石灰在中国古代建筑材料中的生产和使用
在新石器时代，木、土、石等天然材料被用作建筑的基本材料。
石灰是最早使用的凝胶材料，古希腊人在公元前8世纪在建筑中使用石灰。
中国也在公元前7世纪开始使用石灰。石灰一直是其中不可或缺的建筑材料，从仰韶文化的半穴居建筑到龙山文化的木骨泥墙建筑，从夏商周时期的宫式高台建筑，秦汉时期的砖瓦建筑，明清时期的紫禁城，到现代历史建筑。
本文从考古发现和文献资料简要介绍了中国古代石灰的使用和生产工艺。
-I-
古遗址石灰的使用
经考古发现，我国新石器时代的许多遗址都有光滑坚硬的白灰面，如河南郑州二里岗遗址、陕西宝鸡斗鸡台遗址等；
有的甚至烧烤，比如蒙城尉迟寺遗址；
有的先用草筋泥、红烧土铺，再用青海民和县喇家遗址、辽宁建平县喀喇沁河东遗址等白灰面铺平。
这些做法不仅使地面平整、坚固，而且在照明、防潮等功能上也相应改进。
河南洛阳的王湾遗址新石器时代文化层特别厚，内含仰韶文化（王湾第一期文化）、仰韶文化向龙山文化的过渡期（王湾第二期文化）和龙山文化（王湾第三期文化）三期。
△发掘王湾遗址现场
其中，王湾第一期文化的房屋基本都是地面建筑，居住面为草拌泥红烧土，表面坚硬开裂；还有白灰色的地板，类似三合土，非常坚硬光滑。
如房基F1.第一层的硬居住面是石灰质的，厚5cm。
王湾第二期文化建筑的居住面多为白灰面。也就是说，石灰从仰韶文化时期就开始使用了。
然而，安阳后冈遗址首次发现了白灰面。
1931年，著名考古学家梁思永先生在安阳后冈遗址(公元前4000年~公元前1100年)首次发现一层白色石灰，因名称和用途不确定暂时称为白灰面。
后冈遗址是龙山时期的一个大型村落遗址。该遗址有31个抹白灰面，白灰面厚2~6mm，层次均匀，表面光滑。
这些白灰面不仅涂在生活面、墙壁和门道上，还涂在窖穴的周围和底部，有的还涂在柱洞壁上；白灰面不仅光滑美观，还能防潮，如F11和F12。
另一个窖穴（H8)这些石灰石上仍有未烧透的石灰石。
房址F11.木骨垛泥墙，生活面为白灰面，保存良好。考古发掘图如下:
△后冈遗址的房址F11
房址F12.土坯墙，室内有五层白灰色表面。土坯墙内外均涂有细黄泥，内墙上涂有一层草泥，上面涂有白灰色表面。在施工过程中，墙面多次粉刷，墙面留有多层草泥和白灰色表面图如下：
△后冈遗址的房址F12
龙山时期人工烧石灰技术的发明、土坯等新型建筑材料的出现以及白灰表面防潮设施的广泛应用，是仰韶文化时期住宅建筑技术的重大进步。
经放射性碳14测定，后冈遗址的这些白灰表面是人工烧制的天然石灰岩，与今天人工烧制的石灰没有本质区别。
△后冈遗址
山西襄汾县陶寺遗址(公元前2300年~公元前1900年)是龙山文化时期的遗址XRF、ICP-AES和ICP-MS根据对该遗址白灰面的技术分析，陶寺遗址白灰面的主要成分是碳酸钙，原料来源主要在当地，石灰石烧制而成。
因此，中国古代先民在4000多年前就掌握了烧石灰的技术，并将石灰用作建筑材料。
△陶寺遗址
