以糯米灰浆为代表的中国传统有机-无机复合灰浆研究进展和新发现

在中国数千年的建筑实践中,已发现许多具有中国特色的创造,其中以糯米灰浆为代表的中国传统有机-无机复合灰浆就是其中的一类。本文综述了自2007年以来相关研究的进展,包括：针对传统灰浆中有机残留物的化学检测和免疫分析技术的创新发展;全国252处古建筑遗址的1149个灰浆样品的检测结果及解读;糯米灰浆和桐油灰浆等传统胶凝材料固化作用机理及效果的实验验证;糯米灰浆研究成果对世界的影响及在世界复合材料历史上的地位;最近在新石器时代“白灰面”中新发现的有机添加物及相关溯源;传统糯米灰浆的改良研究及在文物保护工程中的应用情况等。这一系列的探索性研究不仅可为古建筑保护提供材料和技术,也为弘扬中华文明提供了鲜活的案例。     

北京延庆岔道城明代城墙灰浆失效因素研究

古代砖砌墙体多用灰浆作为黏结材料,其老化失效是墙体损毁的重要原因之一.本文应用红外热成像仪、X-射线荧光分析仪、X-射线衍射仪和离子色谱仪等,分析了北京市延庆地区明代岔道城遗址灰浆及其保存环境状况,通过模拟老化试验探讨了影响其长期保存的主要因素,为此类砖砌墙体保护与维修提供依据.     

缅甸蒲甘佛塔表面灰浆成分研究——以苏拉牟尼佛塔为例

本研究以缅甸蒲甘苏拉牟尼佛塔为研究对象,使用光学显微镜、扫描电镜、能谱分析仪、X射线衍射仪和显微红外光谱仪等科学仪器,对佛塔后期修复灰浆、外墙灰浆和壁画地仗的主要组成成分进行了深入研究。通过有机添加物、钙含量和泥沙质量比试验,详细探究了灰浆的制作工艺。结合试验结果和当地走访调查,揭示了缅甸蒲甘灰塑的传统工艺和材料。研究结果显示,苏拉牟尼佛塔灰浆主要由石灰、砂砾和泥组成,同时含有淀粉和蛋白质等有机添加剂。缅甸蒲甘地区的佛塔灰浆与我国传统的复合灰浆在制作工艺上存在相似之处,但也呈现明显区别。通过对灰浆制作工艺和材料的研究,有助于理解缅甸文化的独特之处,促进跨文化交流,并为佛塔的修复和技术研究提供重要参考资料。     

我国传统镁质石灰初步研究

对我国从明代到民国的建筑灰浆的化学成分、矿物成分等分析发现,部分砌筑及抹灰灰浆为镁质石灰,MgO含量达到5%~26%。特别是取自河北、北京等地长城的传统石灰样品全部为镁质石灰。镁质石灰与钙质石灰比较,具有强度高、吸水率低的特点,从而具有更佳的抗冻融性能。此外,镁质石灰收缩低、易于施工。镁质石灰煅烧需要的温度低于钙质石灰,能耗低。鉴于传统镁质石灰在中国的研究尚为空白,建议系统地开展镁质石灰研究,研究内容包括原材料类型及分布、煅烧温度、消解方式、配比优化等。同时宜研究镁质石灰在严重大气污染下的耐久性及镁质石灰相关建筑遗产的保护修复技术等。     

中国传统灰土灰浆强度增强方法研究

中国传统灰土灰浆中水硬性凝胶材料-水合硅酸钙和水合硅酸铝的形成可以大幅度提高其强度,但在自然条件下生成此类水硬性化合物需要很长时间。本文借鉴现代水泥工艺中利用焙烧黏土材料可提高火山灰活性的原理,从而有效缩短形成水硬性化合物的反应时间,在短时间内大大提高灰浆的强度。以此为出发点,加工制备性能优良的灰浆材料,为传统砌体建筑的保护提供适宜的保护修复材料。     

中国古代砖砌体力学性能研究综述

古代砖砌体建筑由于材料劣化、环境影响,材料特性及力学性能均受到不同程度的影响和损伤,为了保护历史文化的载体,结合古建筑材料获取原始且必要的数据,系统总结了古砖、传统灰浆的制备工艺和材料性能,简要归纳了古砖、传统灰浆和古砖砌体基本力学性能及其测试方法,对比分析了单砖和砌体抗压强度的差异以及古建筑砌体材料力学性能研究现状。并对今后古砌体如弹性模量等力学性能、古砌体材料及结构的损伤机理等的研究提出了展望或建议,可为砖石古建筑的修缮保护提供参考依据。     

