中国文物报2014年8月22日科技版对我课题组的一项（关于糯米灰浆）研究进行了较详细的报道，见网址：http://www.ccrnews.com.cn/digital/details.php?data=2014-08-22&num=7&id=54164

传统工艺科学化的糯米灰浆

------一种传统材料让浙江大学文物保护材料实验室潜心研究六年

张 雯

2010年6月1日，一篇关于中国传统糯米灰浆用于文物建筑修复研究的综述文章发表在美国著名学术期刊《Accounts of Chemical Research》（影响因子20.83）上。该文立刻引起了国外媒体的高度关注。如美国《CNN》、《MSNBC》、《全国广播公司》、《科学新闻网》，英国《每日邮报》、《每日电讯报》等数十家著名媒体相继报道，同时国内《新浪网》、《科学网》、《今日中国》等十多家媒体也转摘和引用报道。

糯米灰浆是中国古代应用最广泛的建筑胶凝材料之一，至少不晚于南北朝时期(公元386~589年), 糯米灰浆就已成为比较成熟的技术。将糯米熬浆掺入陈化的石灰膏中可以增加灰浆的粘结强度、表面硬度、韧性和防渗性，明显提高砖石砌筑物的牢固程度和耐久性。时至今日，许多使用糯米灰浆的古代建筑，例如南京、西安、荆州、开封等地的古城墙，以及钱塘江明清鱼鳞石塘等，虽经百千年的风雨冲刷，仍然非常坚固。事实证明糯米灰浆是性能杰出的建筑胶凝材料。但是近一百多年来，随着近代水泥的引进，工艺繁杂、固化速度缓慢的传统糯米灰浆因难以适应现代建筑工程的要求，已经退出了建筑市场。但是，在古建筑修复领域，水泥的析盐问题、寿命问题、与古建筑本体的不相容问题等，已被一次又一次地证明不适合于古建筑的修复。因此，挖掘古代糯米灰浆的配方、了解其科学机理，以及开展科学化工艺改进就成了文物保护工作者的一大愿望。为此，浙江大学文物保护材料实验室开展了一系列关于糯米灰浆的研究, 本文开头提到的综述文章就是这一系列研究工作的内容之一。系列成果相继发表在《故宫博物院院刊》、《文物保护与考古科学》、《中国科学》（中英文版）、《Thermochimica Acta》、《Journal of Cultural Heritage》、《Construction & Building Materials》、《Archaeometry》等国内外学术期刊上。

在浙江省文物保护科技项目、国家文物局指南针计划项目和国家科技支撑计划项目的连续资助下，浙江大学文物保护材料实验室潜心六年相继开展了：1）糯米灰浆传统工艺的调研和遗存物检测技术研究；2）糯米灰浆科学机理的实验室研究；3）糯米灰浆传统工艺的科学化改进和文物保护应用研究等。一些标志性成果包括：

1.  开发了一套快速检测古代灰浆中淀粉等各种有机添加物的化学分析技术。对从汉代到清代的145处古建筑及遗迹的282个古代灰浆样品进行的分析发现，有63个样品含有淀粉成分，其中城墙16处22个样品、墓葬6处19个样品、水利设施4处7个样品和古塔5处7个样品，它们取至于以黄河和长江流域为主的15个省区；含淀粉样品时代最早的是江苏徐州地区一处东汉墓的灰浆，从年代分布看，宋代和明代呈现糯米灰浆的使用高峰。对于含土灰浆和其他传统有机-无机灰浆实验室也开发了相应的检测方法。

2.  在机理研究方面，实验发现：1）糯米浆对石灰的碳酸化反应有类似于生物矿化模板剂的作用, 约束和调控着碳酸钙结晶颗粒的大小、形貌和结构，比纯石灰浆的颗粒要细小和致密许多，这种细密结构正是糯米灰浆抗压强度和表面硬度较高的微观基础。2) 糯米浆和生成的碳酸钙颗粒之间有协同作用。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, 这是糯米灰浆具有较好韧性和强度的原因。3）糯米灰浆巧妙地利用了石灰的防腐作用。糯米石灰浆的完全碳化是一个长期过程, 在 Ca(OH)₂ 全部转化为 CaCO₃之前, 强碱性环境能抑制和杀灭细菌，防止了糯米成分腐烂。以上研究结果被许多国外媒体称为：“中国科学家发现了长城千年不倒的秘密”。

南京明城墙灰浆的内部结构（5万倍）    不加糯米的普通灰浆的内部结构（5万倍）

模拟的含3%糯米的灰浆内部结构（5万倍） 

3.  传统糯米灰浆配方良莠不齐，为应用于现代文物保护，实验室以古代典型糯米灰浆配方为基础，从石灰原料、糯米种类、填料和添加剂等方面开展了一系列配方优化研究和性能检测。优化配方的传统糯米灰浆已被应用于一些全国重点文物保护单位的维修保护工程中。例如：德清寿昌桥、杭州香积寺石塔、杭州梵天寺石经幢等。相关施工照片见图。

杭州香积寺石塔维修中正使用传统糯米灰浆灌浆

4.  石灰陈化耗时、糯米熬浆繁琐，陈旧的工艺曾是迫使糯米灰浆退出历史舞台的重要缺陷。为适应现代文物保护工程的需求，研制“开包即用”或“开盖即用”的糯米灰浆，使传统糯米灰浆的使用能与现代水泥一样便捷，已成为糯米灰浆重新进入建筑市场必须解决的关键技术问题。为此，浙江大学文物保护材料实验室又进行了大量探索性研究。经过实验室小实验、现场中试实验，目前这一目标已初步实现。

温州市国安寺塔维修现场

2014年5月，在温州市国安寺塔维修工程现场，由浙江大学文物保护材料实验室提供的传统工艺科学化的糯米灰浆产品，15桶“开盖加水搅拌即用”的糯米灰浆被应用于国安寺石塔的勾缝修补，其中使用灰浆量最多的部位是塔顶和出檐。这种灰浆在成分上与传统糯米灰浆无异，但是石灰陈化和糯米熬浆的传统工艺已由科学化的现代工艺预先在工厂中完成。国安寺塔是第七批全国重点文物保护单位，编号7-0992-3-290。维修工程由具有文物保护工程施工一级资质的浙江省临海市古建筑工程公司承担，该工程是《国安寺塔总体保护规划》的重要环节，采用传统工艺科学化的灰浆材料将成为该项维修工程的重要特色。

关于传统糯米灰浆的应用前景，浙江大学文物保护材料实验室负责人张秉坚教授说：使用传统材料修复文物是发展方向。我们除了进一步完善传统工艺科学化的糯米灰浆生产技术和其他传统材料生产技术外，建立适合于传统灰浆的行业检测标准是下一步必须解决的问题，否则相关设计、施工、监理、管理等人员将无据可依。现行建筑领域的砂浆试验标准主要建立在水泥基砂浆基础上，由于传统石灰基灰浆与水泥基砂浆的固化机理不同，需要从检测项目、制样方法、养护条件和测试周期等方面进行科学规范才能真实反映传统灰浆的性能，突显使用原来材料修复原文物的优势。