中国古建筑地面、墙面、顶面的防水知识

　　防水是古建筑保护利用和营造的重中之重，古人虽然没有高超的化学理论，但凭借多年的经验，也总结出了丰富而实用的防水技术，从地面、屋面和墙体三个方面为大家解读古建筑的防水技术及其现代应用。

　　地面防水

　　地面防水，一是防止地下水侵蚀柱础和地基，一是防止地面流水停滞不动腐蚀地基。针对地下水，古建筑以预防和封堵为主，针对地面流水，古建筑以排灌疏导为主。

　　台基

　　1、碎石、夯土交替处理，打桩法加固地基。类似于现代的条形基础。

　　2、房屋建造步骤：开槽→定磉→柱顶石（柱础，凸出地面的露明部分为鼓镜）→柱櫍（毛细防水，隔潮）→立柱→扇架→上梁。

　　柱子组成：

　　1）柱础：柱顶石，凸出地面的露明部分为鼓镜

　　2）柱櫍（礩）：纹理水平，防水作用，放于柱础之上；之前是木质，后多为石质。

　　3）柱子：在柱櫍之上；

　　4）地栿：贴服在地面上，起拉接作用。

　　古建筑的地面全部用砖石铺地，但甬路、海墁和散水之间会有一定的坡度，一般为3毫米。在紫禁城太和殿这样庞大的建筑群中，每层台基的地面都有3%~5%的坡度，使得上层台基的水直排向下层台基。每层台基的边界都有栏板。栏板底部正中有直径为0.1米的近似半圆形泄水口，而望柱底部则伸出类似于龙头的石质构件，在雨水天气时能达到“千龙吐水”的效果。

　　另外，在很多高台建筑和山门等处，为了方面排水和车马的运输，常常将台基做成搓衣板一样的锯齿状，这样的台基叫“礓碴”。锯齿高出坡面约1厘米，各锯齿间距约为12厘米（即条砖的厚度）。礓嚓排水方法为台基上雨水顺着锯齿形坡道直接满铺向下排向地面，在大雨时期亦可形成壮观效果。

　　一般传统建筑不管下多大的雨，地面都不会积水，奥秘，就藏在地上铺设的青砖之中。地面铺设的青砖，看起来并无特别之处，其实，除了供人行走的甬路以外，大部分地方铺设的方砖是上大下小的倒梯形，这种对砖的做法在古建筑上叫“砍磨”。

　　在古建筑的修缮中，除了淌白砖以外，砖的肋都要砍磨。一般来说城砖的包灰不大于5-7毫米，停泥砖不大于3-5毫米，转头肋宽度不小于0.5厘米。地面用砖的包灰比墙身用包灰略小，一般在1-2毫米左右，城砖在2-3毫米左右。方砖的两个大面中，一个比较光滑，叫“水面”，另一面比较粗糙，叫“旱面”，墁地时水面应该朝上放置。

　　铺墁金砖地面的底层灰与普通方砖地面不同，普通方砖地面的砖下面用泥，金砖地面用纯白灰或干砂，其厚度与金砖厚度相同，且硬度适中。若用干砂作为金砖底部的垫层时，先把砂子铺在砖下并用尺板将其刮平。若用纯白灰作为底层灰时，须用瓦刀将底层灰打成若干小坑，以利于砖与底层灰的粘接，然后将砖平放在灰层上按压平整。

　　在古建筑的修缮中，在“样趟”“揭趟”之后，为了防水还需要“浇浆”。浇浆即在砂子（或底层灰）上浇注月白灰浆。金砖墁地的具体浇浆做法为：在砂子层的四个角位置，各用铁勺挖出一勺砂子，使之成为四个坑，然后用月白麻刀灰（青灰浆与白灰浆按3∶7，再掺入碎麻）将四个坑填平，这种做法俗称“打揪子”。浇浆后，即可进行下一步的上缝工作。灰浆材料中的白灰即生石灰，其加水后具有较好的粘接力，但水分蒸发时会体积收缩并产生裂缝，而麻刀（碎麻）则可避免或减小灰浆的开裂。

　　“上缝”即拟铺墁的砖与已铺墁的砖侧面挤紧过程。首先利用“木剑”在砖的里口砖棱位置挂油灰。油灰是体积比白灰∶面粉∶烟子∶桐油=1∶2∶（0.5~1）∶（2~3）的混合物。烟子又名锅底灰，是稻草麦秸杆燃烧后附在锅底的黑色粉末，主要起调色作用。为便于砖之间的侧面黏结，需要提前在砖的两肋位置浇水淋湿，条件允许时，可沾矾水涂刷。所谓矾水，即黑矾（硫酸亚铁）与水的混合物。挂完油灰的砖重新铺墁在垫层上，并用墩锤的木柄连续撬动砖，使之与其余砖接缝对齐。

