糯米灰浆在古建筑修复中的应用

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1、糯米灰浆在古建筑修复中的应用在中国古代大量使用的砌筑胶结材料为石灰灰浆。现在人们在针对古建筑的修复保护工作时，经常轻率地放弃传统砌筑灰浆，喜欢采用无机胶凝材料的石灰砂浆、混合砂浆、水泥砂浆和有机胶凝材料的环氧树脂等现代材料，本身可能就违背了古建筑保护中“不改变原状”，以及传统材料、传统工艺和传统形制“三个相一致”的原则。如浙江宁波的唐代天封塔，原来的外形古朴美观，但在上世纪五十年代修缮外部时，使用了大量的水泥包砌，失去其历史气息，成为了一座现代的水泥塔。　　　　这是一种典型的“保护性的破坏”案例。　　　　修缮是以旧补旧，修旧像旧，以原物为基础进行修葺。修缮古建

2、筑是对一种建筑文化的尊重，对社会文化的传承，是对一种社会现象重新记忆和发扬。所以在古建筑修复中需考虑以下因素：（1）古建筑的价值在于其历史原貌，大量的使用现代胶凝材料，本身就是对其艺术性的破坏。（2）从历史记载和现存实物的效果来看，中国的传统灰浆技术能够保证古建筑的坚固性，现代胶凝材料如水泥，硬化快，强度大、孔隙率低、与古建筑文物本身的不兼容性、在使用中常常会引入可溶性盐等问题，并不适宜用于文化遗产保护领域，逐渐被文物保护工所认识。（3）水泥等现代胶凝材料用于古建筑修复还可能引起严重的后果。首先，水泥砂浆的强度一般较大，透气性很差，易加速古建筑中砖石风化和损坏

3、。同时，水泥和砌块的粘接力非常强，一旦结合很难分开，显然不利于后续的保护和修缮工作。其次，从抗渗性的角度来看，水泥砂浆固化过程中干燥收缩将会引起建筑结构内部空洞，而传统灰浆由于石灰粉的膨胀作用，这些空洞将会被填满，古建筑的防渗性会得到提高。　　　　为了确定传统的糯米灰浆能否修复古建筑，浙江大学文物保护与鉴定中心张秉坚教授制备出不同量糯米配制的石灰灰浆，测试了糯米石灰灰浆的性能并结合建模发现，糯米灰浆具有更稳定的物理特性，有较高和可控的机械强度，同时更具备兼容性，这让它成为了古代土木工程的合适修复灰浆。他们得出结论，糯米灰浆作为一种粘接和填充砖、石块和其他建筑材

4、料缝隙的胶凝材料，依然是修复古建筑现有的最好材料。这一结论也发表在美国化学会（ACS）的著名《化学研究评述》　　　　中。　　　　1　糯米灰浆科学性的现代研究1.1　糯米灰浆能长期保存的机理目前，国内外对糯米浆三合土的研究采用的方法有多种，分别为FT-IR，XRD，SEM、淀粉-碘测试等技术。浙江大学文物保护材料实验室对西安明代城墙、南京明代城墙等处砖石砌缝中的灰浆样品进行热重和红外光谱等方法分析，发现其中都存在糯米成分。　　　　糯米是一种天然多糖物质，自然条件下极易腐败。杨富巍认为，灰浆中掺入的糯米浆历经千年而不腐败和糯米灰浆的制造和固化过程有关。在糯米灰浆的

5、固化过程中，石灰发生了如下变化：（1）　　　　　（2）　　　　　（3）　　　　反应（1）为生石灰的水化反应，亦称石灰的消化或熟化，过程中产生的活性氧会对细菌产生极强的杀灭作用。反应（2）　　　　中，Ca(OH)2电离产生大量OH-，使溶液呈强碱性而杀灭细菌。在反应（3）中，糯米灰浆依靠干燥结晶及碳化作用而硬化，氢氧化钙和空气中的二氧化碳反应生成方解石晶型的碳酸钙。反应（3）和（2）同时进行，随着表面硬度的增大，阻挡了CO2的渗入，就使得灰浆内部氢氧化钙的电离反应一直存在，可以抑制细菌生长，保持糯米浆新鲜。　　　　淀粉是葡萄糖分子聚合而成的，它是细胞中碳水化合物

6、最普遍的储藏形式。淀粉有直链淀粉（含量约20%）和支链淀粉（含量约80%）两类。前者为无分支的螺旋结构；后者以24~30个葡萄糖残基以α-1，4-糖苷键首尾相连而成，在支链处为α-1，6-糖苷键。糯米的主要成分为支链淀粉。直链淀粉遇碘会显蓝色，支链淀粉遇碘呈紫红色，李广燕，张云升等研究了几处古城墙泥灰类粘结材料，在对材料做碘-淀粉试验时，发现4组带表样中都含有未降解的糯米支链淀粉成分。　　　　1.2　糯米浆加入石灰浆中的科学意义为了验证糯米浆的加入是否能够提高灰浆性能，很多科学工做了大量的工作。　　　　（1）糯米浆对石灰的碳酸化反应有调控作用。　　　　浙江大学

7、文物保护材料实验室发现在糯米浆的参与下，石灰中加入3%的糯米浆以后，抗压强度提高了30倍，表面硬度提高了2.5倍，耐水浸泡性大于68天以上，通过扫描电镜发现Ca(OH)2反应生成的碳酸钙是纳米尺度的方解石晶型的细小颗粒，比不加糯米浆的结果要细小和致密得多。　　　　（2）糯米浆和生成的碳酸钙颗粒之间有协同作用。　　　　中国科学技术大学郭晓辉通过聚合物控制模拟生物矿化研究发现，水溶性功能聚合物和表面活性剂等有机添加剂对无机晶体晶化提供了模板，同时发现在复杂无机结构形成过程中有机-无机材料有相互协同作用。　　　　浙江大学曾余姚等人将糯米浆配成1%-4%的浓度后，再分

8、别与饱和的Ca(OH)2溶液混合并通入