中國傳統(tǒng)灰漿的化學(xué)組成特征及粘結(jié)機理研究_2065.pdf

1、灰漿即石灰砂漿，它是由膠凝材料石灰、骨料、水和添加劑按一定的比例配制而成的建筑材料，主要用于建筑砌筑、勾縫、抹面和修飾等。傳統(tǒng)上，把19世紀末水泥普及以前建筑物所用的砂漿稱為古代砂漿、歷史砂漿或傳統(tǒng)砂漿，所以傳統(tǒng)灰漿即是指歷史上使用的以石灰為主要粘結(jié)劑的砂漿。我國早在新石器時代晚期就已開始使用灰漿，在一些經(jīng)濟欠發(fā)達地區(qū)直到今天仍有使用。經(jīng)過幾千年的發(fā)展演變，我國的傳統(tǒng)灰漿技術(shù)在清代才得以完善，特別是中國傳統(tǒng)有機無機復(fù)合灰漿在世界歷史上獨

2、樹一幟，對古建筑的完好保存起了極其重要的作用。然而關(guān)于我國古代灰漿的技術(shù)工藝、材料特征和科學(xué)機理的研究卻相當缺乏，只有寥寥數(shù)文。但是對傳統(tǒng)灰漿的深入了解是我國古建筑保護及開發(fā)古建保護材料的基礎(chǔ)，所以對傳統(tǒng)灰漿材料的科學(xué)分析，以及磚-灰粘結(jié)機理的研究是十分必要的工作。
　　本論文概述了傳統(tǒng)灰漿常用的組成材料，國內(nèi)外對灰漿的研究內(nèi)容、方法和進展，以及我國主要的傳統(tǒng)灰漿類型和常用的有機添加劑。然后在現(xiàn)場考察我國多處古代建筑遺跡，并采集灰

3、漿樣品的基礎(chǔ)上，利用多種科學(xué)儀器和濕化學(xué)分析技術(shù)對傳統(tǒng)灰漿的化學(xué)特征、材料組成和粘結(jié)機理等進行了深入研究。主要包括以下內(nèi)容:
　　鄭州商城建筑遺址出土商代灰土材料的分析研究。利用體視顯微鏡、偏光顯微鏡、掃描電鏡、X射線衍射儀、傅立葉紅外光譜儀、激光粒度分析儀、濕化學(xué)分析等手段分析了鄭州商城建筑遺址夯土材料的傳統(tǒng)工藝、物質(zhì)結(jié)構(gòu)和原料配比等信息。研究發(fā)現(xiàn)鄭州商城遺址出土的灰土材料主要由兩種物質(zhì)構(gòu)成，膠結(jié)物碳酸鈣和石英骨料，兩者質(zhì)量比為

4、1∶2.68。該灰土屬于二元的“三合土”結(jié)構(gòu)，其比例非常接近后來灰、土、砂1∶1∶1的最優(yōu)三合土配比，表明當時施工者在碳酸鈣膠結(jié)材料與石英砂骨料的使用上已經(jīng)具有豐富經(jīng)驗，體現(xiàn)了商代工匠高超建筑技藝。
　　浙江地區(qū)古城墻傳統(tǒng)灰漿材料的分析研究。通過實地調(diào)查浙江地區(qū)多座古代城墻遺址，采集灰漿樣品，利用多種儀器分析和化學(xué)分析手段對浙江地區(qū)7處古城墻灰漿樣品進行了分析檢測和研究。結(jié)果表明浙江地區(qū)明代古城墻砌筑時使用的是純“白灰灰漿”，其原

5、料主要是鈣質(zhì)生石灰，個別來自鎂質(zhì)生石灰;其中有4座城墻灰漿添加有糯米成分，說明該地區(qū)在明代往灰漿里添加糯米等有機材料是建筑城墻十分普遍的工藝技術(shù)。同時，也分析了這些砌筑灰漿的其他物化特征，為下一步古城墻本體保護和保護材料的研發(fā)，以及傳統(tǒng)灰漿全國范圍內(nèi)的比較研究提供了科學(xué)依據(jù)。
　　我國明清古城墻砌筑灰漿的分析研究。通過全國范圍內(nèi)實地調(diào)查多座明清時期古城墻遺址，采集灰漿樣品在實驗室進行物化分析。研究發(fā)現(xiàn)中國明清時期的灰漿主要是相對純

6、凈的石灰砂漿，建造古城墻時普遍使用消石灰加糯米汁的灰漿配方，這種有機無機復(fù)合材料能有效提高灰漿的各種機械強度。另外，在19世紀中期的開封古城墻遺址還首次發(fā)現(xiàn)含骨料灰漿，其砂/灰重量比接近1∶1，說明了中國傳統(tǒng)灰漿技術(shù)在清代的成熟與完善。
　　古建筑傳統(tǒng)灰漿與陶磚的相容性和粘結(jié)機理研究。以開封古城的磚-灰砌體為樣品，利用顯微鏡，X射線衍射、熱重、鈣吸附、電導(dǎo)率、納米壓痕等多種分析方法研究了磚-灰粘結(jié)界面的顯微組織結(jié)構(gòu)、物質(zhì)化學(xué)組分、