近日，浙江大学文物保护材料实验室的一篇论文在建筑工程学国际权威期刊《Journal of Building Engineering》（中科院JCR 1区，影响因子7.144）发表，题为《Variables that contribute to tabia’s high mechanical strength—A study using traditional residential flooring tabia from Zhejiang, China》。
由石灰、粘土和砂混合而成的三合土是中国古代应用最广泛的建筑材料之一。三合土以其优异的机械性能和良好的耐久性被广泛用于城建、墓葬、水利工程以及海防工程等方面。中国古代工匠还创造性地在三合土中加入有机添加物，如糯米浆、桐油、蛋清、植物汁液等来改善其性能，成为一项极具中国特色的发明。
作为联合研究项目，浙江大学艺术与考古学院文物保护材料实验室与浙江省古建院、浙江省考古所联合进行了系列研究。研究目标是：了解“传统三合土强度-材料配比-施工工艺”之间的关系，为采用“原始材料与原始工艺”修复古代三合土遗址提供基本方法和数据。
该文对省古建院送来的浙江省6个区域（江山、兰溪、龙游、衢州、金华、松阳）的11处明清时期的民居三合土地坪样品进行了系统检测。图2为样品的采集地点。
检测表明（图3）三合土样品的抗压强度平均值大于8 MPa的有5处，其弹性模量大于200 MPa，达到普通水泥的强度。为什么它们会有如此高的强度？
针对这一问题，在总结前人工作的基础上，该工作集成了一套综合检测方法，包括用里氏硬度仪测试；密度和孔隙率测量；酸解法和热重法测量钙含量；筛分法和激光粒度仪测量样品中砂和泥的含量和粒径分布；SEM观察微观结构；XRD分析矿物组成；本实验室方法检测三合土中糯米、蛋白质、油脂、糖、血料等有添加机物。
论文结论：通过对浙江省中部明清时期民居三合土样品的的系列检测发现，传统三合土高强度的原因至少有以下四方面： 1) 较高的密度； 2)合适的石灰、砂、粘土比例；3) 恰当的砂粒径级配比例； 4）有水硬性物质C-S-H的生成。
另外：在某些仍为碱性的三合土样品中发现留存有糯米成分，这是否对改善三合土的微结构有影响值得深入研究；在地坪样品的表面发现了蛋清，这表明蛋清可能被用于保护或装饰地坪表面。
该文作者为：张翠松、张秉坚（浙大）、崔彪（省考古所）、卢远征（省古建院）。
古代传统三合土中水硬性物质C-S-H的生成机理和相关工艺的研究工作已经完成，将会在本团队的后续文章中发表。
本实验室相关文章
1. Cuisong Zhang, Bingjian Zhang*, Biao Cui，Variables that Contribute to Tabia’s High Mechanical Strength — A Study Using Traditional Residential Flooring Tabia from Zhejiang, China，Journal of Building Engineering，2023，76：107202
2. Xinxin Wang, Cuisong Zhang, Bingjian Zhang*, Yunan Hu, Juan Wan, JianXiong Zhang. Comprehensive Test of Tabia at The Humen Fort Sites in Guangzhou, China. Journal of Cultural Heritage, 2021, 49: 298-304.
3. Zhang Cuisong (张翠松), Zhang Bingjian*, Cui Biao. What factors contribute to high mechanical strength of tabia? Case study of the tabia from coastal forts sites at Zhejiang, China. Heritage Science ，2020, 8(1):108.
4. Zhang Cuisong (张翠松), Zhang Bingjian*, Cui Biao. High hydrophobic preservation materials can cause damage to tabia relics (高疏水性保存材料会对三合土遗迹的破坏). Progress in Organic Coatings，2020, 145: 105683.
5. Ye Zheng,Hui Zhang, Bingjian Zhang*, Linhai Yue, A new method in detecting the sticky rice component in Chinese traditional tabia ,Archaeometry，2016, 58：218-229.