初论牺牲性保护：建成遗产保护实践中的一种科学意识与策略

钟燕　戴仕炳

摘要：牺牲性保护是预防性保护、最小干预及持续维护等保护原则在遗产保护实践中的结合运用。牺牲性保护的概念强调，为了保护原材料应牺牲后添加的修复材料，并通过持续监测和定期维护，使得建成遗产得到可持续的保护和利用。其本质旨在强调保护修复是创造一种更利于遗产本体续存的平衡。牺牲性保护理念在砖石遗产的保护修复中最为成熟和普遍。目前牺牲性保护理念在我国文物保护实践应用有限，一方面是由于该理念的保护措施与部分现行文物保护法规要求相矛盾，另一方面是由于可量化牺牲性保护指标及耐久性评估等研究的缺乏。对我国的长城等大型遗址的保护宜开展相对应的应用研究，如牺牲性软盖层保护被大气污染物侵蚀的砖石墙体。

关键词：牺牲性保护;预防性保护;可持续保护;建成遗产;本体续存

建成遗产通常具有一定的体量与规模，一般情况下仍作为具有功能性需求的建筑物使用，并且所处自然环境无法改变或优化。这也就意味着对承载全部建成遗产价值的本体保护上，尤其是承载有建成遗产大部分价值的面层保护上，需谨慎借鉴馆藏文物（保存环境可控）的保护策略与标准，因为两者的保护前提完全不同。

本文从以往失败的建成遗产保护修复案例阐明牺牲性保护的科学性与策略所在。同时，梳理了牺牲性保护理念在砖石遗产保护中的应用方式，并辅以工程案例说明。为了进一步阐释牺牲性保护理念，文章例举了牺牲性保护理念在木结构遗产保护中的应用。牺牲性保护不应仅仅被理解为修复材料的某种物理化学特性，本质上而言，牺牲性保护是建成遗产保护实践中的一种科学意识与策略，旨在强调保护修复是创造一种更利于遗产本体续存的平衡。

一、失败的保护修复案例

历史上的修复经验和实践结果表明，使用不透水汽、高强的材料固化封护建成遗产本体面层材料或用于修补建成遗产本体缺失部分都会造成遗产本体的加速劣化。大量研究证实：由于现代水泥具有高强、高盐、不透汽等特点，水泥应用到传统建筑的修复中往往更容易造成被修复部位周边的开裂、出盐等劣损加速的病变现象（图1）。德国学者H.JulingRIF.Schluetter对德国北部靠近海边的历史建筑墙体（1970-1980年间采用憎水处理）所做的后评估发现，部分经过处理的砖发生大面积脱落的病害现象[1]。我国重庆通远门的石材使用甲基硅酸盐作防水封护，大约15年后这些被封护过的石材面层几乎全部起壳、剥落（图2），同时面层下石材粉化、盐化严重。事实上，化学家们所研制的保护试剂在实验室环境下确实是成功的，解决了材料因某种原因而产生的病害，如应用到大体量的建成遗产保护时通过增强砖石表面的憎水能力提高材料对环境的抗侵蚀能力

（所谓的化学全封护），但现实结果与实验结果往往相去甚远，因为真实的建成环境远比实验室所模拟的环境复杂得多。

我国的文物保护工作者也曾试图通过优化环境来起到保护文物本体的目的，例如通过降低石窟寺洞窟内的湿度以起到保护石质文物及其壁画的目的，因为湿度过大通常是造成壁画破坏的主要原因。但最终发现，通过降低当地水位以改善石窟寺洞窟内的湿度后，石窟寺的壁画比原来褪色更快（图3）。这再次说明保护策略所建立的理想模型与现实情况之间存在巨大的差异，对遗产造成破坏的原因之间存在千丝万缕的联系。

