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古代建筑材料——早期文明中的“砖”

所属分类:时事聚焦    发布时间: 2020-07-24    作者:靖远李氏木结构
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人类.初建造的建筑受自然环境限制,自主性较低,所用材料基本都是能直接在自然界获得并加以利用的,如木材、石料、砖土,甚至兽骨、海贝。砖可以说是这些材料中人为干预.重的,它的出现既要归功于土的高度可塑性,同时也是先民智慧的体现。大规模使用砖作为建筑材料的文明主要有两河文明、印度河文明及古埃及文明。其他材料的相对匮乏、砖土的易得,以及制作、使用砖的便利促使她们选择了砖。
.早的泥质砖

考古发现.早的砖出土于约旦河谷的耶利哥遗址(Jericho),年代约为公元前8000年(前陶新石器A期)。这个时期的砖是将粘土与水以一定比例混合,再通过人工塑形,干燥或经阳光暴晒,便得到了原始的泥质砖。稍晚的遗存中还发现了为取粘土而留下的不规则土坑。这种通过手工制造的砖往往做工粗糙,形状也不甚标准,呈面包状,留有手工制作的痕迹(KathleenM.Kenyon,ExcavationsatJericho,SomeObservationsontheBeginningsofSettlementintheNearEast)。相对于直接用土来建造建筑,它的优势主要有三点:便于运输、更为牢固、建造过程中无需支撑。但它的缺点也十分明显,因形状多不规则,砖之间的拼合度较低,无法发展出成熟的砌筑技术,只能在砖之间的缝隙中填充许多泥土来使其保持稳固,其结构也就变得松散、不严密。

相比之下,印度河流域.早的泥质砖要更为先进,且用砖技术也更加高超。这些砖制建筑遗迹发现于俾路支高原与印度河平原之间的美赫尕尔遗址(Mehrgarh),并从公元前7000年一直延续到公元前三千纪中期。该遗址新石器时期的房屋,均由单列或双列的长条抹角泥砖砌筑而成,砖的形状被发掘者形容为“雪茄形”。房屋的整体形状也大多呈方形。遗留至今的新石器时期房屋遗迹,内部都被泥砖均匀地分隔成多个方形空间。各墙面均没有开口供人通过,显然不适宜居住,因此现存遗迹被认为其实是房屋的基座,其上部才是真正住人的地方。在房屋外常有迂回的单墙,可能是关家畜的栅栏。整个房屋遗迹布局合理,结构完善,应为事先设计的结果,表明此时的建筑已十分成熟。美赫尕尔遗址的砖在新石器时期一直没有太大的变化,就是简单的泥质长条形砖,但形制较耶利哥遗址的砖更为规整。为避免在晾晒中开裂,制砖的泥里通常会混有稻草等植物,有些砖上还留有指印(徐朝龙《美赫尕尔(Mehrgarh)—南亚次大陆上.早的新石器时代遗址》;Jean-FranFran?oisJarrige,TheEarlyArchitecturalTraditionsofGreaterIndusasSeenfromMehrgarh,Baluchistan)。

模具的出现标志着制砖技术的..次大进步,大量制作规则且相似的砖因此变得简单。两河流域.早的模制砖出土于梭万遗址(Sawwan),年代大致为公元前5500年(杨建华《两河流域史前时代》;.近又有研究者提出,该遗址的年代可能早到公元前七千纪中期,参见BarbaraHelwing,ReconsideringtheNeolithicgraveyardatTelles-Sawwan,Iraq)。
绘制于约公元前1450年的古埃及底比斯城中莱克米尔(Rekh-mi-Re)墓壁画为我们展现了古代工匠用模具制砖的全过程:首先取水、粘土、稻草等原料混合,并压入放置于地上的木制敞口模具中,用木片刮去顶部多余的粘土后将砖块取出,.后将制好的砖运到阳光下晾晒,有了稻草等掺料的加入会让粘土在曝晒过程中不易开裂(N.deG.Davies,TheGraphicWorkoftheExpeditionatThebes)。通过这样的方法制砖,速度快且质量好,砖与砖之间的拼合度也大大提升。

