新石器時代，將“木”、“土”、“石”等天然材料作為建筑的基本材料。

　　石灰，是應(yīng)用最早的膠凝材料，古希臘人在公元前8世紀(jì)已在建筑中使用石灰。

　　中國也在公元前7世紀(jì)開始使用石灰。從仰韶文化的半穴居建筑到龍山文化的木骨泥墻建筑，從夏商周時期的宮式和高臺建筑、秦漢時期的磚瓦建筑、明清時期的紫禁城到近代的歷史建筑等，石灰一直是其中不可或缺的建筑材料。

　　本文主要從考古發(fā)現(xiàn)及文獻(xiàn)資料簡要介紹中國古代石灰的使用情況及生產(chǎn)工藝。

-I-

古遺址中的石灰使用情況

　　經(jīng)考古發(fā)現(xiàn)，我國新石器時代的很多遺址中均有光滑且堅硬的“白灰面”，如河南鄭州的二里崗遺址、陜西寶雞的斗雞臺遺址；

　　有的甚至還經(jīng)過燒烤處理，如蒙城尉遲寺遺址；

　　有的先用有的先用草筋泥、紅燒土鋪平，而后再用“白灰面”墁平，如青海民和縣喇家遺址和遼寧建平縣喀喇沁河?xùn)|遺址。

　　這些做法除了使地面平整、堅固，同時在采光、防潮等功能方面也相應(yīng)有了改善。

　　河南洛陽的王灣遺址新石器時代文化層特別厚，內(nèi)含仰韶文化（王灣第一期文化）、仰韶文化向龍山文化的過渡期（王灣第二期文化）和龍山文化（王灣第三期文化）三期。

△王灣遺址發(fā)掘現(xiàn)場

　　其中王灣第一期文化的房基均為地上建筑，居住面為草拌泥紅燒土面，表面堅硬龜裂；也有白灰面地坪，類似三合土，十分堅硬平滑。

　　如房基F1，第一層的硬居住面為石灰質(zhì)，厚5cm。

　　王灣第二期文化建筑的居住面以白灰面居多。即從仰韶文化時期就已經(jīng)開始使用石灰了。

　　然而，白灰面的第一次發(fā)現(xiàn)卻是在安陽后岡遺址。

　　1931年，著名考古學(xué)家梁思永先生在安陽后岡遺址（公元前4000年～公元前1100年）首次發(fā)現(xiàn)了一層白色石灰狀物質(zhì)，因不確定其名稱和用途臨時稱其為“白灰面”。

　　后岡遺址是一處龍山時期的大型村落遺址，該遺址中抹白灰面的房址有31座，白灰面厚2~6mm，層次均勻，表面光滑。

　　這些白灰面不僅抹在居住面上、墻上、門道內(nèi)，而且還抹在窖穴的周壁和底部，有的還抹在柱洞壁上；施用白灰面不僅光滑美觀，更重要的是可以防潮，如F11和F12。

　　另外在一個窖穴（H8）中遺存有未燒透的石灰石，在這些石灰石上還沾著石灰渣。

　　房址F11，木骨垛泥墻，居住面為一層白灰面，保存較好。考古發(fā)掘圖如下：

△后岡遺址的房址F11

　　房址F12，土坯墻，室內(nèi)有五層白灰面。土坯墻內(nèi)外皆抹以細(xì)黃泥，在內(nèi)墻上還抹一層草拌泥，并在其上抹白灰面。在修建過程中，曾多次粉刷墻面，因而墻面上留下了多層草拌泥和白灰面，發(fā)掘現(xiàn)狀圖如下：

△后岡遺址的房址F12

　　在龍山時期人工燒制石灰技術(shù)的發(fā)明，土坯等新型建筑材料的出現(xiàn)，白灰面防潮設(shè)施的廣泛使用，是房屋建筑技術(shù)較仰韶文化時期的一大進(jìn)步。

　　經(jīng)放射性碳十四測定，后岡遺址的這些白灰面是人工燒制過的天然石灰?guī)r的形成品，與今天人工燒制的石灰已無本質(zhì)區(qū)別。

△后岡遺址

　　山西襄汾縣陶寺遺址（公元前2300年～公元前1900年）為龍山文化時期的遺址，使用XRF、ICP-AES和ICP-MS等技術(shù)對該遺址的白灰面分析發(fā)現(xiàn)，陶寺遺址的白灰面主要成分為碳酸鈣，原料來源主要在當(dāng)?shù)兀沂峭ㄟ^石灰石燒制而來的。

　　因此，我國古代先民在4000多年前已掌握燒石灰的技術(shù)，并將石灰用作建筑材料。

△陶寺遺址

　　喇家遺址（公元前2200年～公元前1600年）為齊家文化，該遺址是具有寬大環(huán)壕的大型聚落遺址，在聚落內(nèi)分布有密集的白灰面房址。房址的地面和四壁均有白灰面遺跡，先敷一層厚約3cm的黃土草拌泥，后抹厚約0.3~0.7cm的白灰面。