二、牺牲性保护概念

21世纪初，欧洲从物质保护的角度出发提出“牺牲性”保护的概念。这一概念本身的起源可追溯到很久以前的画作修复中，即给清洁后的画作重新上漆（re-varnish），作为保护层防止画作风化。国际上最初在建筑修复中明确提到“牺牲性”保护概念的文献之一是日eimann在1981年发表的论文中提出，用牺牲性灰浆处理受盐污染的砖石砌体[2]。1989年，Kolloer发表学术论文《用牺牲层保护文物》（Denkmal-Pflege mit"Opferschichten）11[3]，文章对Opferschichten做了注解，指出其与意大利文中strato di sacrificio的含义相同。Opferschichten最初源于宗教语境，其所对应的拉丁语词根直译是“做一件神圣的事情”，在Kolloer论文语境中是指将风化的影响从最初的表面转移到后来修复所加的覆盖层上。本文所指的“牺牲性保护”概念延续了Kolloer对修复的理解，修复即是将对本体的不利因素转移至修复材料上。

目前能查阅到的最早出现“牺牲”这个词的官方修复文件是1990年英国的《砖石质文物保护技术说明》，其中第37条指出，“新的勾缝（repointing）应该既被视作保护墙体的牺牲元素，也被视作维护对象，要求强度低于周边砌体，并可能的话每隔百年进行更替。”[4]2009年，全球遗产基金（GHF）发布的技术白皮书中也指出：“所有材料，无论是天然的还是人造的，相对于另一种更坚硬、更致密或者更憎水的材料即为牺牲材料”[5]。因此，修复材料应该比历史材料更柔软、更多孔和更亲水，以确保这两种材料相互接触时具有令人满意的修复效果，即不可避免的材料劣化推迟发生，且劣化首先并大部分发生在修复材料中。

德国在1990年代后就开始有意使用牺牲抹灰（Opferputz）[6]，并且开始研究不同的配方以优化牺牲抹灰的物理性能[7]，并最终在2006年出版了修复材料指南《牺牲性灰漿》[8]。英国自2010年以来，用牺牲灰浆覆盖高含盐的墙体几乎成了标准操作（图4），Henry&Stewart指出，这种灰浆在材料配方设计得比基层弱，透气性更强，并以牺牲的方式失效[9]。

牺牲性保护的概念强调，为了保护原材料应牺牲后添加的修复材料，并通过持续监测和定期维护，使得建成遗产得到可持续的保护和利用。《中国文物古迹保护准则》对预防性保护定义为，通过防护和加固的技术措施和相应的管理措施减少灾害发生的可能、灾害对文物古迹造成损害，以及灾后需要采取的修复措施的强度。

牺牲性保护是预防性保护、最小干预及持续维护等保护原则在保护实践中的结合运用。

三、牺牲性保护理念在砖石遗产中的实践

（一）砖石遗产实施牺牲性保护的技术可行性

牺牲性保护在砖石遗产中的应用最为成熟和普遍。牺牲性保护理念在砖石遗产的应用主要有两种方式，一是将修复材料的物化性能设计得弱于原材料，如孔隙率高于原材料、强度低于原材料等，从而将发生在原材料中的病害转移至修复材料中;二是将修复材料作为透明或半透明的保护层覆盖在砖石砌体上，且这层保护层具有透气但不渗透的特性，从而让保护层代替原材料面层经受环境污染所造成的面层风化等病害（图5）。

以砖石砌体墙为例，牺牲性保护的实践应用至少有三种：1）缺损与勾缝的修复;2）涂层保护;3）降盐与控湿砂浆。

1.缺损与勾缝的修复

对损坏的砖石块进行修补而非替换，修补砂浆具有比原砖石更高的吸水性、更低的强度和更低的抗冻融耐久性，且不含有害的水溶性盐。勾缝砂浆的耐久性应比修补砂浆更低，为确保修补砂浆达到上述强度要求，最好使用石灰或天然水硬石灰作粘合剂。

