虎门炮台始建可追溯至康熙五十六年（1717年），后经历改扩建。炮台基座全部使用三合土垒筑，初步检测发现部分三合土强度已经超过普通水泥。这些三合土含有哪些成分？为何会有如此好的强度？为探究这些问题，浙江大学文物保护材料实验室与鸦片战争博物馆合作，对虎门炮台旧址中的威远月台、威胜东台、靖远炮台、山顶营炮台、蛇头湾炮台、沙角迎薰门以及广东水师提督署寨墙共七处遗址进行了现场检测和取样分析。

经过一年半的多技术综合分析，最近相关研究成果“中国广东虎门炮台遗址三合土的综合分析”已在国际学术期刊《Journal of Cultural Heritage》（SCI、A＆HCI ，IF2.553)上在线发表。

多技术综合分析包括：力学强度、红外光谱、X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、化学分析、酶联免疫（ELISA）、综合热分析（TG-DSC）等检测，为最大限度提高文物样品利用率，采用了以下检测流程： 

该工作共对虎门炮台旧址的 7处16个遗址点的42个样品进行了检测，取样位置见下图。

检测发现：

     （1） 虎门炮台不同遗址点的三合土组成有较大差别，强度也参差不齐，说明各炮台修建时所用工艺和材料不完全相同。

  （2） 炮台三合土现场硬度和样品强度检测结果表明，以威远炮台为代表的部分三合土的回弹值高于35，抗压强度接近10MPa，弹性模量可达到686MPa，强度超过了现代的普通水泥。这表明当时虎门炮台三合土的制作工艺技术已相当高超。 

    （3） 三合土无机成分检测发现，回弹和抗压强度最好的几个样品（威远炮台三个、靖远炮台和蛇头湾炮台各一个）石灰与泥砂的质量比都在21～34%之间，存在最佳区域；砂的粒径在250～380μm区间，分布较为集中，可能经过人工筛分或选择。

 （4） 化学检测表明，虎门炮台三合土普遍使用了有机添加物，成分包括糯米、蛋白等。酶联免疫（ELISA）检测发现，强度最好的威远炮台样品中含有酪素、明胶和植物胶，次强的山顶营围墙样品和蛇头湾围墙样品中也检测出了明胶和植物胶，说明有机添加物很可能是这些三合土具有良好力学性能的原因之一。

  （5） 扫描电镜（SEM）检测发现，强度最高的几个三合土样品中都含有针状体结构物，再经X衍射分析（XRD）和综合热分析（TG-DSC）检测，可以确定其为水合硅酸钙类化合物（C-S-H），且强度越高的样品针状体越多。推测当时三合土的制备工艺中，可能有促进水硬性成分生成的工艺和措施，值得进一步研究。

该工作为深入研究虎门炮台三合土的作用、制作工艺，以及修复保护材料等提供了基础资料。

论文作者为:王新鑫，张秉坚，胡瑜兰，万娟，张建雄。详细内容可见原文。

全文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S129620742100056X

主要参考文献：

[1]  张秉坚，方世强，李佳佳等著，《中国传统复合灰浆》，中国建材工业出版社，2020年10月，北京，ISBN978-7-5160-2921-3

[2] C. Zhang, B. Zhang, B. Cui, G. Lin, What factors contribute tohigh mechanicalstrength of tabia? Case study of the tabia from coastal fortssites at Zhejiang,China, Herit. Sci. 8 (2020).

[3] K. Zhang, H. Zhang, S. Fang, J. Li, Y. Zheng, B. Zhang, Textualand experimentalstudies on the compositions of traditional chineseorganic-inorganic mortars,Archaeometry 56 (2014) 100–115.