一块配得上故宫的青砖
阅读提示：再固若金汤的城墙，也禁不住岁月的蚕食消磨。近日种种“老年病”缠身的故宫城墙，终于迎来了自新中国成立以来的最彻底大修。
记者｜张 静
当年明太祖朱元璋打天下的时候，有一条著名政策：广积粮、筑高墙、缓称王。
其中“筑高墙”这条，被其第四子、大明第三位皇帝朱棣，完美地在自己的皇宫执行了。
故宫周长3公里的城墙异常敦实，高近10米，底宽8.6米，顶宽6.7米，据说至少可容四马并驰，成百上千的卫兵四面奔走。其外还挖了一条宽52米、深6米的护城河环绕拱卫。
城墙内部也是下足了功夫。地基用石灰与黄土按比例搅拌成混合土夯实，中间再用黏合力非常强的灰浆泼浇三次。墙体中为夯土，内外侧均为“横七竖八”15层特制城砖结构，外墙面磨砖对缝，整齐光滑。
由于地基基础做法好，灰浆黏合力强等原因，故宫的城墙经历了600余年、多次地震，都没有出现大面积坍塌，仍能巍然屹立。
然而，再固若金汤的城墙，也禁不住岁月的蚕食消磨。近日种种“老年病”缠身的故宫城墙，终于迎来了自新中国成立以来的最彻底大修。
九大隐患
如今故宫西河沿一线，自西华门北侧“第一历史档案馆”以北的233米城墙，被维修部门称之为“K0+330_K0+563段”，已经搭建了脚手架和裹上红色防护网，戴着黄色安全帽的工程人员正忙着测量砖石尺寸。
“目前还没有大规模的施工工地。因为城墙大修有很多泥水活，一上冻容易影响工程质量，只能等到开春以后才开展。”故宫博物院宣传科杨勍女士告诉《新民周刊》记者。
在11月26日召开的“城墙第一期修缮工程正式启动”新闻发布会上，故宫博物院院长单霁翔介绍了前期勘查的情况。他们发现城墙存在九大隐患，严重影响了城墙安全，其中最主要的有：面层砖的酥碱、风化、离鼓，且离鼓区域存在相对鼓胀情况，最大鼓胀量可达20厘米；侧墙上存在多条垂直裂缝，侧墙上部多处砌体因灰浆流失而松散、缺失；城墙地面沿中线发育有贯穿裂缝；城墙地面塌陷、夯土流失，城墙地面和侧面有草木或藤本植物。
这次启动维修的233米城墙正属于“老年病”最严重的区域，单霁翔认为如遇暴雨将有局部坍塌的可能，修缮工作刻不容缓。
该怎么修缮？故宫古建部的专家赵鹏给出了一份现代科技与传统工艺相结合的框架：“在为城墙‘诊疗’时，会以探地雷达手段为主，辅以多种手段验证城墙内部的情况。例如使用地震波层析成像测试，能够对城墙砖、夯土、灰浆进行物理力学性质、矿物成分、水理性质、抗风化性能的调查。之后进行人力钎探，可以验证探测结果。
“‘治病’时也会对症下药，针对城墙地面，会全面勘察、测量、回填地面凹陷处的夯土空洞，并对地面整体揭墁，全面重做防水，更换破损严重的地面、垫层砖。
“城墙内侧的墙面，也会先全面勘察，采用摄影测量和网格化表达方式记录砖材尺寸。拆砌面层砖断裂鼓闪严重部分，按原尺寸添配新砖，对七处离鼓最严重的位置，采取整体性砌筑方法恢复结构安全；挖补风化残损严重的砌砖，并铲除植被，杀灭根系。
“至于堞墙、宇墙部分，也会拆砌变形严重部位，挖补局部面破损严重的地方，把宇墙墙帽整体重砌，并按原尺寸添配瓦件。”
“我们这次修的是西城墙。请王鹏来介绍方案，是因为他有东边城墙的勘查设计经验。具体的工艺用料还不好说，因为这是一个研究性修缮保护项目，要边开展、边分析、边出方案。所以现在只能做一些前期工作，比如勘查发现墙有空鼓，预先制定一些修缮设计。由古建部来负责工程前期的勘查设计，工程管理处负责具体施工。”杨勍表示。
“紫禁城上有临清”
故宫城墙修缮，与故宫修文物的宗旨一脉相承，都是“整旧如旧”。其中替代用砖是关键之处。
“我们前期探查发现，城墙上有各个历史时间的堆叠存在，所以我们也会根据这些历史遗存，试验制作最合适的替代城砖。”王鹏介绍说。