2.涂层保护

采用透明或半透明的透水汽、渗透性差的表面涂料作牺牲涂层保护砖石表面，需要强调的是防水涂料不属于牺牲涂层保护。在德国的石质文化遗产监测项目中，观察到奥斯纳布吕克市政厅（Rathaus Osnabruck）的外墙保存状况很好，原因恰恰是在于1983-1985年间涂刷的硅酸盐树脂乳液和硅树脂乳液保护层没有很好地渗透进石材中（图6、7）[10]。与浸渍憎水不同的是，牺牲性涂层不应渗透到基材中，牺牲破坏发生在涂层表面或在涂层与历史砖石材料之间的界面。同时牺牲保护涂层一般是可逆的，可通过脱涂材料去除。

3.降盐与控湿砂浆

1970年代起人们便逐渐认识到水溶性或活性盐分超过一定量后，对诸如砖石、抹灰等无机建筑材料具有极大的破坏作用。墙体长期受潮或剧烈干湿交替是诱使盐破坏、冻融破坏的主要原因。在对砖石类遗产的保护中，对砖石墙体的无损降盐和控湿是一个重要的技术研究方向。

最早对砖石墙体的降盐清洁常采用“宣纸敷贴法”，指采用干宣纸敷贴在需要排盐的基材上（也有将宣纸加水制成纸浆，然后敷贴到需要排盐的部位），然后湿润宣纸，通过湿润的宣纸在干燥的过程中带走基材内的盐分。但是这种方法的有效性在很多时候是不足的，之后德国、澳大利亚、美国的有关专家在用于建筑的排盐清洁材料上进行了多年的研究探索。最终，国际（德国）既有建筑维护与文物保护科技工作者协会（WTA）于2001年对这些专家的工作进行了研究和总结，提出了“采用灰浆法无损降低石材及其他多孔隙建筑材料中盐份”的技术规程[11]（以下简称“技术规程”）及《牺牲性灰浆》的行业参考标准[12]。

技术规程提出排盐灰浆材料的关键物理参数有两项：1）高孔隙率，保证盐分的吸收;2）高附着力，保证灰浆与基层的长时间接触。另外，技术规程中要求去除排盐灰浆时不能对基层发生任何的损伤，也不能对基层的颜色造成变化。目前，保护修复市场上已经有了降盐或/和控湿灰浆的成熟产品，灰浆的降盐或/和控湿原理可见图8-11所示。目前市场上的排盐排湿灰浆有临时和长期两类，但无论哪类灰浆，孔隙率都是其最为重要的基础技术标准参数。WTA的《牺牲性灰浆》分类及技术指标见表1。

目前，我国不少建筑保护工程中都使用了这项牺牲保护技术，如香港牛棚艺术村BP570第一期修复工程、西安大雁塔、浙江杭州之江大学红楼等保护工程。

（二）工程案例分析：天安门金水桥的修复

以2008年同济大学历史建筑保护实验中心和北京市古代建筑研究所的天安门金水桥面保护修缮工程修复材料合作研发项目为例，经过病害勘察与分析，针对主要成份为汉白玉的金水桥修缮材料的设计提出了以下三大要点（图12）：

（1）强度：修复材料必须达到一定的强度，以满足行人交通，但要求略低于已经发生风化的汉白玉的强度;

（2）吸水性：水是汉白玉破坏的最重要因素。要求修复材料的吸水性能要高于汉白玉，如桥面有积水发生时，新的修复材料可以吸收多余水份以保全历史材料;

