[摘要] 第一章绪论1 1选题背景及意义中国灰土作为土质材料的一种衍生制品
第一章绪论
1.1选题背景及意义
中国灰土作为土质材料的一种衍生制品，在中国古代建筑上有着广泛的使用，发挥了重要的作用。灰土广义上的概念是指：将熟石灰粉和点土按一定比例均匀梓和，在一定含水率条件下穷实而成的一种建筑材料。清代《宫式石桥做法》一书中对“灰土”作了说明：“灰土即石灰与黄土之混合，或谓三合土”； “灰土按四六掺合，石灰四成，黄土六成”。灰土材料在中国古代建筑上的使用主要包括用作建筑地面和墙体的防水防潮、作为胶结材料、直接用来穷筑墙体等，它在我国古代墓葬、城墙、房屋、壁画、炮台、桥梁、长城等遗址的建造中发挥了相当重要的作用。我国古代各个历史时期的建筑遗址中均有灰土材料的使用。本文重点研究灰土材料在古代穷土建筑遗址中的运用。穷土建筑是一种将土分层进行穷筑的呈层状的建筑结构形式，属于生土建筑的范畴，是我国古代运用最广泛的生土建筑结构形式。如汉长城、西夏陵各单体建筑、明长城各单体建筑、元上都城墙等。
古代城墙、台基往往是穷筑的，其技术历经上千年的不断发展、完善和创新，最终演变为成熟的灰土施工技术。中国最早的穷土墙，见于湖南礼县城头山古城，距今6000年以前，夯窝痕迹清晰可见，以本地河卵石穷锤夯筑而成。距今4800-4400年的龙山文化遗址一山东日照东海峪遗址，高台建筑的台基上发现分层穷土现象，每个层面上都可以看到形状不同的夯窝，也是石头夯打的结果。从商朝到唐代，重要建筑都用夯土做台基和墙壁。如登封王城岗淮阳平凉台龙山遗址、河南偃师二里头早商都城遗址、西周丰京、镐京遗址、汉长安城、秦咸阳城、洛阳城等均为穷土。直至清代，一些重要建筑的地基仍用穷土夯筑。灰土材料在夯土建筑中的运用简单的说有两类，一类是作为穷土建筑的夯筑材料，即对原状土进行深加工，加入石灰和砂子等，使穷土的工程特性得以提升；另一类是作为夯土建筑外包砖、砌石等的勾缝填充物，即胶结材料，如西安城墙、南京城墙外包砖的胶结材料就是灰土。
两类灰土材料不仅用途各异，材料本身的成分、结构、各物质配比等均有所不同，本论文通过文献综述和一些现代分析技术手段，探索古代夯土建筑中的灰土材料，该研究工作的意义主要有：1)有助于了解古代夯土建筑中灰土材料的应用和发展情况；2)目前的文物保护工作要求尽量釆用传统工艺和材料，灰土作为一种历史悠久的古代建筑材料，具有强度高，耐久性好等特点，研究其材料特征及工艺等，可以为相关遗址的保护修复工作提供参考价值；3)对传统灰土材料的探索研究，可以为今天的文物保护提供新的思路。
1.2已有研究成果和相关文献综述
1.2.1古代灰土材料的发展和应用简介
我国使用石灰及石灰基材料的历史很悠久，考古学的证据表明，史前时期我国就有石灰的烧制和使用考古发掘表明，我国新石器时代晚期就已经大量使用“白灰面”建筑涂料，其优点是不仅坚固、美观、卫生，而且有一定的防潮作用。早在仰韶文化晚期，就出现了居住面施石灰质面层的做法，用料可能是畔壳灰或料礓石（黄土中的石灰质结壳），即古籍中所谓“蜃灰”或“垩”—“白土” 河南安阳市鲍家村的居住面，自黄土底层上垫有一层黑色植物灰疼，上面敷光滑坚硬的石灰质面层。黑色“灰层”上敷“白灰面”，证明这是有意处理的，或为碳质防潮层[5]山西苘城县东庄遗址地面做法为，先在地面掘一条约20厘米的浅坑，然后再黄土面上垫以灰白色硬土，表面涂以“白灰面” [6];河南安阳后岗遗址F12室内地面由五层组成，并在表面涂以“白灰面”；陕西西安半坡遗址柱基，回填土中渗入硬灰土（含石灰质材料），对于加固和防潮的功能略有改善陕西扶风县案板遗址仰韶文化晚期“大房子”遗址，地面用黄土与料礓石混合筑成，厚0.1-0. 15米，坚硬平整但不光滑，可能表面另涂有白灰面等材料[9]。龙山文化时期，灰土材料的使用又得到了推广，前期只是在居住面上用白灰粉刷数道，形成一个极薄的白色硬面，大概是由于材料来源不足，此时只有用灰楽的粉刷方法法。
晚期遗址，如河南阴县白营的三十余座房屋基址，绝大多数都抹有白灰面，一般厚度约3毫米。遗址出土且有当时施工和灰的陶罐，里面尚存有石灰膏；并出土施工时所用的烁石抹子，即用于碾压抹灰的砻石[8]。另外，河南安阳市后岗龙山文化遗址中发现盛有白灰渣的土坑五座，编号为H18、H36、H44、H56、H58坑口圆形，口径35-62厘米，深12-40厘米。坑内均满填白灰渣，为石灰过滤后的残渣，估计这些坑就是为过滤而幵掘的。从这里可以发觉当时人们对石灰的使用已有了相当高的认识并在使用前作了相应的技术处理[7]。河南永城县龙山文化晚期遗址，在灰坑中发现业已烧过的石灰若千块，原料为石灰岩。山西夏县东下冯遗址不但出土烧好的熟石灰和未烧透的石灰石，而且发现过滤灰渣的遗址。龙山文化晚期，由于进一步掌握了石灰石烧制石灰的技术，所以当时的住房大量使用白灰膏抹面，抹面部位不仅不限于居住面，而且也用于内壁，如抹出一周白灰面墙裙。
