（陜西國(guó)防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 陜西 西安 710300）

2016年的一則新聞引起大家的關(guān)注,"成都工匠為西昌古城墻"療傷"",新聞中西昌市古建筑保護(hù)單位利用糯米灰漿對(duì)古城墻進(jìn)行修復(fù)引起了大家的好奇。其實(shí),我國(guó)南北朝時(shí)期就已經(jīng)出現(xiàn)了糯米灰漿,具有強(qiáng)度大、韌性好、防滲性優(yōu)越等特點(diǎn),在我國(guó)古代建筑歷史具有什么重要的地位。直到近代,糯米灰漿還在繼續(xù)使用,例如開平碉樓和閩西土圍樓等?，F(xiàn)代檢測(cè)表明:糯米灰漿的粘結(jié)性堪比現(xiàn)代水泥,是我國(guó)建筑史上重要的科技發(fā)明。但隨著近代西方水泥的傳入,以糯米灰漿為代表的傳統(tǒng)灰漿技術(shù)才逐漸淡出了歷史舞臺(tái),發(fā)掘這一傳統(tǒng)技藝科學(xué)價(jià)值不僅是傳承和發(fā)揚(yáng)中華傳統(tǒng)文化的需要,同時(shí)在保護(hù)和修復(fù)古建筑方面具有十分重要的意義。

1 糯米灰漿在我國(guó)的應(yīng)用歷史

成書于明朝的《天工開物》中對(duì)糯米灰漿的組成和制作方法有著十分詳細(xì)的記載:"灰一分入河砂,黃土二分,用糯米、羊桃藤汁和勻,經(jīng)筑堅(jiān)固,永不隳壞,名曰三合土",這種三合土具有強(qiáng)度高、韌性好以及優(yōu)異的防滲性能,糯米灰漿的出現(xiàn)極大的改善了我國(guó)古代建筑的質(zhì)量,代表著我國(guó)古代建筑的最高成就,使建筑的穩(wěn)固性能得到了歷史性的突破,經(jīng)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)分析與研究,糯米灰漿的粘結(jié)性能優(yōu)異,其強(qiáng)度和任性堪比現(xiàn)代水泥。糯米灰漿在我國(guó)古代建筑史上應(yīng)用十分廣泛,并發(fā)揮著十分重要的作用,從考古結(jié)果來(lái)看,以糯米灰漿為代表的傳統(tǒng)灰漿主要應(yīng)用于三個(gè)方面:城建、墓葬和水利工程。南昌市區(qū)唐代城墻即采用青磚壘砌并用糯米灰漿勾縫,之后的宋代城墻采用添加了鐵渣的糯米灰漿勾縫,至今仍保存完好,且十分堅(jiān)硬。明朝應(yīng)用糯米灰漿澆筑南京城墻身,商丘歸德府古城城門也采用糯米灰砌筑,糯米灰漿砌筑的城墻不僅異常堅(jiān)固,而且具有十分優(yōu)異的防水性能,甚至應(yīng)用于古代水利建設(shè)。以明代萬(wàn)歷年間筑造的邵公堤為例,雖然在水下浸泡300多年至今仍然十分牢固。北京盧溝橋兩側(cè)堤岸也采用糯米灰漿僵住,使北京從此避免了水患之害。但是,由于時(shí)代的發(fā)展,我們過(guò)于相信和使用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù),而傳統(tǒng)灰漿的傳承和應(yīng)用沒(méi)有注意發(fā)掘,不僅不利于傳統(tǒng)文化的傳承,也不利于我國(guó)現(xiàn)存古代建筑的保護(hù)和修復(fù),這也是值得我們注意和思考的話題。

2 糯米灰漿的科學(xué)性研究

根據(jù)目前專家學(xué)者對(duì)現(xiàn)存古代建筑的研究發(fā)現(xiàn):西安明代城墻、南京明代城墻、河南登封少林寺宋代、明代塔群都存在糯米成分。據(jù)研究發(fā)現(xiàn),西安明城墻灰漿樣品至今仍存在尚未完全降解的糯米支鏈淀粉成分,而糯米這種易于腐敗的物質(zhì)在經(jīng)歷幾百年不腐的原因在于:糯米灰漿在制造和固化過(guò)程中發(fā)生了一系列的化學(xué)變化。在糯米灰漿制作過(guò)程中,生石灰與糯米中的水產(chǎn)生消解反應(yīng),從而生成了消石灰,散發(fā)出大量的熱,并產(chǎn)生一定的活性氧,活性氧具有極強(qiáng)的殺菌作用。同時(shí),灰漿發(fā)生電離反應(yīng),生成強(qiáng)度為12.4的堿性環(huán)境,從而杜絕了細(xì)菌的滋生。而在灰漿固化期間,消石灰和二氧化碳發(fā)生反應(yīng)并生成方解石晶型的碳酸鈣,隨著固化時(shí)間的延長(zhǎng),糯米灰漿的強(qiáng)度不斷加強(qiáng),直至完全轉(zhuǎn)化為碳酸鈣。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn),在石灰中混入 3%的糯米漿,其抗壓強(qiáng)度可提高30倍,表面硬度可提高2.5倍。據(jù)進(jìn)一步研究表明:糯米漿在灰漿中發(fā)揮了不可替代的關(guān)鍵作用,不僅起到了調(diào)控碳酸鈣結(jié)晶過(guò)程和微結(jié)構(gòu)的作用,而且與生成的碳酸鈣緊密結(jié)合,形成了有機(jī)物與無(wú)機(jī)物的互相搭配、緊密填充的復(fù)合結(jié)構(gòu),這也是糯米灰漿性能優(yōu)于其他建筑材料的微觀基礎(chǔ)。