（3）透汽性：由于北京地区除7-8月份外，蒸发量均大于降水量，故要求修复材料的透汽性要高于周边的汉白玉，使桥体里的水汽在蒸发时能优先通过新的修复材料。

虽然这一带有“牺牲”性质的修复材料设计方案一开始并不为各方所理解，对金水桥的修复施工质量及耐久性、适用性存有担忧，但经样板面实验比较（图13）发现，采用高强、低吸水的不透汽修复材料修复界面潮湿，并且易发生霉变;而采用低强、高吸水的透汽材料修复界面干燥，并且没有发现其他问题，最终甲方接受了设计方提出的带有“牺牲”特点的修复材料。实践效果证实，这一针对金水桥的“牺牲性”保护修复材料设计是可行的（图14）。在2019年迎接中华人民共和国成立七十周年大庆时，由于桥面状况尚好，金水桥未进行新的修复工作。

四、牺牲性保护理念在木结构遗产中的实践

日本奈良唐招提寺金堂2000年的结构修复是牺牲性保护理念在木构遗产实践中的尝试案例，尽管对这种措施是否归人牺牲性保护尚有争议。

招提寺的金堂历史上历经四次大修（图15），修复的目的主要是为了提高整个木结构的强度与稳定性。在经历了1995年的阪神大地震后，金堂的32根内柱都出现了不同程度的倾斜（图16），尤其是虹梁两侧的内柱内倾较之先前逾加明显，因而2000年结构修复的主要目的依然是对整体结构进行加强。[13]

不同于历史上的数次修复主要是凭借匠师的经验以及常规约定的修复做法（日本元禄年间在金堂内部虹梁下方增加了斜向的支撑），这次采取的方式是在虹梁的上方搭建一组整体的桁架梁，以替代虹梁端部所承受自屋顶由上而下传递的力，并由此對虹梁中段产生内向压应力（图17、18）。

事实上，金堂虹梁一开始的加固方案并非如此。对于金堂内柱倾斜问题以及虹梁的加固，日本大阪竹中工务部的结构设计师长懒正在CCTV新闻调查《鉴真千年之缘》中介绍，最初结构加固提出的方案是在金堂最外侧柱端与虹梁端部支一根钢斜撑，这样便以增添最少的构件而使得整个结构不因屋顶压力而产生内倾形变，但这个方案遭到了第83代长老月！合戒本的质疑。虽然整个方案看上去十分简洁，然而月}合长老直觉地感到可以承受巨大压力的钢与老木材间并不匹配，毕竟金堂的大虹梁是一个具有1200年历史的珍贵构件，因此他建议结构修复工程应朝着极力避免对虹梁施加任何外力的方向解决问题。于是，长懒正重新调整出上述最终结构修复方案。

虽然长獭正最初提出的结构加固设计本身对于普通的结构加固而言并没有问题，但这种方式并不符合以保护为目的的加固，因为工程的目标并不仅仅是加固，还要保护金堂中的大虹梁。在这样的宗旨下，修复结构应该成为原有结构的替身，替代需要保护的结构承担应力，并且加固装置在需要的情况下可以拆除或更替。

结构荷载替身这种做法受现代修复中最大限度地保留原有建筑构件的理念影响，这种对其结构负荷功能进行更替的做法也常见于日本对木柱的保护中。如对于面层完好但内部已经空蛀的木柱，日本在修复中采用的做法是将木柱的外圈进行保留，而在其内部替换上具有承载能力的方柱（图19），然后将两者合为一体，让内部的方柱承受重力，而外层从原有结构负荷功能中释放出来，仅仅充当原有结构的形象功能。

五、结语

总体上，牺牲性保护在我国文物保护实践上的应用目前仍然有限。一方面由于该理念的保护措施与部分现行文物保护法规要求相矛盾，比如《文物保护法》第二十一条规定，对不可移动文物进行修缮、保养、迁移，必须遵循不改变文物原状的原则。事实上，在面对西安钟楼这类处于交通核心区的文物建筑，如果无法改变周边环境，那么非常难以做到保护原状与保护本体的同时实现;另一方面，缺乏对牺牲性保护的系统研究，例如牺牲保护维护周期的制定、牺牲保护材料关键参数的确定等。对于牺牲性保护理念在文物保护工程实践的应用，应采取严谨的态度，防止牺牲保护修复理念被曲解，利用为豆腐渣工程的借口。在我国已经变成遗址的体量巨大的长城等大型遗址的保护中，宜开展相对应的应用研究，如牺牲性软盖层[14]保护被大气污染物侵蚀的砖石墙体。

