猪血在故宫古建筑中的科学运用
2023-09-01 09:03:43 科技日报
(资料图片)
紫禁城内的宫殿建筑不仅雄伟壮观，油饰彩画更让其绚丽夺目。这些油饰彩画遍布于故宫古建筑的立柱、门窗、斗拱、梁枋、屋檐、天花等木构件的表面，犹如华丽的外衣。而外衣的“内胆”，则是地仗。
地仗是由血料、砖灰、面粉、桐油、麻等材料调制而成的灰浆层层叠加而成。地仗包裹在木基层的表面，有利于避免木构件遭受日晒、雨淋、虫咬等破坏。其中，血料由新鲜的猪血与石灰在常温下配制而成，其配置过程包括三步。第一步将猪血过筛：从市场上购买新鲜猪血，用丝瓜瓤或稻草用力搓揉，将血块搓成稀血浆，然后过铁纱网，去掉其中的血丝和杂质。第二步泼石灰水：将块状的生石灰置于桶中，注入约石灰4倍重量的清水，均匀调制成稀浆，再过40目铁纱网，制成净石灰水。第三步制成血料：将净石灰水倒入过筛后的血浆内，边加入边搅拌，使得石灰与猪血中的蛋白质充分作用，然后再放置在阴凉处2—3小时，即制成色紫、黏稠状的血料。血料为碱性材料，具有良好的干燥性能和黏结性能。
血料在地仗灰中的运用，包含了丰富的科学机理。血料在制备过程中，其中的蛋白质在碱性环境下分解，与灰浆中的钙离子产生交联，将灰浆中的氢氧化钙、碳酸钙颗粒紧紧连接起来，因而有利于提高地仗的黏结性能。血料加入灰浆中，因两者化学作用产生的小气泡充斥在灰浆中，可以使灰浆颗粒均匀分散，从而增强地仗的和易性。血红蛋白中羟基、氨基、羧基等活性官能团，可与灰浆材料形成防水的胶合键，增强地仗的防水性能。猪血中的血红蛋白既有亲水基又有亲油基，其亲油基可与灰浆中的桐油较好的融合，亲水基可与灰浆中的水分结合，从而在灰浆中形成网格结构，有利于地仗防裂。血红蛋白中的阴离子基团及亲水性基团，可以使灰浆颗粒之间产生静电排斥力，有利于释放灰浆中的游离水，从而使地仗可以保持干燥。
血料在故宫古建筑地仗施工中，有着丰富的运用，“一麻五灰”是常见用法。“一麻五灰”工艺的特点为：从木基层到地仗的最外层，主要用五种灰浆、一次麻。五种灰浆均为油满、血料、砖灰按体积比配置而成。此处的油满是由灰油、面粉、石灰水按一定比例调配而成，“满”即各种材料配齐的意思；灰油则是由生桐油、土籽面、樟丹粉按一定比例混合，熬制而成。在地仗施工过程中，油满为主要胶结材料，血料为辅助胶结材料。
另外不难发现，从木基层向外的各层灰浆，使用的血料与油满的比例逐渐增大。由于血料的黏结性能不及油满，因而这有利于逐渐减小灰浆的黏结力，使得靠近木基层的灰浆黏结力最大、最外层灰浆的黏结力最小。这种配比变化的灰浆，有利于地仗层紧紧包裹在木基层表面，产生良好的保护效果，且避免了地仗层与木基层的剥落问题。
需要说明的是，猪血在故宫古建筑地仗中并非自明代就有，且与牛羊血有明显区别。之所以不用牛羊血，是因为牛羊血料黏结性能、和易性能较差；猪血料中油脂成分较多，各种性能较好。
根据退休工匠的介绍，故宫内清早期及更早之前的地仗，其各层灰浆并未使用血料，仅仅是调整油满的材料比例，地仗表面呈黄色，又被称为“净满地仗”；由于清政府的逐渐没落，地仗灰中大量使用面粉价格高昂，于是宫中参考民间地仗的做法，在地仗灰中掺入血料，保留了部分油满，地仗表面呈墨绿色。两种地仗相比，净满地仗极其坚硬，而含猪血的地仗有着多种良好的性能。
综上可知，猪血在故宫古建筑地仗中的科学运用，是我国古代工匠丰富经验、卓越智慧的结晶，值得我们研究和传承。
（作者系故宫博物院研究馆员）
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