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诠释分析古建筑中贝壳灰的物理性质的意义

2020-03-05 905 上传者：管理员

摘要：贝壳灰指的煅烧贝壳等海洋生物所得的一种以氧化钙(CaO)为主要成分的材料。贝壳灰作为常用的建筑凝胶材料和建筑装饰材料在中国古代沿海地区的应用具有悠久的历史。基于此，本文将浙江、广东、福建地区古代建筑物中的贝壳灰作为重点研究对象，全面研究了贝壳灰样品密度和孔隙性质。且展开的相关研究为保护含贝壳灰建筑材料的古建筑和其性能研究提供了科学依据。

关键词：
凝胶材料
古建筑
物理性质
贝壳灰
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石灰是古建筑常用的胶凝材料^[1]，被广泛应用于各类工程^[2]。中国东南沿海一带分布着大量的火山岩，缺少烧制石灰的石灰岩，但是具有丰富的贝壳。贝壳的主要成分为约95%的碳酸钙（CaCO3）和少量壳质素。因此古人就地取材，用贝壳烧制成贝壳灰，熟化后拌以土和砂子制成三合土，用作建筑砌筑材料或胶凝材料，图1展示了中国古代曾经使用贝壳灰作为建筑材料的地区。

图1 中国古代使用贝壳灰的部分地区

贝壳灰在中国东南沿海的应用，可追溯到西周时期。贝壳灰作为建筑胶凝材料，应用非常广泛，包括房屋、水闸、桥梁、宫殿、城墙、炮台等。另外，部分贝壳灰被用作建筑物的附属装饰材料，如浙江宁波的灰雕^[3]，广东潮州的灰塑^[4]等。图2展示了浙江、广东、福建等地用贝壳灰建造的古建筑，其中(a)为浙江温岭的麻糍闸(距今836年)，(b)为浙江绍兴的八字桥(距今763年)，(c)为浙江三门古民居(距今约200年)，(d)为浙江衢州的古城墙(距今约380年)，(e)为浙江台州老屋外墙(距今约200年)，(f)为福建泉州的蔡氏古民居(距今118年)，(g)为广东广州陈家祠灰塑(距今约125年)，(h)为广东潮州开元寺灰塑(距今约1200年)。

图2 部分贝壳灰应用于浙江、福建、广东三省古建筑的实例

目前在建筑行业，贝壳灰已经几乎全部被石灰替代，贝壳灰的烧制也日渐凋零。关于贝壳灰作为建筑材料的相关研究较少^[5]。本文以广东、浙江两省古代建筑物所用的贝壳灰为研究对象，测定不同地区古建筑中的贝壳灰样本的块体密度、干密度和孔隙率等物理性质，服务古建筑的保护和修复。

1、贝壳灰样品物理性质测试

测定取自图2的古建筑中的贝壳灰样品的块体密度、干密度和孔隙率。

块体密度用酒精称量法测量。使用浓度98%的酒精，密度为ρ液=0.798g/cm3。具体步骤：①将贝壳灰样品烘干称重得m0；②将样品浸泡在酒精中至饱和，称得样品的饱和质量为m2；③称量样品在酒精中的质量m1；④计算贝壳灰样品的块体密度ρd=m0×ρ液(/m2-m1)。

颗粒密度用比重瓶法测量。具体步骤：①将样品研磨过200目的筛，烘干后称重得ms；②在比重瓶中加满酒精，称量比重瓶加酒精的质量m1；③在比重瓶重加入5g左右贝壳灰粉末及1/3酒精，摇晃后置于真空干燥机中抽真空；④将酒精加满，称量总质量m2；⑤计算贝壳灰样品的颗粒密度ρs=ms×ρ液(/ms+m1-m2)。

由块体密度及颗粒密度计算样品的孔隙率e=（1-ρd/ρs）×100%。

表1给出了贝壳灰样品块体密度、干密度及孔隙率的测试结果。由表1可知，大多数样品的孔隙率较大，其中温岭麻糍闸所取的贝壳灰样品孔隙率最大。

表1 贝壳灰样品块体密度、干密度及孔隙率

2、结论

贝壳灰作为建筑胶凝材料和建筑装饰材料，在浙江、福建、广州等地应用广泛，历史悠久。根据测试贝壳灰样品的块体密度、干密度及孔隙率的数据结果发现，大多数样品的孔隙率较大。

参考文献：

[1]刘海洋,张智慧.中国古代建筑结构及其建筑材料.建筑工程技术与设计,2016(5):1101.

[2]刘照军,王继英,王文佳,等.中国古建筑石灰灰浆的光谱分析技术.光散射学报,2016,28(1):45-50.

[3]即将湮灭的灰雕,行走在艺术的边缘.搜狐新闻,2018.

[4]康新民.广东地区古建筑灰塑的修复工艺.古建园林技术,2009(1):10-11.

[5]李黎,张中俭,邵明申.中国古代建筑中的蛎灰及其基本性质.中国文物科学研究,2015(1):91-94.

龚婉仪,张中俭,施淑媛,等.古建筑中贝壳灰的物理性质研究[J].建材与装饰,2019,(32):43-44.