古建“添加剂”，丹宸永固的小秘密

紫禁城拥有世界上现存规模最大、保存最完整的木结构古代宫殿建筑群，有古建筑九千余间。这些古建筑自明永乐十八年（1420年）建成至今，历时已超过600年。紫禁城古建筑之所以稳固长久，除了建筑本身良好的构造和古代工匠精湛的施工技艺之外，特殊的建筑材料亦为重要原因。

大殿金砖 “使灰钻油”

紫禁城古建筑在营建和修缮施工时，工匠都会在建筑中掺入桐油、白矾、糯米、麻等，以提高建筑的整体稳固性。

桐油是一种植物蛋白胶，具有很强的反应活性、干燥性能及聚合性能。当桐油覆盖在物体表面时，可以吸收空气中的氧气成分而产生表面膜，从而使覆盖物得到保护。不仅如此，桐油渗入木材内部后，能阻止菌虫生长繁殖，可起到防腐作用。同时，桐油易于在泥灰类粘接材料表面发生包裹作用，并填充颗粒间的空隙，使水分更容易散失，起到防潮防渗作用。

桐油在紫禁城古建筑的施工中得到了充分应用。紫禁城的金砖墁地就用上了桐油。金砖属于土质方砖的一种，产地是苏州城北的陆慕镇余窑村。这个地方的土源于阳澄湖底的泥，土质细腻、含胶状体丰富、可塑性强，加工制作的砖颗粒细腻，质地致密坚硬，表面光滑如镜，造价昂贵，因而民间称其为“金砖”。

太和殿的金砖地面

紫禁城古建筑内的地面铺墁金砖时，有一道“使灰钻油”的工序，在铺墁完的金砖面层上分三次浇筑桐油，第一次在干透的地面上刷生桐油1到2遍，第二次用麻丝搓1到2遍灰油，第三次刷1到2遍光油。其中，灰油由生桐油、土籽灰、樟丹按重量比100∶7∶4混合熬制形成，具有干燥快、防潮好、防水性强等特点，可起到胶结砖灰的作用；光油由生桐油、苏子油、土籽按重量比100∶20∶3混合熬制而成，不仅具有较高的强度、韧性、耐水和耐磨性能，而且表面光亮，因而用于罩面油。浇筑桐油的金砖地面坚固密实，历经数百年光亮如新。

石材铺墁 白矾“溜缝”

白矾别名明矾、矾石、羽涅等，由硫酸铝钾类矿物明矾石加工提炼而成。白矾溶于水后可生成氢氧化铝等胶状沉淀物，具有一定的胶凝功能。古代工匠在紫禁城营建过程中巧妙地掺入了白矾，增强了建筑的稳定性和耐久性。

紫禁城古建筑的台基、栏板、御路等石作工程多用汉白玉石材，其铺墁所用灰浆常含有白矾。清雍正十二年（1734年）由工部刊行的《工程做法》卷五十二中规定，汉白玉、青白石等石材铺墁时，石材与基层接缝处灌浆的灰浆材料为“宽一尺长一丈（石材）用白灰（生石灰）六十斤、江米（糯米）三合、白矾六两”，此处“合”为体积单位，为一升的十分之一。

掺入白矾的灰浆材料不仅使石材与基层牢固结合，还有防水效果。另外，紫禁城古建筑石材加固修缮中，部分松动的石材采用铁件拉接时，一般也需要用白矾水灌入石材与铁件之间的缝隙中。当水分挥发后，白矾变成硬质结晶体，可以将铁件固定在石材中。

太和殿台阶

紫禁城后妃居住的寝宫多有裱糊装饰，工匠会在室内墙体和天花板位置安装木龙骨，在其表面粘糊防护材料，如锦缎、纱、绢、纸张等，既保暖防尘，又能起到华丽的装饰效果。而紫禁城古建筑室内裱糊所用的浆糊，则是由面粉放入水中煮，并掺入白矾、蜡、川椒、白芨等材料混合而成。

我国古代的装裱工程相关文献中多载有掺入白矾的做法，如元代《秘书监志》卷六记载，宫廷裱糊原料的配方中有“白芨、黄蜡、明胶、白矾、藜芦、皂角、茅香各一钱”。现代科学研究表明：适量的白矾形成胶体后，可促进淀粉沉淀，避免裱糊的接缝开裂，还可产生吸水、干燥、防腐、抑菌等效果。

