中国古代地下的建筑技术材料进步

摘 要：建筑的发展首先是物质生产的产物,无论哪个方面要求都要通过一定的技术方法才能得以实现.从历史来看,中国古代地下建筑技术的发展,主要是围绕着材料、结构、施工等方面的进步变革而展开的,但同时,人工建筑材料与砖石技术的发展和进步又为地下建筑空间的发展提供了物质保障和技术基础.

关 键 词：中国古代；地下建筑；防潮；防水；建筑材料

中图分类号：TU8文献标识码：A文章编号：16711165(2011)02004403

地下建筑的产生和需求是地下建筑技术发展的动力,而地下建筑技术尤其是砖石结构技术进步的同时,也刺激了中国古代地下建筑的蓬勃发展.

我国古代建筑技术、土木结构技术、砖石结构技术、材料加工与生产技术及安装施工技术的发展都曾获得辉煌的成就,积累了丰富的经验.不同的结构体系适用于功能不同的建筑,木结构体系因其符合中国人“天人合一”的生活境界,广泛运用于地面建筑,如宫殿、住宅、庙宇等[1]；砖石结构在居住建筑中是被排斥的,但这并不能说明中国人未掌握高超的砖石结构技术.地下建筑要求坚固、长久,于是它选择了砖石结构技术.我们也可以从多姿多彩的砖石技术中窥见中国古代地下建筑技术的大智慧.

一、选择地下建筑的原因

地下建筑在中国古代的生成及发展有其独特背景.

(一)生的居住――较好的防护性能和营建便利

穴居是文明初期（新石器时代至奴隶社会）较低的营建水平下可能具有较好防护性能的建筑.较之先前出现的地面窝棚,穴居具有可靠、防火、防寒、御热等好处.而且,这种建筑形式还利用了土壤的热工性能,冬暖夏凉,也便于营建.这一时期是建筑技术萌芽的阶段,萌生出了一些人工建筑材料.

(二)“死”的安置――视死如生与坚固

建筑不仅是人类“生”的生活空间,在中国古代由于受生死一体化的影响,它也作为“死”的生活空间.厚葬之风导致中国古代的地下墓室建造技术极为发达,并由奴隶社会渐渐兴起,至封建社会逐步成熟.作为帝王陵墓的地宫,常深入地下数十米,面积数十至数百甚至上千平方米.地下墓室为防潮固久,往往采用砖石这类材料.砖在中国发明后随即广泛用于地下,砖石结构技术首先在地下空间中得以发展成熟.可以说,中国地下建筑技术是由中国人营建地下墓室的热情所激发的,这和西方人对基督教的使中世纪的人们创造了宏伟的哥特建筑一样,都是意识促进了发展.

随着地下建筑的需要,地下建筑技术和人工建筑材料也逐步发展起来了.

二、地下建筑的防潮防水处理措施的演进

地下建筑的围护性及安全感较好,还能隔音、防寒、防热,主要的缺点是潮湿,于是防潮、防水成为古代地下建筑突出的技术问题和要求.中国劳动人民通过长期实践,逐渐摸索出一些地下建筑的防潮、防水的成功经验.

(一)防潮

新石器时代黄河流域的穴居,虽形式简陋,但由于居住舒适的需要,已开始探求各种方式对居住面进行防潮处理,且主要针对地面的加工.土壤的潮湿,部分是由于毛细现象,所以人们采用夯土地面、草泥地面、红烧土地面来防潮.其中,最早采用的防潮技术是将居住面分层夯实的做法,这种做法提高了耐压能力和防潮性能.而后,人们发现对居住面进行烧烤处理,并涂抹白灰也有较好的作用,而且烧烤之后,地面毛细现象降低,有较好的隔水作用.烧烤居住面的做法孕育了人工建筑材料的产生,主要启发了石灰和陶质材料的出现.这些异于自然材料的人工产品,增强了人对环境的适应能力和改造能力.[2]18-23

(二)排水与阻水

陵墓一类的地下建筑,因接近或低于地下水位,十分重视地下的排水和防潮.和居住建筑不同的是,地下墓室一般有较大的埋深,地下水往往从四壁渗进墓室,所以首要解决的问题是排水.地下墓室利用砖本身一定的吸水性排水,一般砖墓中的砖铺地面,都是中间略略隆起,靠四壁处较低,便于散水,以保持中间地面干燥.还有的做法是,在所铺地砖下用砖砌成排水沟.这些地下建筑的防潮层,实际上起了垫层的作用,将四壁渗入的水很快滤掉.有时也用地上建筑的方法来铺砌地下建筑的地面,如墓底用数层砖砌成或在每层砖下都铺一层石灰,也有先将墓底铺一层砖,砖上夯一层土,再铺面砖.这些方法,对于地下建筑的排水防潮都能起到一定的作用.[2]20-25

居住建筑的砖地面防潮则要破坏砖的毛细吸水,用油面等材料把砖的微小孔隙填满,提高铺地砖的防潮性能.