这种城砖就是中国古建中特有的青砖，其中又以“临清贡砖”名声最劲。
改革开放以后，山东临清博物馆年轻的馆长有一次参观北京故宫，发现地面铺的青砖上似乎有戳印，仔细端详后发现，青砖的一侧刻着“嘉靖三十三年临清造”的字样。他大为惊异，回去以后就向老馆长请教，由此揭开了一段尘封的历史。老馆长告诉他：何止故宫，整个北京皇城，从城墙到钟鼓楼、文庙、天坛、地坛等等，大部分用的都是临清贡砖。
根据《天工开物》的记载：“若皇居所用砖，其大者厂在临清。”
故宫一位知情者告诉记者，故宫所需城砖，多来自京杭大运河两岸土质较好的地区。山东临清一带，由于水土精良，所制之砖细腻坚硬，便成为了主要的制砖地区，“朝廷岁征城砖百万”。砖制好后，一块块用黄裱纸封好。按当时的规定，官船过临清码头到京城，必须捎带临清贡砖40块，民船、商船则捎带20块，均为义务摊派。到通州的张家湾码头后，再从陆路装车转运到京师。至今在坊间还流传着这样的古谚：“临清的贡砖，北京的城，紫禁城上有临清。”
中国那么大，“临清贡砖”能独占鳌头，有其得天独厚之处。
临清的土十分特别。由于地处黄河冲击平原，每次黄河泛滥时，总会留下一层细沙土，覆盖在当地的黏性土壤上，久而久之，就形成了一种特有的沙和土层层相叠：一层红、一层白、一层黄的泥土，像莲瓣一样均匀清晰，当地人称之为“莲花土”。这种土沙黏适宜，细腻无杂质，烧成的砖“击之有声、断之无孔，坚硬茁实、不碱不蚀”。现在砖的硬度一般是70号，而当时的临清贡砖基本上都在100号以上。国家文物所曾经用回弹仪对临清舍利宝塔上的临清古砖进行测试，硬度竟然能达到200号，比一般的石头还要坚硬。
在那个年代，已经讲究“责任追查到人”了。青砖烧好后，砖上都刻有生产时间、地点，以及窑户（相当于窑厂厂长）、作头和匠人的姓名。一旦贡砖出现问题，就能按“名”索骥。
临清砖窑始建于明永乐年间，止于清末，历时500余年。在其最繁盛的时期，境内砖窑多达万座，窑工有几十万之众。对于私闯皇窑或寻衅滋事者，某些贡献突出的大窑场甚至拥有格杀勿论的权力。清朝时候，朝廷还会下赐黄马褂以示恩宠。康熙时江南文士袁启旭曾赋诗形容当时的烧砖盛况：“秋槐月落银河晓，清渊土里飞枯草。劫灰助尽林泉空，官窑万垛青烟袅。”由于临清砖的烧制大多以豆秸为燃料，据《临清州志》记载，东昌、阳谷、寿张等方圆千里的州县都争相往临清运送豆秸，每年所用豆秸近亿斤。或许是烧砖的“副产品”黄豆生产得实在太多，还催生出了一种非常有名的街头小吃——托板豆腐。
背着青砖去故宫
说到这里，可能很多人会以为，故宫城墙这次大修，肯定依然要用临清的青砖，但实际情况却未必如此。
据记者了解，故宫多次修缮，极少用到临清砖，供应商反而大多是河北省定兴县固城古建砖瓦厂、任丘市出岸镇古建砖厂、易县盛景建筑材料销售有限公司等。
为什么放着这么有名气、有历史积淀的青砖不用，故宫要另辟蹊径？
这是一个有点沉重的话题：临清贡砖的传承断了。
解放后，临清青砖停止了烧造，贡砖窑基本废弃，技艺一度失传。上世纪七八十年代，北京、天津、西安、南京等地的古建筑进行维修，文物部门前往临清购买青砖，全都无功而返。直到2007年，这门手艺才逐步恢复。7年后，临清第一批实验用砖运抵故宫，又经过2年多的风雨侵蚀和各项实验，这根断了的线才重新接上。
在故宫寻找青砖的岁月里，是谁敲开了它的供应大门？
一个历史的巧合出现了。几乎在同一时期，河北有两家砖厂的后人，背着自家上百斤的大青砖毛遂自荐去了。一位是任丘市古建砖厂的厂长王立山，另一位就是定兴县固城古建砖瓦厂冯厂长的父亲。
