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科技赋能，让文物焕发“新生”！

文化 2024-11-01 09:36 陕西

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西安理工大学土木建筑工程学院的一间实验室里，有一座长宽高分别为40厘米、40厘米、50厘米的黄土城墙微缩模型。这个模型内常常插着几个探头，探头上延伸在外的电线连接着一台检测仪器，仪器上实时显示着该黄土模型的含水量、温度和电阻率等数据。

“各地区的土壤都有相似的结构。我们用不同地方的土壤做成微缩城墙模型，在不同环境下通过仪器检测其内部变化，就能在检测古遗址病害时做到心中有数。”10月25日，带领文物科技保护团队做城墙夯土相似模型实验的教授朱才辉解释。

朱才辉一直从事黄土力学与工程方面的研究。一个偶然的机会，让他对文物保护产生了兴趣。

10多年前，西安开始修建地铁二号线。朱才辉的导师、西安理工大学教授李宁受到委托，开展地铁建设对西安城墙及钟楼影响评价的研究课题。当时还在上学的朱才辉，就此和钟楼、城墙结下不解之缘。

“钟楼是古城西安的标志性建筑，见证了无数历史变迁。西安城墙是中国现存规模最大、保存最完整的古代城垣，是第一批全国重点文物保护单位。怎么做才能让城市的发展和文物保护交相辉映？我感觉我们责任重大。”朱才辉说。

经过数月的数据搜集，朱才辉和团队伙伴将钟楼和城墙砖、土的相关数据带回实验室进行数值建模，模拟盾构机在下方土层施工对建筑的影响，进行多次试验分析。

“简单说就是，关于盾构机在下面施工时可能会对建筑物造成的最大沉降是多少，我们要获得一个安全系数。”朱才辉说，“差异沉降对建筑物影响很大。我们要做的是提出最大沉降控制标准、差异沉降控制标准、砖块之间灰缝之间的极限受拉控制标准。这3个控制标准，为地铁顺利施工及古建筑的加固提供了科学依据。”

2016年，朱才辉再次和钟楼结缘。那年，钟楼的墙体出现渗水现象，墙面上出现盐渍。是什么导致这个现象发生？朱才辉团队受到委托，开始破解原因。

古建筑历经千百年岁月的侵蚀后，会出现裂缝、渗水、结构老化等各种病害。如何在不损害古建原貌的基础上，精确监测病害、有效修复古建，是文物保护工作中的一大难题。

“我们无法在实验室对整个建筑进行检测，也不能撬几块砖或挖一捧土带回实验室研究。这就需要借助无损伤的探测技术，现场对它们‘望闻问切’，找出病因。”朱才辉说。

接下来，朱才辉团队带着无损探测设备，对钟楼做了两年的全身“CT”。最终，各类监测数据共同指向一个方向：每到下雨，钟楼基座内部夯土的含水量明显增大；局部基本饱和后，积水会从砖缝渗出，使得墙体上出现盐渍。研究表明，这个现象和钟楼四周花坛浇水等没有关系。

解决了委托方的课题，朱才辉团队并没有停下来。他们将钟楼“带病”情况及今后可能出现的变化，通过数字建模进行了全面持续的分析、研判。围绕这个课题成果，2017年，团队成功申报了国家自然科学基金面上项目。

该项成果主要包括砖、土古遗址病害的快速诊断，病害的快速评估，以及后期的修复材料和修复工艺、修复设备的研发3项技术。凭借此成果，团队先后获得陕西高等学校科学技术研究优秀成果奖一等奖、陕西省科学技术进步奖二等奖。

如何实现砖、土古遗址的病害智慧化勘察与病害等级的快速评估，有针对性地提出病害修复材料及病害修复工艺，是“砖、土古遗址病害机理及修复关键技术”研发面临的主要瓶颈。

朱才辉团队研究应用的“改性修复材料”，就像给城墙打“封闭针”，可以让材料与土遗址原有的材料有机融合，让对土遗址进行的修复保持更强的耐久性和稳定性。目前，这一技术已应用在榆林卫城等文物的保护修缮工程中。

给钟楼“做体检”、为城墙“打封闭”……朱才辉团队一路攻坚克难，通过研发的“砖、土古遗址病害机理及修复关键技术”科技创新成果，解决了古建内部病害探查困难、探测技术单一落后、病害等级评价方法相对简单、修复材料和工艺欠缺系统性和针对性等问题，为文物保护提供了有效技术支撑，为古老的文化遗产带来“新生”。

“我们会进行深入研究，迭代更新技术，将成果进一步推广和应用，并形成示范性工程，为文物保护和修复贡献力量。”朱才辉说。

来源：陕西日报

编辑：韩佳颖

校对：柯柳依

初审：马利利

终审：刘夏盈

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