三、建筑材料的发展

建筑材料的发展对地下建筑的发展起到了极大的推动作用,这包括天然材料的开采技术与人工建筑材料的发展.

(一)天然材料的开采技术

建筑材料的生产在最初阶段都是直接取用天然材料,如土、木材、竹、石材、芦苇等,天然材料在很长时间占有主要地位,技术的进步可使采取天然材料的规模和能力大大提高.地下建筑要求坚固长久,所以我国利用和加工石材有悠久的历史.

在使用天然材料的同时,人们渐渐摸索出利用一些人工材料,例如陶制材料（砖、瓦、陶水管等）、石灰及金属材料.人工材料的出现才真正为地下建筑的发展奠定了物质基础.

(二)建筑辅材――石灰质材料的产生和应用

早在仰韶文化晚期,就出现了居住面施石灰质面层的做法,当时从姜石或蚌壳中取得少量石灰用于建筑.后来白灰面所用的白灰都是石灰石烧制的了.[3]128龙山晚期还出现了土坯,土坯和石灰都是不同于此前的泥土、树枝等自然材料,增强了人对环境的适应能力,为建筑的发展开启了新的前景,具有重要的意义.

商周时期的地面做法沿袭下来,一种为使用白石灰,一种使用三合面抹面,或细黄泥墁面,也有延续烧烤地面的做法.

(三)人工建筑材料的出现和发展

1.陶水管的出现与地下排水系统

地下工程需要比较耐久又防水的材料,陶制水管在商周已出现,开地下排水系统的先河.商周时期陶制有三种：一种是粗细相套即承插口的,一种是平口的,还有一种是三通管.这说明当时管道已略成系统了.陕西岐山凤雏早周宫室遗址的前庭的雨水的排放,是穿过东门房台阶下铺设的一条南北走向陶水管,共6节,全长6m.其做法是先在台基上空一条宽0.6m、深0.9m的沟槽,再把水管放入,一节一节地连接起来,小头套入大头,连后填土夯实.陶水管南端与卵石砌成的5.5m长的水道相连,前庭的雨水通过这条水管排出院外.凤雏遗址后院另有一条大型卵石砌成的排水暗沟,上铺木棍再填土夯实.[2]93-98商代的陶水管是我国已发现的最早的陶制建筑材料之一,从此开始了真正的人工建筑材料的历史.到奴隶社会末期,建筑上已综合使用土、铜木、石、陶、铜等材料,加工工艺已达到较高的水平.

2.砖的产生和运用

砖瓦是最早的也是最重要的人工建筑材料.早在新石器时代,我们的祖先已熟练地掌握了制陶技术,为以后烧制砖瓦创造了条件.从已知的实物来看,铺地砖在西周已产生,空心砖及条砖出现于战国.砖瓦在建筑上的运用,对我国建筑的发展有着重大的影响,尤其是砖,这个继瓦之后产生的又一种人工材料,其意义甚至超过了瓦.砖的运用,首先解决了土地面的铺墁,砖的进一步运用,又为创造新的砖结构体系提供了前提条件.

战国至西汉,砖的发展仍处于开始阶段,实心砖虽也用于砌筑,但大量的是用于铺地的实心砖和用以代替木椁的空心大砖,还没有产生新的砖结构的技术.这种砖都带有模压的纹饰,制作非常费工,也说明它仍是少量生产的材料.显然,战国至西汉,砖材料得到进一步应用,在建筑技术上,已经孕育着一个新的发展阶段,而“开花结果”却在西汉.

砖的性质决定它与地下建筑的关系.经人工烧制的砖,与土（即未烧的砖坯）有着质的差别.它的强度、耐磨、耐水性等方面都较土大为提高.由于烧制砖亦具防水、耐磨等特性,它最早被广泛地运用于我国古代建筑的防水及易于磨损的部位,尤其是地下建筑.最早的砖砌墙体的实例有河南新郑县战国时期的冶炼通气井壁和陕西临潼秦始皇陵陶俑坑中一段壁体.[3]167到了汉代,条砖使用的范围和数量已大为增加,它不但在建筑、衬井壁、砌下水道等方面被运用,更重要的是在地下墓室中被大量广泛地运用,代替了空心砖.

四、结语

中国古代地下建筑技术和材料的发展,经历了原始社会、奴隶社会和封建社会等时期,在各个时期又有着不同的发展和进步.建筑技术的发展,从历史来看,主要是围绕着材料、结构、施工等方面的进步变革而展开的,而人工建筑材料与砖石技术的发展又为地下建筑空间的发展提供了物质保障和技术基础,促进了中国古代地下建筑的整体发展.