中国古建筑材料中石灰的生产与使用

新石器时,将“木”、“土”、“石”等天然材料作为建筑的基本材料。,是应用最早的胶凝材,古希腊人在公元前8世纪已在建筑中使用石灰。国也在公元前7世纪开始使用石灰。韶文化的半穴居建筑到龙山文化的木骨泥墙建,从夏商周时期的宫式和高台建筑、秦汉时期的砖瓦建筑、明清时期的紫禁城到近代的历史建筑,石灰一直是其中不可或缺,建筑材,。文主要从考古发现及文献资料简要介绍中国古代石灰的使用情况及生产工艺。-I-古遗址中的石灰使用情况经考古发,我国新石器时代的很多遗址中均有光滑且坚硬的“白灰面,如河南郑州的二里岗遗址、陕西宝鸡的斗鸡台遗址；有的甚至还经过烧烤处,如蒙城尉迟寺遗址；有的先用有的先用草筋泥、红烧土铺,而后再用“白灰面”墁,如青海民和县喇家遗址和辽宁建平县喀喇沁河东遗址。些做法除了使地面平整、坚,同时在采光、防潮等功能方面也相应有了改善。南洛阳的王湾遗址新石器时代文化层特别,内含仰韶文化（王湾第一期文化）、仰韶文化向龙山文化的过渡期（王湾第二期文化）和龙山文化（王湾第三期文化）三期。王湾遗址发掘现场其中王湾第一期文化的房基均为地上建,居住面为草拌泥红烧土,表面坚硬龟裂；也有白灰面地,类似三合,十分坚硬平滑。房基F,第一层的硬居住面为石灰,厚5cm。湾第二期文化建筑的居住面以白灰面居多。仰韶文化时期就已经开始使用石灰了。,白灰面的第一次发现却是在安阳后冈遗址。931,著名考古学家梁思永先生在安阳后冈遗址（公元前4000年～公元前1100年）首次发现了一层白色石灰状物,因不确定其名称和用途临时称其为“白灰面”。冈遗址是一处龙山时期的大型村落遗,该遗址中抹白灰面的房址有31,白灰面厚2~6m,层次均,表面光滑。些白灰面不仅抹在居住面上、墙上、门道,而且还抹在窖穴的周壁和底,有的还抹在柱洞壁上；施用白灰面不仅光滑美,更重要的是可以防,如F11和F12。外在一个窖穴（H8）中遗存有未烧透的石灰,在这些石灰石上还沾着石灰渣。址F1,木骨垛泥,居住面为一层白灰,保存较好。发掘图如下：
△后冈遗址的房址F11房址F1,土坯,室内有五层白灰面。墙内外皆抹以细黄,在内墙上还抹一层草拌,并在其上抹白灰面。建过程,曾多次粉刷墙,因而墙面上留下了多层草拌泥和白灰,发掘现状图如下：
△后冈遗址的房址F12在龙山时期人工烧制石灰技术的发,土坯等新型建筑材料的出,白灰面防潮设施的广泛使,是房屋建筑技术较仰韶文化时期的一大进步。放射性碳十四测,后冈遗址的这些白灰面是人工烧制过的天然石灰岩的形成,与今天人工烧制的石灰已无本质区别。△后冈遗址山西襄汾县陶寺遗址（公元前2300年～公元前1900年）为龙山文化时期的遗,使用XRF、ICP-AES和ICP-MS等技术对该遗址的白灰面分析发,陶寺遗址的白灰面主要成分为碳酸,原料来源主要在当,而且是通过石灰石烧制而来的。,我国古代先民在4000多年前已掌握烧石灰的技,并将石灰用作建筑材料。陶寺遗址喇家遗址（公元前2200年～公元前1600年）为齐家文,该遗址是具有宽大环壕的大型聚落遗,在聚落内分布有密集的白灰面房址。的地面和四壁均有白灰面遗,先敷一层厚约3cm的黄土草拌,后抹厚约0.3~0.7cm的白灰面。以上考古遗址的发掘可以发,石灰从仰韶文化时期开始出,由人工烧制的石灰石而产,到后来的龙山文化、齐家文化等石灰在建筑中的应用越来越,而且在不同地区均有应用。春秋战国时,开始有关于石灰在建筑中使用的文献记载。左转》中曾有“成公二年（即公元前589年）八,宋文公,始厚,用蜃灰”的记载。时大蛤称,而蜃会则是一种水生物大蛤的外壳（其成分主要是碳酸钙）烧制而成的石灰质材料。表明贝壳石煅烧成的石,在我国春秋战国之时已被广泛认,且利用石灰极易吸收水分的特,将其用于防潮。后汉书·杨璇传》记载：“特制马车数十,以排囊盛石灰于车,既与贼,乃顺风鼓,贼不得,遂败。说明汉代的石灰产量已相当大了。北望都二号汉墓（公元182年）的砖砌体使用石灰胶,砖拱券用石灰浆灌,墓的内壁及券面都粉刷了石灰面,表明此时的石灰技术已经成熟。II-石灰的生产明代文学家于谦在诗作《石灰吟》,对石灰的锻炼过程进行了诗意化、象征化的描述：千锤万凿出深,烈火焚烧若等闲。骨碎身浑不,要留清白在人间。过真正从石灰的生产技术上进行描述,是明代的《天工开物,它从原料的选择、煅烧燃料及消化方式等对石灰的制作工艺进行了详细记载：凡石,经火梵炼为用。之,入水永劫不坏。舟,亿万垣,窒隙防,是必由之。内,土中必生可燔,石以青色为,黄白次之。必掩土内二三,掘取受,土面见风者不用。火,煤炭居十,薪炭居十一。取煤炭泥和做成,每煤饼一,垒石一,铺薪其,灼火燔之。者曰矿,最恶者曰窑滓灰。力到,烧酥石,置于风,久自吹化成粉。者以水沃,亦自解散。要注意即石灰石。石必定在土内二三尺的说法不确切。界石灰岩裸露或形成秃山的很,露出地面常形成“石林地貌”。这,石灰岩也大都延伸入地,而不只限于“土内二三尺”。段文字大意是说：可燔石即为石灰,主要含碳酸,其中青色的质量较,黄白色的含有粘土、矿物质等杂质。石灰的燃,煤炭占十分之,柴炭占十分之一。把煤掺泥做成煤,然后一层煤饼一层石相间堆,底下铺柴引燃煅烧。足,石头变,放在空气中会慢慢风化成粉。时灌上,也会自己散开。据已有的考古发,隋唐时期就已出现煅烧石灰石的石灰,不过确切是从何时开始出现的石灰,还有待进一步考古资料证明。南巩义发现一批隋唐时期的窑,其形制大小均不同于常见的馒头窑和瓷,而且窑炉内紧密填充青石块和白灰而不见一片瓷,故而推之为石灰窑。山西的石灰窑遗址当大宗的煤炭作为石灰煅烧燃料,石灰成本降低,明代以后砖墙砌体全部使用石灰,开始了大量使用石灰的时代。III-反应机理以石灰石为原,经高温煅烧后得到氧化,即为生石灰：生石灰十分活,吸湿性,与水消化生成氢氧化,即为熟石灰：熟石灰通过吸收空气中的二氧化碳进行硬,成为碳酸钙：这一反应即为石灰的硬化机,这使得石灰不仅可以作为砖石间的砌筑材,而且可以用外墙的粉刷材,在古代广泛应用于土木工,使得三合土和夯土技术逐步发展。△石灰的生产流程