[塞金项目：国家自然科学塞金“明砖石长城保护维修关键石灰技术研究”（项目批准号：51978472）;国家自然科学重点基金“我国地域营造谱系的传承方式及其在当代风土建筑进化中的再生途径”（项目批准号：51738008）]

参考文献：

[1]Juling H&Schluetter F.Schaeden an hydrophobierten Ziegelmauerwerken in Norddeutschland and der Versuch einer Therapie，Naturs七一einnsanierungs Stuttgart 2012[C].Fraunhofer IRB Verlag 2012，89-97.

[2]Heimann J L.The Treatment of Salt-contaminated Masonry with ASacrificial Render[J].Technical record 4 Chatswood，1981：1-18.

[3]Kolloer M.Denkmal-Pflege mit Opferschichten[J].OsterreichischeZeitschrift fur Kunst and Denkmalpflege，1989：48-52.

[4]Environment and Heritage Service.TN 37 Repointing Stone and Brick（formerly repointing stonework）[S/OL].[2006-1]http：//www.ihsti.com/cis/cislogon.asp？accessionno=279914NBS.

[5]Global Heritage Fund.Scientific Conservation and Master Planningfor Sustainable World Heritage Preservation in Developing Economies：AModel for Integrated Community-Based Conservation and Development（GHFTechnical White Paper）[R].2009-8-11.

[6]Auras M，Meinhardt J&Snethlage R（ed.）.Leitfaden Natur-stein-Monitoring：Nachkontrolle and Wartung als zukunftsweisende Erhal-tungsstrategien[M].Fraunhofer IRB Verlag，Stuttgart Germany，2011.

[7]Hilbert G.Der Einfluss von Bindemitteln auf die Eigenschaften vonOpferputzen[M].Bautenschutz and Bausanierung 7-1995，Verlag R.Mueller，1995：71-75.

[8][12]WTA Merkblatt 2-10-06/D.Opferputze（sacrificial plasters）[S].Wissenschaftlich-Technische Arbeitsgemeinschaft fuer Bauwerkserhaltungand Denkmalpflege e.V.，Fraunhofer IRB Verlag，2006.

[9]Henry A&Stewart J（ed）.English Heritage Practical BuildingConservation：Mortars，Renders & Plaster[M].Asgate，2011：211-212.

[10]Erwin Stadlbauer and Rolf Niemeyer.Anstrichsysteme and Lasurenals Schutz-and Verschleigschichten.IN Leitfaden Naturstein-Monitoring：Nachkontrolle and Wartung als zukunftsweisende Erhaltungsstrategien[M].Fraunhofer IRB Verlag，2011：176-179.

[11]WTA Merkblatt 3-13-01/D.Deutsche Fassung[S].Wissenschaftlich-Technische Arbeitsgemeinschaft fur Bauwerkserhaltung and Denkmalpflege e.V.-WTA-，Referat 3 Naturstein，Munchen;Fraunhofer IRB Verlag，2003.

[13]Yasuhiro Araki.Disaster Protection Technology of TraditionalWooden Cultural Buildings[C]//The 14th World Conference on EarthquakeEngineering October 12-17，2006，Beijing，China.http：//www.iitk.ac.in/nicee/wcee/article/14_S22-006.PDF.

[14]鐘燕，陆地，陈彦.借自然之手的保护：用于砖石遗址墙体保护的软盖层[J].建筑学报，2016.3（570）：35-39.

（责任编辑：张双敏）

①文章内容来源于钟燕博士论文《基于建筑遗产材料本体的牺牲性保护理念与实践研究》的部分成果。