藍(lán)耀，胡昊，耿啟新，岳閱，沈瓏越

（南京工程學(xué)院建筑工程學(xué)院，江蘇 南京 211100）

1 糯米灰漿的應(yīng)用歷史

糯米灰漿是在灰漿中加入一定量的糯米湯，形成一種具有高粘結(jié)力的灰漿， 是我國(guó)古代應(yīng)用廣泛的建筑粘接材料，有著悠久的應(yīng)用歷史。

根據(jù)考古學(xué)研究，糯米灰漿出現(xiàn)于南北朝，發(fā)展于隋唐，興盛于明清[1]。 在南北朝時(shí)期，人們將糯米、熟石灰及石灰?guī)r混合，制成漿糊，形成超強(qiáng)度的“糯米砂漿”，用于墓葬。 隋唐年間，人們開(kāi)始將糯米灰漿應(yīng)用于橋梁、廟宇、古塔等建筑。 明清時(shí)期，稻米產(chǎn)量突飛猛進(jìn)，糯米灰漿應(yīng)用更加廣泛。

糯米灰漿作為一種復(fù)合膠凝材料， 比純石灰砂漿的強(qiáng)度更大、更具耐水性[2]，它的出現(xiàn)使建筑膠凝材料的粘接性有了質(zhì)的飛躍,代表了我國(guó)古代石灰基粘合劑的最高成就。

2 糯米灰漿的科學(xué)機(jī)理

2.1 固化機(jī)理

研究表明，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。在灰漿固化期間， 糯米漿起到了調(diào)控碳酸鈣結(jié)晶過(guò)程和微結(jié)構(gòu)的作用， 并與生成的方解石晶型碳酸鈣結(jié)合，隨著固化時(shí)間的延長(zhǎng)，糯米灰漿強(qiáng)度不斷提高，直至完全轉(zhuǎn)化為碳酸鈣。糯米灰漿的碳酸鈣顆粒比傳統(tǒng)灰漿更加細(xì)小，糯米漿的調(diào)控作用限制了方解石的結(jié)晶度，使其結(jié)構(gòu)更加致密,同時(shí)糯米淀粉與無(wú)機(jī)物緊密復(fù)合填充，灰漿整體強(qiáng)度大為提高。

2.2 抗腐敗機(jī)理

糯米極易腐敗，但研究發(fā)現(xiàn)，在一些灰漿樣品中至今有著未完全降解的糯米支鏈淀粉成分,這種極易腐敗的物質(zhì)保持百年不腐的奧秘在于其制作及固化過(guò)程中的化學(xué)變化。

在制作過(guò)程中, 生石灰與糯米漿中所含的水分產(chǎn)生消解反應(yīng)生成一定的活性氧， 這種活性氧具有極強(qiáng)的殺菌作用，阻礙了細(xì)菌的滋生。 同時(shí)，灰漿發(fā)生電離反應(yīng)，生成了強(qiáng)堿環(huán)境，在這種環(huán)境下，細(xì)菌難以存活。 在糯米灰漿固化過(guò)程中，糯米灰漿干燥結(jié)晶并因碳化作用而硬化，同時(shí)氫氧化鈣和空氣中的二氧化碳反應(yīng)生成方解石晶型的碳酸鈣，糯米灰漿在強(qiáng)堿性環(huán)境下固化， 內(nèi)部一直維持著無(wú)菌狀態(tài)，在表面硬化后，空氣等外界成分難以進(jìn)入，使糯米灰漿內(nèi)部的電離反應(yīng)一直存在，長(zhǎng)期抑制了細(xì)菌的產(chǎn)生。

3 配比材料及外部因素對(duì)糯米灰漿性能的影響

3.1 外加劑及配比的影響

糯米灰漿不同配比會(huì)影響磚石間表面硬度、抗壓強(qiáng)度、耐凍融性等。通過(guò)SEM 和XRD 分析，發(fā)現(xiàn)纖維能夠提高糯米灰漿的抗壓強(qiáng)度、耐凍融性和收縮性，硫酸鋁能改善糯米灰漿的干燥收縮性，二水石膏對(duì)糯米灰漿抗壓強(qiáng)度和表面硬度有一定的提高。

李祖光等通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，硫酸鋁和明礬可提高糯米灰漿的早期抗壓強(qiáng)度，對(duì)糯米灰漿的收縮率有降低作用，但明礬會(huì)降低糯米灰漿的抗凍融性和耐水性。

趙鵬等研究了傳統(tǒng)灰漿的硬化機(jī)理、產(chǎn)物種類與組織形貌，結(jié)果表明，熟桐油的摻入可提高石灰漿硬化速度，使反應(yīng)物更加密實(shí)，有效降低了土體的滲透系數(shù)，改善了土體的耐久性[3]。

鄭曉平發(fā)現(xiàn)硅酸鹽對(duì)糯米灰漿的抗壓強(qiáng)度、表面硬度、耐凍融性和耐水性均有改善。6%的硅酸鹽糯米灰漿66 d 抗壓強(qiáng)度高達(dá)1.41 MPa，耐凍融性較空白樣品提高了133%,耐水性能提高了43.8%，改性糯米灰漿性能的提高,與水化硅酸鈣的生成有關(guān)[4]。

3.2 骨料大小的影響

胡悅等通過(guò)研究，得出需要將骨料粒徑控制在3 mm 以下,骨料/灰比例控制在 2∶1 以下。 磚顆粒、河砂、石英砂3 種骨料能使糯米灰漿的收縮性和抗凍性得到改善，磚顆粒糯米灰漿的抗凍性較空白樣品提高了125%，優(yōu)于石英砂與河砂。 磚顆粒表面粗糙、多孔、多棱角，與石灰漿界面粘接強(qiáng)度高；此外，由于磚顆粒的火山灰性，可與灰漿中的石灰材料發(fā)生火山灰反應(yīng)， 生成凝膠狀的水化硅酸鈣，提升了灰漿性能。

3.3 溫度及硬化時(shí)間等因素的影響

張起勇發(fā)現(xiàn)了糯米漿溫度在75 ℃～80 ℃時(shí)加固效果較好。 丁嘉翔發(fā)現(xiàn)了相同糯米灰漿粘合齡期28 d 的試件初裂無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度和峰值無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度高[5]。

4 結(jié)語(yǔ)

如今， 糯米灰漿廣泛應(yīng)用于中國(guó)古建筑修復(fù)，我國(guó)學(xué)者針對(duì)糯米灰漿的配比、外加劑、灰漿改性等方面開(kāi)展了一系列研究， 以此提高其部分性能。然而相較于近現(xiàn)代許多性能優(yōu)越的膠凝材料而言，糯米灰漿并不占優(yōu)勢(shì)。糯米灰漿的初期耐水性能較差，屬于氣硬性材料，在水環(huán)境中碳化較為困難，應(yīng)用于氣候潮濕地域時(shí)力學(xué)性能大大降低。 因此，探究如何使糯米灰漿在水環(huán)境中更好地碳化是一個(gè)很好的研究方向。

較水泥等現(xiàn)代膠凝材料而言，糯米灰漿在古建筑修復(fù)上具有著舉足輕重的地位，是做到“修舊如舊”所必需的材料之一。 若能彌補(bǔ)糯米灰漿性能方面的不足，必然會(huì)給中國(guó)古建筑的修復(fù)帶來(lái)積極作用。