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1、没有水泥石灰，古代石头建筑是怎么建起来的？？？众所周知，我们周围的建筑都是石头建成的，而这些石头建成这些建筑离不开水泥和石灰，在没有水泥石灰的古代，那些石头建筑（小至城墙，大至长城）又是怎么建立起来的呢？石灰的出现公元前8世纪古希腊人已用于建筑，中国也在公元前7世纪开始使用石灰。至今石灰仍然是用途广泛的建筑材料。水泥的出现1756年，英国工程师J.斯米顿在研究某些石灰在水中硬化的特性时发现：要获得水硬性石灰，必须采用含有粘土的石灰石来烧制；用于水下建筑的砌筑砂浆，最理想的成分是由水硬性石灰和火山灰配成。这个重要的发现为近代水泥的研制和发展奠定了理论基础
2、。1796年，英国人J.帕克用泥灰岩烧制出了一种水泥，外观呈棕色，很像古罗马时代的石灰和火山灰混合物，命名为罗马水泥。因为它是采用天然泥灰岩作原料，不经配料直接烧制而成的，故又名天然水泥。具有良好的水硬性和快凝特性，特别适用于与水接触的工程。所以说在古代中国人们只有石灰而没有水泥，那么他们又是怎么利用石灰使石头粘合在一起的呢？在这里，我们不得不认识一种新的材料——石灰掺有机物的胶凝材料。1.石灰掺有机物的胶凝材料中国古代建筑胶凝材料发展中一个鲜明的特点是采用石灰掺有机物的胶凝材料，如“石灰－糯米”，“石灰－桐油”，“石灰－血料”，“石灰－白芨”，以及“
3、石灰－糯米－明矾”等。另外，在使用“三合土”时，掺入糯米和血料等有机物。但使用最广的还属糯米灰浆。秦代修筑长城中，就采用糯米汁砌筑砖石。考古发现，南北朝时期的河南邓县的画像砖墙是用含有淀粉的胶凝材料衬砌；河南登封县的少林寺，北宋宣和二年、明代弘治十二年和嘉靖四十年等不同时代的塔，在建造时都采用了掺有淀粉的石灰作胶凝材料。2.糯米灰浆浙江大学文物保护材料实验室在研究石质文物的生物矿化保护材料时发现[石灰中加入3%的糯米浆以后,它的抗压强度提高了30倍,表面硬度提高了2.5倍,耐水浸泡性大于68天以上.进一步的研究发现,糯米浆加入之后灰浆的性能之所以提高,
4、是因为糯米浆至少有如下两个科学作用：1)糯米浆对石灰的碳酸化反应,即反应有调控作用，前面已经提到,糯米是一种多糖,现代科学研究表明,生物多糖类物质往往可以作为生物矿化过程的模板剂,约束和调控无机物离子在结晶过程中形成的结晶颗粒的大小、形貌和结构.例如:杨林等发现,在葡聚糖作为模板参与的碳酸钙矿化过程中生成了菜叶状的文石型碳酸钙晶体,而没有葡聚糖参与时生成的则是多层重叠的块状方解石晶体;张秀英等[65]研究了β-环糊精作为模板剂的矿化体系,发现生成的碳酸钙也是文石型的晶体,不过形貌为奇特的鹿角状;丁唯嘉等，研究了以羧甲基淀粉、醚化淀粉、磷酸酯淀粉作为模板
5、剂的碳酸钙晶体的矿化过程,发现羧甲基淀粉使生成的碳酸钙呈多孔蜂窝状的文石型晶体,醚化淀粉和磷酸酯淀粉则使生成的碳酸钙呈球形的球霰石晶体.浙江大学文物保护材料实验室，直接研究了糯米浆作为碳酸钙矿化过程的模板剂的调控作用,发现在糯米浆的参与下,Ca(OH)2矿化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,这种细密结构正是前面所述的糯米灰浆抗压强度和表面硬度会大大提高的微观解释。2)糯米浆和生成的碳酸钙颗粒之间有协同作用.浙江大学在对灰浆取样和仿制灰浆分析后发现,在固化的糯米灰浆中,糯米浆成分和碳酸钙颗粒分布均匀,它
6、们之间互相包裹,填充密实,形成了有机/无机协同作用的复合结构,这种结构使得糯米灰浆具有较好韧性和强度.类似的,更典型的有机/无机复合结构常见于骨骼、牙齿和贝壳等生物矿化物之中.在人和动物的骨骼和牙齿中,胶原蛋白和羟基磷灰石就是以复合结构方式结合的[68];软体动物的贝壳也是由多糖、蛋白质等有机物和碳酸钙组成的复合物质构成,并由此表现出优异的力学强度和韧性。综上所述,我们有理由相信,在一定程度上,糯米浆参与的生石灰灰浆的硬化过程实际上就是天然生物多糖(糯米浆)参与的碳酸钙的生物矿化过程.在此过程中,糯米浆既起到了调控碳酸钙结晶过程和微结构的作用,同时还与
7、生成的碳酸钙紧密结合,形成了有机物/无机物相互搭配、密实填充的复合结构,这应该就是糯米灰浆强度大、韧性强等优良力学性能的微观基础.3）结论从历史文献和考古证据来看,出现于至少1500年以前(从南北朝算起)的以糯米灰浆为代表的中国传统灰浆确实是我国古代的一项重大发明,它具有耐久性好,自身强度和粘接强度高,韧性强,防渗性好等优良性能.糯米灰浆耐久性好的原因在于石灰成分的防腐作用;糯米灰浆强度高,韧性强等性能则和灰浆固化过程形成的类似生物矿化物的微结构有关;韧性与防渗性则与生成的纳米级碳酸钙和包裹的糯米浆膜之间的无机/有机物的协同作用有关.糯米灰浆的发明和使
8、用使当时建筑物的牢固程度和持久性有了历史性的突破.我国诸多的古代建筑得以存留至今,糯米灰浆功不
