涌出，造成了遗址内部湿度在夏季居高不下。在没有开启通风设施的情况下，局部湿度甚至高达92%。高湿热的环境特点给遗址带来许多问题。特别是过水涵洞遗址，由于4000多块唐砖一直地处阴湿环境，螨虫、霉菌等都在侵蚀古砖，使得古砖表面开始掉渣、发霉、松动，亟需对其进行保护。
二、唐皇城墙含光门遗址古砖病害及成因分析
唐皇城墙含光门遗址博物馆内的古砖基本上为青砖，青砖由粘土烧制而成，孔隙率较大，易吸水。由于霉菌、水分等影响，有些砖块已经酥粉，表皮风化、粉化，有些部位出现细小裂隙或裂缝等，且已经粘附了霉菌、盐分等，砖体表面颜色较深、潮湿灰暗，失去了唐砖应有的颜色。针对这些风化的不同状况，需要进行合理、适宜的处理措施来保护，是后期实验研究的方向。
（一）霉菌
由于含光门过水涵洞遗址处于地下较封闭的环境中，室内空气湿度较大。通常情况下白天湿度低，晚上湿度高，温度低于露点时，水分会在砖表面冷凝，使得砖表面湿度较大，促使霉菌等微生物大量繁殖。霉菌是真菌的一部分，是导致砖表面风化、粉化的微生物因素之一，具有分布广、繁殖快、适应性强的特点，在适宜的温、湿度条件下，土壤中和砖表面的孢子就会滋生繁殖。砖表面颜色较深，某些霉菌会使硅铝酸盐释放阳离子，发生微生物降解的破坏作用，进一步对砖造成腐蚀，使砖表面的颜色失去本来面貌。因此，需要对其进行去除与防治。
（二）表皮风化、粉化
含光门内砖表皮风化、粉化现象较严重，特别是过水涵洞内的砖最为严重。五期断面遗址砖外表层抹有白灰泥墙皮，现已残缺不全，白灰泥皮大多已脱落，砖表皮风化、粉化，凹凸不平，需要对其进行治理。砖的风化、粉化比较复杂，主要由以下几种原因造成：
1.风化作用
其一为物理风化作用，即外界环境中温度的变化导致砖表面与内部温度的分布不均，引起砖膨胀和收缩的差异，从而产生裂纹。
其二为化学风化作用，即空气中的酸性物质以及游客呼吸排出的CO2加速了砖的风化。在含光门内，砖表面抹有白灰泥皮，容易与空气中的酸性气体发生反应，使得砖表面风化、粉化。
此外，砖中所含的水产生的相变和可溶性盐类引起的体积膨胀效应，加速了砖的风化速度和程度。涵洞内的青砖含Si、Ca、 Fe、 Al 、Mg 和K等矿物元素，K+、Ca2+等元素容易发生水解作用和碳酸化作用。水解作用是指水离解出的OH-离子与矿物离解出的阳离子，如Na+、K+等，结合形成带出OH- 新矿物的过程。
碳酸化作用是指当CO2溶解于水中时，形成CO32-和HCO3-离子，它们与矿物中的阳离子结合形成易溶于水的碳酸盐或碳酸氢盐的过程。在砖的毛细孔内，或多或少都溶解有CO2，所以，水解作用和碳酸化作用常常同时发生，两者相互促进。碳酸化作用形成碳酸盐或碳酸氢盐，并随水溶液带走，从而加速了水溶液对矿物离解的过程。
2.可溶性盐作用
由于地下水的长期作用，地下水中所含的硫酸盐通过砖的毛细作用而被吸收。当砖表面处于干燥时，伴随可溶性盐的盐析效应，砖表面会产生颗粒状的结晶盐，严重时形成盐霜。泛霜的危害除有损外观外，还有存在于砖体内部孔隙中的霜既不易被发现又不易清除，其结晶压力却是有害的。这是由于结晶过程中所产生的内应力和结晶物不断增长，可以导致砖裂纹和破碎。所以，泛霜不仅对砖的外观有影响，严重的泛霜可使砖的表皮粉化掉屑，甚至使砖结构松散、强度下降，从而影响砖的耐久性。