在高度集权的文明中,砖的模数也是需被统一的,如成熟印度河文明中砖的高、宽、长就基本遵循着1:2:4的比例,.常见的尺寸则是用于房屋的7×15×31厘米和用于城墙、平台的10×20×40厘米。这样标准化生产的砖在铺设时更为实用,规律性的砌筑方式得以产生,主要有顺砖、丁砖以及二者的多元结合。顺砖指将长方形的砖块长边平行于墙面,丁砖则指将长边垂直于墙面。基于对墙不同厚度的需要工匠会选择适合的砌砖法,这种多种顺丁结合的砌砖法在早期也已经出现,并一直延续至后世。
此后泥质砖的发展主要在装饰及堆砌方法上,以拱券技术的出现与发展.为典型。.早使用拱券技术的文明是古埃及,在塞加拉墓地中发现了一些带拱券顶的墓室,他们的年代可追溯至..王朝(约公元前3000年)。但这种早期的拱其实并不承重,仅堆叠在沙土之上,可能主要发挥的是装饰作用(A.J.Spencer,BrickArchitectureinAncientEgypt)。两河流域拱券出现得稍晚,但也逐渐发展出放射状、斜铺等多种搭设拱顶的方法。大量拱券的实例保存至今,并一直发挥着承重的作用(DavidOates,InnovationsinMud-Brick:DecorativeandStructuralTechniquesinAncientMesopotamia)。此前,砖砌建筑的屋顶仍需其他材料作为支撑,拱的技术使全砖建筑成为可能。同时,拱顶的出现也为建造大型砖砌建筑提供了技术支持。

火与泥的结合
烧结砖的出现标志着制砖技术的又一重大突破。前期的制砖步骤保持不变,不同的是将晾晒的环节改为在窑内烧制,即能制作出烧结砖。相对于泥质砖,烧结砖.大的优势就是防水,雨水与河流的侵蚀将不再是问题。同时,烧结砖又比泥质砖牢固许多,其耐久度大大提高。但烧结砖的成本却也远高于泥质砖,它的制作过程实际上并没有那么简单。难度首先在火候的控制上。烧制砖块的温度要控制在950℃—1150℃,若温度太高,砖块会融化成玻璃状,温度过低,砖块的硬度又会不足,容易碎裂。与陶器制作相似,因需高温烧制,粘土的选择也变得十分重要,颗粒大小、矿物质含量等各种要素都会有所影响。因此砖的烧制也就需要有经验的专业人士来进行。将这些要素结合起来,早期的烧制砖便难以推广,只会在建造寺庙、贵族房屋或排水沟等少数情况下被使用。已发现.早的烧结砖位于两河流域公元前5000—前4500年的马德胡遗址(Maddhur),被用来建造水渠。但此后该区域烧结砖的使用却中断了,直到公元前3100—前2900年的乌鲁克时期才再次出现(詹姆斯?W.P.坎贝尔《砖砌建筑的历史》)。
印度河流域中.早的烧结砖发现于卡里班干(Kalibangan)遗址,年代可追溯至公元前3000年(W.E.Brownell,StructuralClayProducts)。研究人员在印度河文明成熟期(公元前2600—前1900年)的焦利斯坦地区考古调查发现了大量的手工业作坊遗址,其中包括许多制作烧结砖的痕迹,说明这一时期建筑业对烧结砖有着极大的需求,此时印度河流域中绝大多数建筑都以砖为主要建材,一些重要的部分如卫城的表面、重要的防御城墙都使用了烧结砖。不同等级的住宅之间也有差异,贵族、有钱人的住宅使用烧结砖,普通住宅则采用泥质砖建造,还有一些住宅则混用了烧结砖和泥质砖,通常是以更为坚硬且防水的烧结砖作为地基,泥质砖作为墙面。

印度河文明的排水与蓄水系统中也使用了大量砖。这类建筑的规模为同时代文明仅见,其结构十分复杂,有着严密的设计。通常每座房屋都有自己的排水管道,并.终汇入主街道的主排水通道。小的管道会使用陶水管,而大的排水通道和蓄水池则都是用烧结砖建造。除此之外,在城市中还会有一些砖制的台柱和大量的砖砌井(IrfanHabib,TheIndusCivilization)。
制砖技术此后仍不断进步,针对不同用途的、强度进一步提高的砖不断出现。总的来说,早期砖的优势在于实用性和可塑性。实用性指的是砖的制作方法简单、成本低、使用也十分便利,用砖建造的建筑也较为牢固,耐久度高;可塑性则指的是人们在制作与使用砖时能充分发挥主观想象来塑造其造型,可塑性在某种程度上也增加了砖的实用性。从新石器时期的不规则泥质砖到古典文明中成熟的模制烧结砖,早期文明中砖的演变是一个逐渐进步的过程。通过大量建造砖砌建筑的实践,每一个时期都有新的制砖技术产生,使用砖的方法也越来越高明,各个文明中使用砖的传统逐渐形成,并持续影响着后世的建筑实践。