糯米灌浆 加固地基

糯米又称江米，主要成分为淀粉，黏度较高。明代科学家宋应星所著《天工开物》之《燔石·第十一》载有：“用以襄墓及贮水池，则灰一分，入河沙、黄土二分，用糯粳米、羊桃藤汁和匀，轻筑坚固，永不隳坏，名曰三合土。”即在砌筑墓地、蓄水池等地下建筑时，用石灰、沙子、黄土按1∶2∶2混合，再掺入糯米、猕猴桃汁拌匀，即可建造出牢固不坏的建筑。研究表明：掺入糯米的古建灰浆具有强度大、韧性好、防渗性好、防腐性好等优点。

故宫古建中是否含有糯米成分？日本学者武田寿一所著《建筑物隔震、防震与控振》中有这么一段关于故宫古建筑地基成分的描述：“1975年开始的三年中，在建造设备管道工程时，以紫禁城中心向下约5到6米的地方挖出一种稍黏有气味的物质。研究结果表明似乎是煮过的糯米和石灰的混合物。”这段话可反映故宫古建筑地基中确有糯米成分。古建专家刘大可先生所著《中国古建筑瓦石营法》中，载有古建基础中灌江米汁（糯米浆）的做法，即把煮好的江米汁掺上水和白矾，泼洒在打好的灰土上。其中，江米和白矾的用量为：每平方丈（10.24平方米）用江米225克、白矾18.75克。

故宫古建筑地基

上世纪末，在故宫古建筑维修工程中，曾发现几处元、明时期遗留下来的旧房基础，做法与宋《营造法式》规定相仿，基础中不仅含有石灰，而且还有白色米粒，且见风变硬，表面泛有一层白霜，基础抗压强度犹如现行标准砖。

尽管没有证据证明白色米粒即为糯米，但可以说明稻米类植物的黏性已被古人利用加固地基。近年有研究人员对故宫内慈宁花园、长春宫怡情书史、养心殿燕喜堂三处位置的建筑灰浆进行取样分析，发现了其中有糯米的成分，可说明紫禁城建筑工程中运用了糯米材料。

坚韧麻丝 地仗“钢筋”

麻是在麻类植物中取得的纤维，具有不易拉断、对酸碱不敏感、抗霉菌性能好等优点，在我国古建筑工程中得到较为广泛的应用。紫禁城古建筑墙体抹灰层中含有麻，可防止抹灰层脱落；屋顶泥背层（石灰、黄土的混合物，覆盖在屋面板上，防止漏雨）中含有麻，有利于石灰与黄土的粘接；油饰彩画的地仗层中含有麻，可防止地仗层开裂。

在古建筑门窗、立柱、屋檐等木构件表面的地仗层施工中，麻被普遍使用。所谓地仗层，即古建筑油饰彩画的垫层，由包括麻在内的多种材料混合调制而成，覆盖在木构件表面。这种混合材料便于与彩画颜料结合，且不会与颜料层发生任何化学反应。

麻在地仗层中的作用，犹如混凝土中的钢筋作用一样，非常重要。施工人员在使麻前，将麻丝梳理齐整、去掉杂质，分段裁剪，再用两根竹竿将麻挑起、抖松，使之成为整齐的卷状，如同棉花。这样做主要目的是减少麻料的杂质，保证麻料与灰浆的粘接效果。

古建油饰工艺中使麻

在地仗层施工中，“使麻”为中间道工序，主要作用是拉结周边的灰浆，防止脱落或开裂。使麻时，施工人员分六步进行操作：首先在立柱表面刷粘麻浆（由猪血、桐油、白面等材料混合而成），以保证麻丝粘接紧实；第二步用手把弹好的麻丝均匀粘在浆上，然后用轧子不断压麻，使浆液透出麻丝表面，以利于麻与粘麻浆挤压牢固；第三步对未浸泡透的麻丝重新蘸粘麻浆，再进行压实；第四步用轧子尖端将麻局部翻起，挤出多余的浆；第五步对窝角、疙瘩、虚漏等处进行找补；第六步在干固之后，用砂石打磨表面，磨出麻绒，更利于麻与后续灰浆的粘接。使麻后的地仗层牢固可靠，不易开裂。

这些“添加剂”都是日常生活中的常见材料，古代工匠巧妙地将它们运用于紫禁城的营建和修缮工程中，为丹宸永固做出一份贡献。

（作者单位：故宫博物院）