古代沒有水泥,長城等大型建築是怎樣建起來的?

本文來源:中國水泥備件網(微信id:cement_365)

古代沒有水泥,石頭建築是怎麼建起來的?
孟姜女哭倒長城的傳說,兩千年來家喻戶曉。但如果孟姜女晚生幾個世紀,就算她有神力相助,恐怕也「哭」不倒長城了——魏晉以來「糯米灰漿」技術的使用,使長城這樣的重點建築固若金湯。

明長城部分地段使用糯米灰漿黏合磚塊,歷經600餘年依然保持牢固。

從黃泥漿到糯米漿

提起中國古代建築,或許你會想到複雜精巧的木結構,久經考驗的秦磚漢瓦,以及低調而頑強的夯土牆。其實,除了少數巧奪天工的神作,絕大部分建築還需要另一樣東西——黏合劑。有了它的加入,各種建材才能緊密結合為一個整體,組成一座堅固的建築。

考古發現表明,大陸商代以前使用的建築黏合劑,主要是拌上草的黃泥漿,從周代開始逐漸被石灰取代。

到公元5世紀的南北朝,又開始流行由石灰、黏土和沙子組成的「三合土」。這三樣東西按一定比例加水混合,就會互相黏合在一起,乾燥後堅固異常。三合土既可當黏合劑用,又能夯實用來直接修築城牆、陵墓等工程,其配方在千餘年間幾經改良,直到20世紀仍在使用。

然而作為黏合劑的三合土,顆粒還是比較粗糙,一定程度上影響了黏合強度。相比之下,古羅馬人利用當地豐富的火山灰,用它跟石灰、沙子加水混合,制成了更加堅固的混凝土。

不過古代中國人也有一個秘密武器:糯米。

糯米是糯稻的籽粒,早在先秦時期便已是中國南方的重要糧食,北方稱為「江米」。與普通稻米不同,糯米煮熟後會變成特別黏糊糊的一團,再脫水乾燥後又變得硬邦邦。或許有人正是從中得到了靈感,將糯米引入了建築業。

糯米是糯稻的籽實,所含澱粉中大約80%都是黏性很強的「支鏈澱粉」,使其具有軟爛黏滑的口感。實際上,糯稻並非一個獨立種系,而是粳稻、秈稻的黏性變種。

從柔變剛,澱粉有力量

變身有機建材的糯米,扮演的是「黏合劑中的黏合劑」。工匠們將糯米煮爛後,把漿汁倒入三合土和勻,制成灰漿。待其乾燥後,比純粹用水混合的三合土灰漿強度更大、韌性更好,還具備優良的防水性能。

用糯米灰漿黏合的磚石建築,往往結實耐久,堅固異常。泉州建於唐宋時期的多座古塔、古橋,挺過了7.5級大地震;建於明代的南京、西安、荊州古城牆,歷經600餘年仍巍然挺立;明代南京徐埔夫婦墓1978年被發掘時,鐵鏟、鋼釬、推土機、挖掘機都很難破開墓室……可是我們吃粽子的時候,沒發現糯米的黏性這麼彪悍啊?

借助現代科研手段,科學家近年終於破解了糯米灰漿的奧秘。糯米的黏性,來自它們的主要成分——支鏈澱粉。在跟石灰混合的時候,支鏈澱粉會與其中的碳酸鈣發生「生物礦化」,有機的澱粉與無機的石灰相互包裹、填充,形成了密實的微結構,兼具強度和韌性。同時石灰的防腐作用也能抑制澱粉腐敗,使灰漿保持耐久。

米漿蓋房,好貨不便宜

宋元之後,糯米灰漿的使用愈發成熟。鼎鼎大名的北京故宮、明長城、承德避暑山莊、清東西陵、錢塘江海塘等明清工程,建造中都使用了糯米汁液與三合土調拌而成的灰漿來黏合磚石,數百年來仍大致保持完好。

福建土樓以堅實耐久而聞名,其中一些建造時就是在三合土中加入糯米漿與蛋清、紅糖等有機黏合劑,和勻後作為砌牆材料,建成後的牆體堅固如水泥。

不過,使用糯米灰漿的建築,也主要限於這類不惜工本的大項目了,普通民房除了福建土樓這樣的另類,很少能用上這種強力材料。就連明成祖遷都後修建的北京城牆,也沒使用糯米灰漿。

在「民以食為天」的中國古代,保證糧食生產以養活眾多人口,一直是社會的頭等大事。

在農業產量有限、又屢受自然災害影響的條件下,不把寶貴的糯米給大家吃卻拿去蓋房,實在太浪費……因此糯米灰漿只能是典型的高檔奢侈品,一直沒能像泥漿、石灰漿一樣得到廣泛使用。

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