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古建材料之谜:三合土、夯土墙与糯米灰浆

时间:2021-08-20  来源:中国夯土网  作者:

明代《凤凰台记事》:

筑京城,用石灰秫粥锢其外,上时出阅视。

这里讲到,修筑南京城墙,将石灰、高粱粥混合,来增加砌筑效果,明太祖朱元璋还来巡视。"秫"有两种意思,一是高粱,另一是"稷之黏者也"。无论哪种意思,由其黏性实现胶凝是肯定的。

揭秘中国古建筑:独有的“胶凝技术”推进建造变革

▲南京狮子山仪凤门段城墙

明代科技工艺著作《天工开物》,记载南京民间使用糯米的方法:

凡石灰经火焚炼为用……用以襄墓及贮水池,则灰一分,入河砂、黄土三分,用糯米粳、杨桃藤汁和匀,轻筑坚固,永不隳坏,名曰三和土。

显然,为追求强固,除了糯米汁外,民间还加入杨桃藤汁,来增强"三和土"性能。

糯米浆作为胶凝材料的有效性,还可以从南京明代徐俌夫妇墓得到验证,它采用糯米灰浆筑造。1978年挖掘时,推土机对该墓无能为力,用上许多钢钎和铁锹,结果还搞坏不少工具。

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▲裸露的砖石墙及凝固的灰浆

后期南京城墙,还加入桐油,在防水抗渗方面更胜一筹。总之,城墙建造使用糯米灰浆,实现历久弥硬、其坚如铁的效果,令古代建筑不仅实用美观,而且持久耐用。

除了明长城、明代南京城墙以及各地民居,比较知名的如少林寺塔林,其历代墓塔建造,均采用石灰加糯米汁的材料。

▲少林寺塔林

就福建土楼夯土墙而言,掺入糯米浆的三合土属于特殊的有机-无机合成材料,无机成分是碳酸钙,有机成分是支链淀粉。据三合土掺入糯米浆前后实验对比,二者结合后物理特性更稳定,机械强度更大,兼容性更高。

从物化反应看,材料中淀粉充当抑制剂与粘合剂,一方面消解钙质沉淀物增长,另一方面形成紧密微观结构,这种恰到好处的微妙级配组合,正是造成建筑墙体强度大增的合理因素。

广泛存在于稻米和其他淀粉食物中的多糖复杂碳水化合物——支链淀粉的神奇之处,还可见于过去春节人们贴对联使用浆糊,用面粉或粳米熬制糊糊,将对联粘贴于门框。糯米灰浆是媲美水泥的古代高级胶凝材料,堪称中国古代的有机"水泥",推动着光辉灿烂的土木建筑进程。

虽然古人并没有明确的实验数据,但糯米浆作为胶凝材料在古代确实极其适用,这才使糯米灰浆成为"世界上较早使用有机和无机原料制成的优良复合灰浆",比纯石灰砂浆的强度更高。甚至在今天,它作为中国古代独有的重大发明,仍被用来修复古建筑。

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▲古城墙及城门楼

建筑的方方面面是人们发明创造的结果,从白灰面到黄泥浆,再到三合土、糯米灰浆,最后以广泛采用的石灰与糯米浆有机结合胜出,仅此一项,便突破藩篱,推动变革,贡献于中国土木建造悠久而辉煌的历史。

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