　　墙体防水

　　由于雨水渗入墙体地面会引起地面下沉，并增加墙芯土的侧压力，导致墙体开裂，对城墙的稳定性形成不利影响。所以，古建筑的城墙由内墙、外墙及墙芯土体组成，土体之上为地砖面层。我国古代城墙的排水主要通过墙上的排水槽来实现，主要通过石质（豆渣石）水槽进行，在紫禁城，内墙每隔10米左右安装一个石质水槽，水槽宽约0.45米，凸出墙体约0.6米，为避免雨水顺着水槽底部边界回流到墙体侧面，石槽下方安装有铁皮，铁皮从石槽端部向外伸出0.15米左右，并利于雨水向前、向远方排出。同时，对于城墙地面而言，外墙侧的高度比内墙侧高0.03米左右，以利于雨水排向水槽。

　　同时，古建筑的墙体断面构造做法为：两侧为整砖砌筑，中间则为碎砖、碎石填充，古建工程称“填馅”做法。这种断面构造很符合墙体的建筑功能，施工中的砖石废料用于墙体中部，不仅具有绿色环保、节约施工材料的优点，而且有利于阻隔热量传递。

　　同时，和砖石墙体有关的水是多样的，除雨水外，还有毛细水、凝结水、毛细凝结水等。水沿表面流动，沿着裂缝进入墙体内，会产生很多危害，加速建筑的风化。经过修缮的历史建筑外立面，其毛细水吸水系数需小于0.5kg每平方米半小时。

　　砖表面的渗透剂除了传统的桐油之外，在抢救和修缮中还经常用到硅酸乙酯这样的砖石增强剂，既能保留原材料的物理和化学性质，还能增强砖石的强度。但是，硅酸乙酯类增强剂不适用于潮湿含盐量高的砖石、非常潮湿的土壤和石灰石等碳酸岩环境中。

　　古建筑的防水，一般采用注射的方式，孔眼选择在砖缝之间，注射的材料一般为有机硅涂料。根据大雁塔和一些古塔的修复经验，预先用硅酸乙酯增强立面，在进行憎水处理，憎水效果可以保证10年以上。

　　但是，硅酸乙酯类增强剂不适用于潮湿含盐量高的砖石、非常潮湿的土壤和石灰石等碳酸岩环境中。在碳酸盐环境中，有机硅的亲和力也较差，所以，古建筑的修缮应采用低碱的砖石材料。

　　顶面防水

　　屋脊与屋顶相交的位置称为“正当沟”，为防止该位置渗水，古代工匠采用立瓦封住正当沟，并用“压当条”盖住正当沟的顶部，“压当条”往前伸出一定尺寸，犹如一个小出檐。

　　瓦顶的最下端即屋檐上的第一块瓦，板瓦前伸做成三角尖状，称为“滴子”，其主要目的是让瓦垄的雨水汇集成一条直线下落；筒瓦端部做成大圆饼状，称为“猫头”，其主要目的是充分扣压在滴子端部，防止雨水渗入屋檐内。

　　传统建筑的木望板之上、瓦面之下，会分层铺墁各种泥背，木基层之上的做法通常为5cm左右厚的护板灰（生石灰、水、麻丝按比例混合而成）、10cm左右厚的麻刀泥（生石灰、黄土、麻丝按比例混合而成）、10cm左右厚的月白灰（生石灰、水、少量青浆混合而成）、5cm左右的青灰（青浆、生石灰、水按比例混合而成），之后才是5cm左右厚的铺瓦泥及瓦面，总厚度可达30~40cm。

　　同时，《周礼·考工记》就记载了“上尊而宇卑，则吐水疾而霤远”的技巧，即坡顶到坡底由陡峭变缓和的一种曲面形式，这使得雨水降落到屋顶后，能够迅速往下排，且到坡底位置时，又能够向前方冲出。不同时代的举折也有不同的风格。

　　唐代：举折很平缓

　　宋：举折，从上往下，落架，坡度上大下小（1/10——1/20——1/40——...）

　　清：举架，从下往上，飞檐三五举，檐步五举，脊部九举（除五檩）

　　中国传统建筑的屋顶，多用大坡度的设计，靠近屋脊的坡度超过60°，而靠近房檐的坡度小于30°，利用惯性使流下的雨水冲出屋檐外。

　　值得一提的是，大雨来临时，雨水汇集起来，从屋顶流下，像一条条串珠，组合成一幕雨帘，这是中国古建在下雨天独有的景观。

　　说排水系统。在古人排水的概念中，基本就两个，一是“水往低处流”二是，水，在疏不在堵。而水往低处流。这个概念发挥到了极致，即便地势平坦也要制造条件，使水流自己往低处流。

　　从传统建筑屋顶的曲线，到利用地势排出积水，处处显示着古人在建筑设计上对自然的尊重。我们在叹服古人营造技艺的同时，不得不虚心学习前人对自然的尊重，系统学习文物保护技术。