3 糯米灰漿古城墻修復(fù)中的應(yīng)用

糯米灰漿主要包含有機(jī)物和無(wú)機(jī)物兩個(gè)部分,既有天然的有機(jī)生物材料:糯米和羊桃藤汁,也有無(wú)機(jī)生物材料石灰和、河砂和黏土等,其中,糯米砂漿作為最重要的砌體灌縫材料其主要材料未糯米漿和石灰,下面就糯米砂漿的應(yīng)用步驟及注意事項(xiàng)進(jìn)行研究。

3.1 熬粥

在制作糯米砂漿時(shí),首先應(yīng)熬制糯米漿,糯米應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)糯米為原料,按固定的比例熬制糯米漿,并時(shí)刻注意糯米漿的糊化情況,控制好糯米漿的含水量和溫度。在熬制過(guò)程中,應(yīng)時(shí)刻注意糯米漿有無(wú)糊化現(xiàn)象,水分應(yīng)不低于 63%,溫度不應(yīng)過(guò)高,。據(jù)研究表面,當(dāng)糯米漿中存在大量水分時(shí),在加熱時(shí)容易使糯米淀粉顆粒結(jié)晶結(jié)構(gòu)受到破壞,而當(dāng)糯米漿中水分含量較低,則膨脹力有限。糯米漿中的淀粉顆粒在通常的溫度下難以完全糊化。當(dāng)溫度升高時(shí),淀粉顆粒的流動(dòng)性增加,結(jié)晶區(qū)也可以被熔融,同時(shí)表現(xiàn)出常見的黏彈性性狀。因此,在應(yīng)用過(guò)程中,應(yīng)合理控制含糯米漿的含水量和溫度,以便于使糯米淀粉充分糊化,這也是糯米-石灰砂漿有機(jī)/無(wú)機(jī)復(fù)合結(jié)構(gòu)形成的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。一般來(lái)說(shuō),糯米的熬制比例以100斤水加5斤糯米為宜,第一次熬制時(shí)長(zhǎng)約為5個(gè)小時(shí),其后的熬制需要約3個(gè)小時(shí)左右,熬制的時(shí)間足夠長(zhǎng),能夠使糯米漿充分糊化,從而具有十分優(yōu)異的粘性。

3.2 摻入石灰

當(dāng)糯米漿熬制完成后停放半個(gè)小時(shí)后,即可按1:1的比例摻入石灰,摻入石灰時(shí),應(yīng)注意石灰水化反應(yīng)時(shí)放熱量大的特點(diǎn),應(yīng)通過(guò)控制石灰的水化放熱速率,延長(zhǎng)石灰與糯米漿的冷卻時(shí)間,使石灰與糯米漿充分融合,期間可添加一些添加劑或改變系統(tǒng)溫度用以輔助調(diào)節(jié)反應(yīng)速率。針對(duì)石灰水化過(guò)程需要大量水的特點(diǎn),可以適當(dāng)調(diào)整糯米漿的含水量,從而優(yōu)化糯米-石灰砂漿的復(fù)合結(jié)構(gòu)。此外,還應(yīng)注意糯米漿失水時(shí)會(huì)發(fā)生收縮,而石灰會(huì)發(fā)生膨脹,二者可以實(shí)現(xiàn)有效的補(bǔ)償,此時(shí)不應(yīng)摻入過(guò)量的的石灰,以免在使用過(guò)程中產(chǎn)生過(guò)度膨脹,容易對(duì)古城墻修復(fù)產(chǎn)生不良后果,因此,有必要摻入適當(dāng)?shù)氖嘁钥刂剖宜瘯r(shí)的膨脹值。

3.3 糯米灰漿的使用

在灰漿配比得當(dāng)后,為避免灰漿凝固,當(dāng)溫度適宜時(shí)應(yīng)立即砌磚使用,砌磚時(shí)應(yīng)穿戴手套以免粘連、迸濺到工人身上。在使用過(guò)程中,灰漿應(yīng)涂抹均勻,減少磚與磚之間的空隙,提高古城墻的防滲性能。修復(fù)古城墻使用的磚體應(yīng)選用與古城墻顏色一致的青磚,確保修復(fù)的美觀度。在砌磚完成后,由于糯米灰漿的凝固時(shí)間較長(zhǎng),約15天才能變硬,而完全鈣化則需要一到兩年時(shí)間,在這期間應(yīng)注意防護(hù),以免出現(xiàn)因人為或環(huán)境因素導(dǎo)致的二次損害,從而保障古城墻修復(fù)質(zhì)量。

4 結(jié)語(yǔ)

雖然,隨著近代水泥的引進(jìn),以糯米灰漿為代表的傳統(tǒng)灰漿淡出了歷史舞臺(tái),由于工藝繁雜、固化速度緩慢等原因,糯米灰漿已經(jīng)難以適應(yīng)現(xiàn)代化建設(shè)的要求,但在古建筑修復(fù)領(lǐng)域,現(xiàn)代水泥的析鹽、壽命問(wèn)題以及與古城墻的本體不相融的問(wèn)題未能得倒有效的解決,因此,糯米灰漿以其優(yōu)異的性能在古建筑修復(fù)領(lǐng)域占有十分重要的地位,我們應(yīng)加強(qiáng)以糯米為代表的傳統(tǒng)灰漿的研究,充分發(fā)掘傳統(tǒng)灰漿的應(yīng)用優(yōu)勢(shì),從而提高古建筑修復(fù)水平,使古建筑這一傳統(tǒng)文化的載體長(zhǎng)久保留下去。

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