北京市古建筑修缮工程中的传统材料与现代材料的比较分析.pdf
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1、江西建材规划设计与建筑1222023年6 月北京市古建筑修缮工程中的传统材料与现代材料的比较分析黎梓晨奥克兰理工大学,新西兰 奥克兰 1142摘 要:文中从传统材料和现代材料的物理性能、化学性能、环境适应性、文化适应性和经济性能等方面,对北京市古建筑修缮工程中使用的两种材料进行了比较分析。结果表明,传统材料在保持古建筑原貌、风格和文化价值方面有优势,应根据古建筑的具体情况,合理地选择和使用修缮材料。关键词:古建筑;修缮工程;传统材料;现代材料中图分类号:TU52文献标识码:B文章编号:1006-2890(2023)06-0122-03Comparative Analysis of Tradit
2、ional Materials and Modern Materials in the Renovation of Ancient Buildings in BeijingLi ZichenThe Auckland University of Technology,Auckland,New Zealand 1142Abstract:In this paper,the physical properties,chemical properties,environmental adaptability,cultural adaptability and economic properties of
3、 traditional materials and modern materials were compared and analyzed in the restoration project of ancient buildings in Beijing.The results show that traditional materials have advantages in maintaining the original appearance,style and cultural value of ancient buildings.The selection and use of
4、repair materials should be considered comprehensively according to the specific conditions of ancient buildings.Key words:Ancient architecture;Repair engineering;Traditional materials;Modern materials作者简介:黎梓晨(1995-),男,湖北恩施人,硕士,讲师,主要研究方向为建筑历史研究、建筑遗产保护、建筑可持续发展。0 引言北京市有着丰富的古建筑资源,这些古建筑均需要进行修缮保护工作,以保护其历史
5、价值。在古建筑修缮工程中,选择合适的材料至关重要。传统材料在古建筑修缮中具有重要的历史文化传承性,能够保持古建筑的原貌和风格,例如木材、青砖、琉璃瓦等,但传统材料也存在一些缺陷和局限性,如材料来源困难、制作工艺复杂、耐久性较差等1。现代材料则具有较高的施工效率、环境适应性和功能性,例如钢筋混凝土、防火板等,能够满足古建筑修缮的多样化需求,但需要注意避免破坏古建筑的历史价值和审美特征。1 传统材料和现代材料的特性1.1 传统材料主要成分和性能指标传统材料是指在建筑史上广泛应用的一些材料,如砖瓦、石材、木材等2。这些材料都是自然界中存在的物质,如黏土、水、石头、树木等。传统材料的性能指标一般较低,
6、如密度、强度、硬度等,但具有一定的延展性,能够适应不同的环境和需求。其性能指标如表1 所示表1 传统材料的主要成分和性能指标传统材料主要成分密度/(g cm-3)强度/MPa硬度/HB延展性/%砖瓦黏土+水1.82.21030515510石材大理石、花岗岩等2.53.050200 5015015木材松、榆、柏、槐等树种的木质部分,含有纤维素、木质素等有机物质和无机盐等无机物质。0.40.8(干燥状态)50150(干燥状态)2080(干燥状态)515(干燥状态)1.2 现代材料主要成分和性能指标现代材料是指在现代工业化进程中发展出来的一些材料,如铜、铝、钢铁等。这些材料的主要成分都是通过冶炼或合
7、金化等方式制造出来的金属元素,如铜、铝、铁等3-4。现代材料的性能指标一般较高,如密度、强度、硬度等,但延展性较差,需要通过加工或处理等方式来改善其形状和性能。其具体成分和性能指标如表2 所示。表2 现代材料的主要成分和性能指标现代材料主要成分密度/(g cm-3)强度/MPa硬度/HB延展性/%铜Cu8.92200400401501050铝Al2.70100300201001040钢铁Fe+C+其他元素7.88.13002000 807005401.3 对比方法和试验设计江西建材规划设计与建筑1232023年6 月(1)本文选择了北京市内具有代表性的几座古建筑,如故宫、天坛、颐和园等,分别调
8、查了它们的修缮历史、使用的材料种类、数量、来源等信息,并参考DB11/T 6382016 北京市房屋修缮工程计价依据预算消耗量标准进行工程量计算。(2)根据调查结果,选取了几种常用的传统材料和现代材料,如砖瓦、石材、木材、铜、铝、钢铁等,进行了试验室测试,分别测量了它们的密度、强度、硬度、延展性等性能指标,并记录了数据,进行试验方法选择和结果评定。(3)采用了SPSS软件对数据进行了统计分析,运用了t检验、方差分析等方法,比较了传统材料和现代材料在各项性能指标上的差异,并进行了显著性检验,并参考GB 503002001建筑工程施工质量验收统一标准进行质量评价。2 试验结果及相关分析2.1 传统
9、材料和现代材料的物理性能和化学性能对比古建筑修缮工程中,材料的物理性能和化学性能是影响工程质量和效果的重要因素5。不同的材料有不同的优缺点,需要根据古建筑的特点和要求,综合考虑密度、熔点、导热性、导电性、热膨胀性、磁性、耐腐蚀性和抗氧化性等因素。本文选取了传统材料(砖瓦、石材、木材、铜)和现代材料(铝、钢铁、水泥、塑料)进行对比分析,发现传统材料在重量、耐火性、隔热性、安全性、稳定性和兼容性方面有一定的优势,而现代材料在强度、耐久性和美观性方面有一定的优势。因此,在选择古建筑修缮工程中使用的材料时,需要根据不同的物理和化学性能指标,综合权衡利弊,选择适合古建筑特点和要求的材料,或者采用传统材料
10、和现代材料的结合方式,以达到最佳的修缮效果。为了比较传统材料和现代材料在古建筑修缮工程中的物理性能和化学性能,本文参考了北京市古建筑修缮工程采用的原材料,选取了以下几种常用的材料进行对比分析6。(1)传统材料:砖瓦、石材、木材、铜。(2)现代材料:铝、钢铁、水泥、塑料。本文主要考察了这些材料的以下指标。(1)物理性能:密度、熔点、导热性、导电性、热膨胀性、磁性。(2)化学性能:耐腐蚀性、抗氧化性。基于以上指标对比的数据如表3 所示。根据表3 数据,可以得出以下几点对比结果:(1)在密度方面,传统材料中木材的密度最低,只有(0.40.8)g/cm3,而现代材料中,铝的密度最低,为2.7 g/cm
11、3。这说明木材是最轻的材料,适合用于古建筑的屋顶、梁柱等部位,而铝是最轻的金属材料,适合用于古建筑的门窗、装饰等部位。(2)在熔点方面,传统材料中石材和水泥的熔点最高,都超过1500,而现代材料中钢铁的熔点最高,也超过1500。这说明石材、水泥和钢铁是耐火性能最强的材料,适合用于古建筑的地基、墙体等部位,能够抵抗火灾的危害。(3)在导热性方面,传统材料中铜的导热系数最高,为401 W(m K)-1,而现代材料中铝的导热系数最高,为237 W(m K)-1。这说明铜和铝是最好的导热材料,适合用于古建筑的暖气、水管等部位,能够有效地传递热量。(4)在 导 电 性 方 面,传 统 材 料 中 铜 的
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