中国古代建筑胶凝材料以糯米灰浆为代表的传统灰浆中国古代的重大发明之一.docxVIP

中国古代建筑胶凝材料以糯米灰浆为代表的传统灰浆中国古代的重大发明之一 1 石灰基材料 在土木工程中，将散粒度材料（如砂、石、块、块等）或所有材料（如块、石、块等）连接到整体材料，通常称为聚吡咯材料，包括石灰、石膏、橡胶、沥青路面等。其中，以石灰为主要结合成分的聚吡咯材料的应用最为广泛，在人类史书中的作用也是最重要的。 中国使用石灰及石灰基胶凝材料的历史很悠久.考古学的证据表明, 史前时期我国就有石灰的烧制和使用.西周 (公元前1046～771年) 中晚期的建筑遗址中, 发现石灰已经广泛用于柱基处理、增强地基、屋顶面处理等.东周时期已经使用石灰修筑陵墓.据《左传》记载:“成公二年 (公元前635年) 八月宋文公卒, 始厚葬用蜃灰”.蜃灰就是用蛤壳烧制而成的石灰.秦汉以后, 石灰材料的使用更为广泛秦 (公元前221～206年) 咸阳宫殿遗址的地面是用猪血、石灰、料姜石拌合抹成, 呈暗红色, 表面光滑美观, 具有防潮装饰作用.秦修驰 (直) 道时, 多是就地取材, 利用当地的黄粘土加石灰夯筑而成.汉代 (公元前206～公元8年) 以后的墓葬中也多有石灰使用石灰或用作壁画地仗层, 或用作墓室四壁罩白或用于墓门密封, 或用作棺底的灰衬.值得一提的是, 我国至少在西汉早期就已经使用类似于后世称为“三合土” (石灰、黄土和沙子) 的石灰混合材料了.东晋十六国时期 (公元317～420年) , 北燕用“三合土”构筑墓葬, 大夏用“三合土”修筑其都城“统万城”.北宋科学家沈括在亲自踏勘统万城之后, 在《梦溪笔谈》中写道:“赫连城紧密如石”.《中国通史参考资料》记载:“其坚可以砺刀斧”.足见“三合土”胶凝材料之坚固. 至少不晚于南北朝时期 (公元386～589年), 以糯米灰浆为代表的中国传统灰浆已经成为比较成熟的技术.成书于明朝的《天工开物》对糯米灰浆的组成、制作方法和性能都有详细记载:“灰一分入河砂, 黄土二分, 用糯米、羊桃藤汁和匀, 经筑坚固, 永不隳坏, 名曰三合土”.这种加入糯米汁的三合土, 即糯米灰浆, 有强度大、韧性好、防渗性能好等优点, 它的出现使建筑胶凝材料的粘结性有了质的飞跃, 代表了我国古代石灰基粘合剂的最高成就.后世对糯米灰浆的评价很高.宋代江修复在《邻几杂志》说它“其坚如石”.李绪生等认为糯米石灰浆的使用, “使建筑的稳固性有了历史性的突破”.经现代分析技术检测, 糯米灰浆粘结性能优良, 堪比现代水泥.除糯米浆外, 植物汁液, 如杨桃藤汁、蓼叶汁和白芨浆等, 蛋清和动物血等在建筑灰浆中也有使用;另外用桐油或鱼油拌合石灰制作的油灰在建筑物、木结构和船舶等方面也有十分广泛的应用和悠久的历史.鉴于篇幅, 这些材料的特色和科学作用将另文探讨. 从世界范围看, 欧洲人使用石灰基胶凝材料的历史也很悠久.古希腊时期 (公元前330～公元30年) 人们使用由石灰石煅烧制的石灰作为建筑灰浆.古罗马时期 (公元前27～公元476年) 人们曾使用石灰与砂子的混合灰浆以及石灰和石膏的混合物砌筑建筑物.古罗马人还对“石灰-砂子”的二组分胶凝材料进行过工艺改进, 他们在石灰砂浆中掺入磨细的火山灰;在没有火山灰的地区掺入磨细的碎砖、碎瓷片等.罗马人使用的三组分砂浆在强度和耐水性方面较石灰-砂子的二组分砂浆有很大改善, 用其砌筑的建筑物比较耐久.后世有人将“石灰-火山灰-砂子”三组分砂浆称为“罗马砂浆”.“罗马砂浆”的性能和我国的“三合土”大体相仿.在水泥出现以前, 罗马砂浆是欧洲石灰基灰浆的最高成就. 显然, 欧洲古代使用的建筑灰浆全是无机材料, 而添加了糯米汁、杨桃藤汁或桐油的中国传统灰浆则明显是一种有机/无机复合材料.以糯米灰浆为代表的中国传统灰浆在粘接性、韧性和防渗性等方面明显好于纯无机灰浆.在建筑胶凝材料的发展过程中, 中国由于糯米灰浆等有机/无机复合胶凝材料的发明而比西方技高一筹.对于此类发明, 英国著名科学家史学家李约瑟给予了高度评价.他在《中国科学技术史》一书中写道:“在公元3世纪到13世纪之间, 中国保持着西方国家所望尘莫及的科学知识水平”;“中国的那些发明和发现远远超过同时代的欧洲, 特别是在15世纪之前更是如此”.在无机胶凝材料中添加有机材料是中国古代建筑胶凝材料发展中一个鲜明的特点, 具有里程碑的意义, 这应该是当时中国人的一项重大发明. 2 建筑胶凝材料 糯米灰浆强度大, 韧性强, 防渗性能好, 因而在我国古代建筑中有着广泛的使用, 在中国建筑史上发挥了重要的作用.从考古结果来看, 糯米灰浆在古代主要用于三个方面, 即:墓葬、城建和水利工程等重要设施.用于墓葬最早可见于南北朝时期.河南省邓县有一座南北朝的砖墓, 其胶结材料中就使用了糯米淀粉类物质.宋、元、明、清的墓葬也广泛采用了糯米灰浆等浇铸而成的墓室[32,33,34,