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新石器时代,将“木”、“土”、“石”等天然材料作为建筑的基本材料。 石灰,是应用很早的胶凝材料,古希腊人在公元前8世纪已在建筑中使用石灰。 也在公元前7世纪开始使用石灰。从仰韶文化的半穴居建筑到龙山文化的木骨泥墙建筑,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等,石灰一直是其中不可或缺的建筑材料。 本文主要从考古发现及文献资料简要介绍古代石灰的使用情况及生产工艺。 仰韶文化的半穴居建筑夏商周时期的宫式和高台建筑宋代的寿县城墙明代的十三陵。
一、遗址中的石灰使用情况
经考古发现,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理,如蒙城尉迟寺遗址;
有的先用有的先用草筋泥、红烧土铺平,而后再用“白灰面”墁平,如青海民和县喇家遗址和辽宁建平县喀喇沁河东遗址。
这些做法除了使地面平整、坚固,同时在采光、防潮等功能方面也相应有了改善。
1931年,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)发现了一层白色石灰状物质,因不确定其名称和用途临时称其为“白灰面”。
梁思永(1904 - 1954),梁启超次子,..研究院院士。图为梁思永与梁思成在河南安阳发掘现场合影
后冈遗址是一处龙山时期的大型村落遗址,该遗址中抹白灰面的房址有31座,白灰面厚2~6mm,层次均匀,表面光滑。
这些白灰面不仅抹在居住面上、墙上、门道内,而且还抹在窖穴的周壁和底部,有的还抹在柱洞壁上;施用白灰面不仅光滑美观,更重要的是可以防潮。
另外在一个窖穴(H8)中遗存有未烧透的石灰石,在这些石灰石上还沾着石灰渣。
根据已有的考古发现,隋唐时期就已出现煅烧石灰石的石灰窑,不过确切是从何时开始出现的石灰窑,还有待进一步考古资料证明。如河南巩义发现一批隋唐时期的窑炉,其形制大小均不同于常见的馒头窑和瓷窑,而且窑炉内紧密填充青石块和白灰而不见一片瓷片,故而推之为石灰窑。
河南巩义三座唐初石灰窑。文物报山西的石灰窑遗址生石灰消化按照加水量不同可分为两种方式,加水量多时可消化成消石灰浆加水量少时可消化为消石灰粉
当大宗的煤炭作为石灰煅烧燃料时,石灰成本降低。因此,明代以后砖墙砌体使用石灰浆,开始了使用石灰的时代。
以石灰石为原料,经高温煅烧后得到氧化钙,即为生石灰:
生石灰十分活跃,吸湿性强,与水消化生成氢氧化钙,即为熟石灰:
熟石灰通过吸收空气中的二氧化碳进行硬化,成为碳酸钙:
这一反应即为石灰的硬化机理,这使得石灰不仅可以作为砖石间的砌筑材料,而且可以用外墙的粉刷材料,在古代广泛应用于土木工程,使得三合土和夯土技术逐步发展。