“大概是1989年，当时我父亲管着砖厂，听说到故宫在搞维修，需要老砖，就把一块大青砖捆好了装在麻袋里，先从镇上坐火车到北京，再背着一路打听着去了故宫。那会儿故宫的工程处还叫工程队。内部有施工，都是自己的工程队、修缮队来做，还没有请外部公司的先例，也没有专家一说，就是工程队的技术员来鉴定，验完跟我们说：‘能用，跟故宫老砖的强度、密实度特别接近。’”现年53岁的冯厂长告诉记者，那一次，故宫采购了8000块他们家的青砖。此后故宫有要维修的地方，就会发封电报，请冯厂长的父亲过去。“主要是看看砖是多大尺寸，什么强度的，回来之后让我们仿照着做，要做得跟老砖非常接近，也经常和我们在一起沟通研究老砖的工艺。”如今冯家每年都往故宫供应大约5万块青砖。
跟其他砖厂“文革”结束后才开始重新边学、边研究、边恢复不同，冯家的传承从未断过。
“我们是祖传的技艺，上四代都烧青砖，到我这里已经是第五代。我们最早给北京的古建和河北直隶总督府都供过砖。那会儿没有现在这么运输方便，都得从白洋淀船运过去，再换马车拉着上北京。解放以后，农村实行合作化，就把砖窑给了生产队。我太爷爷是当时的生产队长，还是我们家的技术，带着生产队的人一起干。古建筑不要青砖维修，我们就烧民居用的小砖，也是青砖，这么多年这门手艺一直没断过。”冯厂长回忆说。
在故宫修缮工程青砖采购项目的成交公告里，评审专家对“冯家砖厂”的推荐意见和评价是：“拥有优质的黏土资源，很强的年生产能力，并且使用传统工艺进行仿古砖的生产。其生产的砖在强度、密实度、吸水率、泛霜抗折等技术指标上均能达到业内领先水平。”如今故宫、颐和园南湖岛、香山清凉亭、火神庙大修，太庙三万平方米地面大修都用他们的砖。日本拍摄“长城”纪录片的时候，发现青砖上刻有冯家砖厂的戳，还特意派剧组来厂拍摄青砖制作，占整部长城纪录片的三分之一以上。
3年，18道工序
一块配得上故宫的青砖，是怎么烧制出来的？
可能对很多人来说，烧砖是个简单的事情，不就是把水和土混合起来放窑里烧？但青砖却令人惊讶地至少需要历时3年的复杂制作。
“先从选土开始。仅一个地方的土，出不来那么好的砖，要去外地采购，然后进行配比、碎土、上垛、过筛、澄泥，把土放进池子里用水浸泡，沥出最上面的一层细泥。再把沥出来的泥，让人或牲畜去踩得比较密实以后做坯，这叫熟泥。后面还有制坯、脱坯、阴干、上架、烧窑、洇窑等等，一共有18道工序。每一道工序都要精益求精，温度、湿度、火候、气味等都要严格把握，才能做出相应的强度密度。这么烧一窑需要45天，七八个工人，仅能出5000块青砖。”
至于青砖那独有的青蓝色，冯厂长告诉记者，是通过“洇窑”这一步来实现的。由于黏土中含有铁，烧制过程中如果完全氧化，就会生成三氧化二铁，呈现红色。如果在烧制过程中加水冷却，使黏土中的铁不能完全氧化，这时候砖就会呈现青色。烧制这种砖，倒不仅仅是为了追求那种返璞归真的味道，更多是因为足够坚硬，透气性强,吸水性好。很多人都奇怪，为什么无论下多大的雨，故宫的地面都没有较大的积水？除了排水系统做得好，青砖良好的渗水性也立了大功。 对青砖的烧制来说，一个老大难是返碱问题（又称泛霜）。
当年故宫修缮一新后，就出现了一个奇怪的现象，大量的砖墙表面析出了白色的粉末状或者絮状物。故宫博物院的曲亮、王时伟两位研究员表示，这就是返碱。“影响游客的视觉观感还是小事，时间长了，会造成墙体砖材表面的酥粉甚至脱落。另外也有研究表明,返碱现象对墙体砖材本身的抗压、抗折强度也有一定的影响。”
其实不仅是故宫，古建筑维修工程中，墙体的返碱现象非常普遍，对于病害的形成原因众说纷纭。
故宫的工作小组经过分析测试，又跑到砖材生产厂家取回了制砖所用的黏土、水、燃料的样品进行检测，最终发现，返碱的主要原因，应该是出在青砖的原料和烧制工艺上，其中河北某厂青砖的返碱现象最为严重。