1.3 研究思路及方法 ...................14-16
参考文献 ...................16-19
第二章 实验方案 ...................19-25
2.1 灰土理化性质测定实验................... 19-21
2.2 灰上材料定性定量分析实验 ...................21-25
第三章 统万城遗址灰土材料研究 ...................25-36
3.1 遗址概况 ...................25
3.2 遗址建筑形制和建筑工艺 ...................25-26
3.3 遗址保存现状................... 26
3.4 遗址土样理化性质实验结果 ...................26-29
3.5 土样定性定量分析结果 ...................29-33
3.6 本章小结 ...................33-35
参考文献................... 35-36
第四章 辽上京遗址灰土材料研究 ...................36-48
4.1 遗址概况 ...................36
4.2 遗址建筑形制和建筑工艺 ...................36-37
4.3 遗址保存现状 ...................37-38
4.4 遗址土样理化性质实验结果 ...................38-40
4.5 土样定性定量分析结果 ...................40-45
4.6 本章小结 ...................45-47
参考文献 ...................47-48
第五章 陕西省榆林地区明长城灰土材料研究 ...................48-59
5.1 遗址概况 ...................48
5.2 遗址建筑形制和建筑工艺 ...................48-49
5.3 遗址保存现状 ...................49-50
5.4 遗址土样理化性质实验结果 ...................50-53
5.5 土样定性定量分析结果 ...................53-57
5.6 本章小结 ...................57-58
参考文献 ...................58-59
第六章 白杨沟佛寺遗址灰土材料研究................... 59-68
6.1 遗址概况 ...................59
6.2 遗址建筑形制和建筑工艺 ...................59-61
6.3 遗址保存现状 ...................61
6.4 遗址土样理化性质实验结果 ...................61-63
6.5 土样定性定量分析结果 ...................63-67
6.6 本章小结 ...................67-68
结论
从时间范围来看，在新石器时代晚期就有了灰土材料的应用，以后各个历史时期均有不同程度的应用，且灰土技术不断纯熟。从空间范围来看，我国各地区也均有灰土材料应用的实例。灰土有作为胶结材料的、有作为地面防渗材料的、还有直接作为夯筑材料的，本论文在前期现场调查和文献研究的基础上，重点研究灰土作为夯筑材料这一类，分析该类灰土的理化性质，矿物组成及微观结构。论文结合常规土工试验和一些现代分析技术，对相关遗址所取灰土样品及普通夯土样品进行科学的探索性研究分析，得出了如下结论
1.统万城夯土中加入了石灰，对夯土进行了改性，使得夯土具有优良的理化性能。通过X射线衍射和扫描电镜对统万城遗址夯土与当地生土的分析，认为统万城遗址夯土中加入了石灰对土进行改性，这与文献中统万城“三合土筑城”的说法一致。由于石灰对夯土的改性，再加上统万城遗址建造时的特殊工艺，使得统万城夯土具有较好的理化性能，主要表现在其结构致密，力学强度好，具有一定的耐水侵蚀能力，尤其是其力学强度，较国内其他一些遗址夯土力学强度高很多。
2.由于辽上京遗址皇城夯土中加入了石灰，使得其理化性能优于汉城遗址夯土。辽上京皇城夯土结构致密，崩解速度慢，力学强度高，易溶盐含量低，相比较而言，汉城遗址理化性质就差了很多，通过研究发现，皇城夯土中方解石的含量高达33. 8%,远远高于汉城夯土与当地土壤中方解石的含量，扫描电镜元素分析结果也显示了皇城夯土中较高的钙元素含量，说明辽上京皇城夯土夯筑前在土中加入了石灰对土进行改性，且石灰与土的配比接近三七灰土，而汉城夯土则未发现刻意加入的石灰。
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