3.微生物作用
涵洞内砖表面滋生霉菌和蓝藻，不仅破坏砖的外观，其新陈代谢的某些产物如地衣酸等会侵蚀砖的内部，对矿物元素产生酸解作用、络解作用和碱解作用等溶解作用。溶解作用使砖发生溶解现象，形成络合物（即配合物）、酸性化合物、碱性代谢化合物，对砖造成破坏。
（三）盐害
在含光门内，古砖都与土遗址夯土相连，遗址土壤和砖表面均存在白色盐析层。过水涵洞内的砖，其表面盐析情况较严重。对东展厅门道遗址、西展厅五期断面和过水涵洞内古砖表面析出的盐进行采样，分析发现其表面的盐分主要为硫酸钠和硫酸钙。
可溶性盐类以细结晶形式在砖表面聚集的现象为建筑砖墙的泛霜，表面的白霜绝大多数是硫酸盐。可溶性盐被砖毛细孔系统中的水分所溶解而开始蒸发，使可溶性盐类聚集在砖的表面，因此，可溶性盐是泛霜的根源，水是媒介，砖体的毛细孔系统起了桥梁作用，而砖体中水分蒸发是促进泛霜的动力。
过水涵洞处于地下室，环境较封闭，空气湿度较大，砖是充满微孔的渗水材料，会自动吸收来自空气中和自地下的水分和潮气，并由此使可溶性盐在砖内部和表面扩散，不断向表面迁移和富集。这些盐大多来源于与其相连的夯土，通过湿气渗入砖内部。盐随着空气的干湿变化会反复结晶，而重复的盐结晶会使砖的表面呈粉末状或鳞片状脱落，造成对砖的破坏。
（四） 破损及松动脱落
经现场调研分析，含光门门道遗址中砖出现破损现象较严重，具体为裂缝和碎裂成小块。五期断面遗址中，西南角砖墙体由于风化严重造成墙面凹凸不平，出现松动、脱落现象，一部分砖已从断面遗址中脱落、碎裂，遗址基础部位掏蚀，使得上部分砖处于悬空状态，对遗址断面整体稳定性造成威胁，故急需对其进行保护。
冷凝水或地下水通过微孔进入砖内，温度变化时体积发生变化产生应力，结冰体积膨胀会造成砖的裂损。砖对霜冻的敏感程度取决于它的微孔径和孔的分布。因为孔结构决定了水的饱和度，同时结冰时所产生的压力强度因孔径而异。
温、湿度变化会引起盐的反复结晶和一天内几次膨胀和收缩，从而给砖带来机械性破坏。盐除了在砖表面结壳外，还会产生裂缝，其产生裂缝的过程如下：盐在孔隙内结晶；随着晶体慢慢长大，会超过孔隙尺寸，孔隙尺寸被晶体撑大，对垂直的孔隙壁产生一种压力，结果，会在平行于已被结晶盐填满的孔隙表面产生小裂隙；结晶在裂隙处聚集，只要晶体被溶液覆盖和填满，晶体就会继续生长，晶体的生长使裂隙撑大变宽。裂隙的扩展会变得越来越宽最终成为裂缝。随着可溶性盐逐渐结晶和积累，也可胀破砖的微孔和裂隙，使表面呈粉状剥落，甚至崩裂。
三、结论
唐皇城含光门遗址古砖蕴涵着丰富的文化信息，但随着时间的推移，古砖出现了多种病害。对古砖病害的详细调研可为唐皇城含光门遗址古砖进一步抢救性修复保护打下坚实基础。
［参考文献］
［1］庞任隆. 西安唐皇城墙含光门遗址博物馆文化内涵综述[N]. 陕西日报， 2008-11-30.
［2］张秉坚. 石材的腐蚀与加固.石材[J]. 1998， （12）.
［3］沈毅秀. 岩砖“泛箱”产生原因及应对措施[J]. 砖瓦， 2004，（11）.
［4］黄四平， 李玉虎等. 生物病害对唐皇城含光门土遗址的危害及防治措施研究[J]. 文物保护与考古科学， 2010，（2）.