传统建筑泥灰类加固材料的性能研究与机理探讨

人们已经发现一些古建筑所使用的传统材料具有较好的加固作用,其耐久性、强度、与建筑本体的和谐、以及与环境的友好等方面都具有突出的优点。但是由于当时科学技术水平的限制,以及天然材料混合物本身的复杂性,这些传统材料的加固机理一直未被人们充分认识。为了利用和发展传统材料的优势并为古建筑和文物保护服务,本工作选择最具中国特色的以石灰等无机材料为基料,以糯米浆和蛋清等天然生物材料为配料的古代建筑灰浆配方和三合土配方,开展了一系列加固性能研究,并且结合现代SEM和XRD分析仪器,对一些典型的样品进行了微观结构和形貌分析。结果发现,这些古代配方具有现代复合材料的某些特点,即通过无机/有机相互协同的效应,达到了较好的加固效果;重要的是发现糯米浆具有一定的生物矿化的模板作用,即糯米浆的生物大分子对碳酸钙的结晶和生长起到了调控作用,使方解石结晶体的大小和形貌具有一定程度的有序性。本研究为传统材料进一步科学地应用于古建筑和石质文物的修复加固提供了新的思路。     

中国传统血料灰浆的应用历史和科学性

血料灰浆是中国古代建筑灰浆的重要代表作之一,体现出浓郁的中国传统工艺特色,反映了当时建筑技术的科技水平.本研究从血料灰浆的科技史入手,综述了传统血料灰浆的应用历史和制备方法,包括在油饰彩画地仗层、油漆地仗层、漆器和桥梁建筑等方面;结合各种现代科技文献评述了古代建筑灰浆中动物血蛋白的检测方法,包括各种物理化学方法和免疫法;阐述了灰浆中动物血的功能,如加气作用、减水作用、防水作用、平整和抗龟裂作用等,探讨了血料灰浆的作用机理.此外,还简述了血料、蛋清、糯米、红糖、桐油等有机添加剂的复配问题.本研究的总体目标是希望以此为基础,进一步加深对血料灰浆科学性和局限性的认识,并通过对血料灰浆的研究和传统工艺的科学化改进,更好地为当今古建筑修缮保护服务.     

清水砖墙无损排盐技术及效果评估—以香港牛棚艺术村PB 570为例

清水砖墙为中国近现代历史建筑最重要的装饰面层,但是几乎所有的清水墙均遭受不同程度的水溶盐危害,其修复过程中,重要的手段之一是在尽最大可能地保留历史材料的前提下排除掉这些盐分.采用离子色谱分析方法,通过对香港牛棚艺术村PB 570标段的排盐前后粘土砖中的水溶盐含量分析、不同批次排演灰浆中水溶盐含量跟踪说明,敷贴灰浆法可以有效地排除大部分盐分.其中溶解性能比较高的Cl-、NO;可以只经过一次处理,其含量就可以由“严重”降低到中等至轻微,而溶解性能比较低的SO4-则需要2～3次的处理.     

传统水硬性灰浆性能的影响因素综述

水硬性灰浆是性能优良的传统建筑材料,其相比于气硬性灰浆,有更好的防水性、透气性、耐冻性、耐盐结晶性和机械强度等,适合作为古建筑的修复材料。本研究对影响传统水硬性灰浆性能的因素进行归纳综述,探讨无机物(胶凝材料、骨料、水)、天然有机物(多糖类、蛋白质类、油脂类)、养护条件等对水硬性灰浆性能的影响。其中,无机物对水硬性灰浆的性能影响一方面取决于胶凝材料的特性,另一方面取决于灰浆中不同无机组分间的比例;在水硬性灰浆中加入多糖类有机物可提高灰浆力学性能,加入蛋白质类有机物可提高防水性和孔隙率,加入油脂类有机物可大幅提升防水性、耐久性;在高相对湿度条件下养护水硬性灰浆可提高其机械强度,而低湿度条件下养护的灰浆则更具耐久性。本研究成果可为认知、揭示传统水硬性灰浆的科学价值,研究、开发新型古建保护修复材料提供参考与启示。