冯厂长坦言，他们家的砖也不能完全杜绝返碱，哪怕是故宫的老砖也都会有轻微泛霜。那他是怎么控制返碱程度的？这是砖厂的商业机密，但冯厂长还是透露了一二：“需要多种工艺控制，不断改进。比如泥料，当年取的土配比完之后不能直接用，要实行反复的冻融、风吹日晒，每年都得翻多少遍，把土性散发出去，三年后才能用。如果功夫下得不够，肯定要泛霜。”
据记者了解，故宫西城墙(K0+330_K0+563段)的修缮工程已经有了中标结果，供应商为“北京市文物古建工程公司”，成交金额约为943.5万元，工期为283日。那么西城墙的青砖会采用哪家的？冯厂长告诉记者，现在还未定下来。“故宫这次需要8万块青砖，还在招标中。要等他们测量分析完，确定需要哪种青砖，给出具体要求，我们再打好样品，之后才能评审用哪家。”
灰浆的秘密
城墙是砖与砌的艺术，但如何“砌”，一度也是谜团重重。
故宫大修的城墙，学名为“干摆墙”。建筑行业常称为“磨砖对缝”作法, 一般用于古建筑中重要的墙体上。即在垒砌墙时,每层先把经初步砍磨好的青砖砖块,按位置预先摆放一次，检查对缝是否严密,棱角是否方正平直, 及时磨平修整。确定无误后垒起并按稀稠次序，从墙体内侧加灌白灰浆。这种工艺从外表看砖缝密接不露灰浆,故称“干摆”。
这种能最大程度保证干摆城墙历久弥坚的灰浆到底是什么？
在此之前，虽然正史不载，野史无记，明修南京城墙却流传着一个“朱元璋用糯米汁筑城”的说法。还有传说称，古代修筑西安城墙时，也是以石灰为主要成分，再添加糯米浆汁混合粘连。
2005年，谜团解开。当时西安市文物部门对西安含光门城墙进行改造建设，破拆局部城墙墙体。拆下的城砖灰缝层，比现代水泥混凝灰浆还坚实，斧凿刀砍都刮削不干净。为了深入了解这种神秘灰浆到底是什么，掌握古代筑城的工艺技术，他们特意把没受污染的纯净灰块，交给了科研部门做鉴定，证实的确含有糯米成分。研究人员认为，糯米含100%的支链淀粉，其分支点不容易切断；石灰的化学成分则是氢氧化钙，吸收二氧化碳时间长了，就形成了坚硬的碳酸钙，两者“强强联合”所以很结实。现代研究还表明，古人在石灰中加入糯米浆，还具有类似生物矿化过程中的有机模板作用，有利于强度的提高和黏结力的维持。
虽然灰浆的秘密已经揭开，但故宫的研究人员并没有选择躺在前人的经验上。
早在2010年之前，为了能有效防治故宫古建墙体返碱、空鼓、风化等病害,故宫博物院古建部、科技部相关工作人员联合了北京一工科贸中心、中国科学院化学研究所，针对干摆墙灌装材料开展了课题研究。
他们依然以古建传统材料糯米浆、桐油为主料，在其中加入了不同类型的聚合物乳液或聚合物水溶液，通过抗压强度实验、耐水性实验、黏结强度试验、浆料流动性测试，最终研制出了一种糯米浆加现代高分子材料的“复合灌浆浆料”。
实际施工现场条件肯定比实验室环境更为复杂。为了验证这种浆料到底靠不靠谱，研究人员在故宫午门城墙进行了实地灌浆试验，发现砖面会起泡，又针对这一现象，在配方中加了专用消泡剂，终于获得了理想的效果。故宫当时参与研究的人员称，这种新型的灌浆料，后来在故宫午门城墙、神武门城台修缮工程中进行了应用，经过几年来的监测，特别是经历了几次大到暴雨的冲刷,都未出现浆液流失、墙体返碱等病害。
其实从替代用砖到改革灰浆，这才仅仅是治疗故宫城墙“九大病症”的开始。里面的每一步，都要历经反复的测量、分析、实验、改进，耗费无数心血。他们想以研究为核心，以项目为实践，探索一条符合故宫博物院实际的文物建筑保护的科学机制。院长单霁翔因此称：“与其他修缮项目不同，此次城墙治病被定为研究性保护项目，不设严格竣工时间。”
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