　　從以上考古遺址的發(fā)掘可以發(fā)現(xiàn)，石灰從仰韶文化時期開始出現(xiàn)，由人工燒制的石灰石而產(chǎn)生，到后來的龍山文化、齊家文化等石灰在建筑中的應(yīng)用越來越多，而且在不同地區(qū)均有應(yīng)用。

　　到春秋戰(zhàn)國時期，開始有關(guān)于石灰在建筑中使用的文獻(xiàn)記載。

　　《左轉(zhuǎn)》中曾有“成公二年（即公元前589年）八月，宋文公卒，始厚葬，用蜃灰”的記載。

　　古時大蛤稱蜃，而蜃會則是一種水生物大蛤的外殼（其成分主要是碳酸鈣）燒制而成的石灰質(zhì)材料。

　　這表明貝殼石煅燒成的石灰，在我國春秋戰(zhàn)國之時已被廣泛認(rèn)識，且利用石灰極易吸收水分的特點，將其用于防潮。

　　《后漢書·楊璇傳》記載：“特制馬車數(shù)十乘，以排囊盛石灰于車上，既與賊站，乃順風(fēng)鼓灰，賊不得視，遂敗。”這說明漢代的石灰產(chǎn)量已相當(dāng)大了。

　　河北望都二號漢墓（公元182年）的磚砌體使用石灰膠結(jié)，磚拱券用石灰漿灌縫，墓的內(nèi)壁及券面都粉刷了石灰面層，表明此時的石灰技術(shù)已經(jīng)成熟。

-II-

石灰的生產(chǎn)

　　明代文學(xué)家于謙在詩作《石灰吟》中，對石灰的鍛煉過程進(jìn)行了詩意化、象征化的描述：

　　千錘萬鑿出深山，烈火焚燒若等閑。

　　粉骨碎身渾不怕，要留清白在人間。

　　不過真正從石灰的生產(chǎn)技術(shù)上進(jìn)行描述的，是明代的《天工開物》，它從原料的選擇、煅燒燃料及消化方式等對石灰的制作工藝進(jìn)行了詳細(xì)記載：

　　凡石灰，經(jīng)火梵煉為用。成質(zhì)之后，入水永劫不壞。億萬舟楫，億萬垣墻，窒隙防淫，是必由之。百里內(nèi)外，土中必生可燔石，石以青色為上，黃白次之。

　　石必掩土內(nèi)二三尺，掘取受燔，土面見風(fēng)者不用。燔灰火料，煤炭居十九，薪炭居十一。

　　先取煤炭泥和做成餅，每煤餅一層，壘石一層，鋪薪其底，灼火燔之。最佳者曰礦灰，最惡者曰窯滓灰。

　　火力到后，燒酥石性，置于風(fēng)中，久自吹化成粉。急用者以水沃之，亦自解散。

　　需要注意的是，這里提到的“石必掩土內(nèi)二三尺”，石，即石灰石。石灰石必定在土內(nèi)二三尺的說法不確切。自然界石灰?guī)r裸露或形成禿山的很多，露出地面常形成“石林地貌”。即使這樣，石灰?guī)r也大都延伸入地下，而不只限于“土內(nèi)二三尺”。

　　這段文字大意是說：可燔石即為石灰石，主要含碳酸鈣，其中青色的質(zhì)量較純，黃白色的含有粘土、礦物質(zhì)等雜質(zhì)。燒制石灰的燃料，煤炭占十分之九，柴炭占十分之一。

　　先把煤摻泥做成煤餅，然后一層煤餅一層石相間堆砌，底下鋪柴引燃煅燒。火候足后，石頭變脆，放在空氣中會慢慢風(fēng)化成粉。急用時灌上水，也會自己散開。

　　根據(jù)已有的考古發(fā)現(xiàn)，隋唐時期就已出現(xiàn)煅燒石灰石的石灰窯，不過確切是從何時開始出現(xiàn)的石灰窯，還有待進(jìn)一步考古資料證明。如河南鞏義發(fā)現(xiàn)一批隋唐時期的窯爐，其形制大小均不同于常見的饅頭窯和瓷窯，而且窯爐內(nèi)緊密填充青石塊和白灰而不見一片瓷片，故而推之為石灰窯。

△山西的石灰窯遺址

　　當(dāng)大宗的煤炭作為石灰煅燒燃料時，石灰成本降低。因此，明代以后磚墻砌體全部使用石灰漿，開始了大量使用石灰的時代。

-III-

反應(yīng)機理

　　以石灰石為原料，經(jīng)高溫煅燒后得到氧化鈣，即為生石灰：

　　生石灰十分活躍，吸濕性強，與水消化生成氫氧化鈣，即為熟石灰：

　　熟石灰通過吸收空氣中的二氧化碳進(jìn)行硬化，成為碳酸鈣：

　　這一反應(yīng)即為石灰的硬化機理，這使得石灰不僅可以作為磚石間的砌筑材料，而且可以用外墻的粉刷材料，在古代廣泛應(yīng)用于土木工程，使得三合土和夯土技術(shù)逐步發(fā)展。

　　△石灰的生產(chǎn)流程