喇叭家族遗址（公元前2200年~公元前1600年）是齐家族文化。该遗址是一个大型聚落遗址，有宽阔的环壕，聚落内分布着密集的白色和灰色地址。房屋地址的地面和墙壁上都有白色和灰色的表面遗迹。先敷一层厚约3层cm的黄土草拌泥，后抹厚约0.3~0.7cm的白灰面。
从以上考古遗址的发掘可以发现，石灰是由仰韶文化时期人工烧制的石灰石产生的，后来龙山文化、齐家文化等石灰在建筑中的应用越来越多，应用于不同地区。
春秋战国时期，建筑中使用石灰的文献开始记录。
在《左转》中，有成公二年(即公元前589年)8月，宋文公卒，开始埋葬，用海啸灰的记载。
古代大蛤被称为海市蜃楼，海市蜃楼是一种由水生物大蛤壳（其成分主要是碳酸钙）制成的石灰材料。
这说明贝壳石煅烧的石灰在中国春秋战国时期得到了广泛的认可，并利用石灰易吸水的特点进行防潮。
《后汉书·《杨璇传》记载:专用马车数十乘，车上装满了石灰，不仅和小偷站在一起，还和小偷站在一起。小偷不被视为失败者。这说明汉代石灰产量相当大。
河北望都二号汉墓(公元182年)的砖砌体采用石灰胶结，砖拱券采用石灰浆填缝。石灰表层涂在墓的内壁和券面上，说明此时石灰技术已经成熟。
-II-
石灰的生产
明代作家于谦在诗《石灰吟》中诗意象征地描述了石灰的锻炼过程:
千锤万凿深山，火烧若等闲。
粉骨不怕，要把清白留在人间。
然而，真正描述石灰生产技术的是明代的天工开物。它从原料的选择、煅烧燃料和消化方法等方面详细记录了石灰的生产工艺：
凡石灰，用火梵炼制。成质后，入水永不坏。亿万船只，亿万墙壁，窒息防淫，是必由之路。百里内外，土壤中必生可烧石，其次是蓝色和黄白色。
石必掩土内二三尺，挖掘被烧毁，土面见风者不需要。烧灰火料，煤十九，工资十一。
先取煤泥做饼，每层煤饼，一层垒石，铺工资底，烧火。最好的是矿灰，最坏的是窑渣灰。
火到后，烧酥石性，放在风中，长时间吹成粉。急用者用水沃之，自解散。
需要注意的是，这里提到的石头必须覆盖土壤中的两三英尺，石头，即石灰石。石灰石在土壤中必须有两三英尺的说法是不准确的。许多自然石灰岩暴露或形成秃山，暴露在地面上往往形成石林地貌。即便如此，石灰岩也大多延伸到地下，而不仅仅是土壤中的两三英尺。
这篇文章的大意是：可烧石是石灰石，主要含有碳酸钙，其中青色质量纯净，黄白色含有粘土、矿物质等杂质。燃烧石灰的煤占十分之九，柴火占十分之一。
先把煤和泥混合成煤饼，然后把一层煤饼和一层石头堆起来，在底部铺柴火，点燃煅烧。温度足够后，石头变脆，放在空气中慢慢风化成粉末。当紧急情况下浇水时，它会自己分散。
根据现有的考古发现，煅烧石灰石的石灰窑已经出现在隋唐时期，但石灰窑何时开始出现还有待进一步的考古数据证明。例如，河南巩义发现了隋唐时期的一些窑炉，其形状和尺寸不同于普通的馒头窑和瓷窑，窑密切填充青石和白灰，没有瓷片，因此被推为石灰窑。
△山西石灰窑遗址
石灰成本降低，当大宗煤被用作石灰煅烧燃料时。因此，明代以后，砖墙砌体全部采用石灰浆，开始了大量使用石灰的时代。
-III-
反应机理
以石灰石为原料，高温煅烧后得到氧化钙，即生石灰：
生石灰非常活跃，吸湿性强，与水消化产生氢氧化钙，即熟石灰：
成熟的石灰通过吸收空气中的二氧化碳硬化成碳酸钙：
这种反应是石灰的硬化机制，使石灰不仅可以作为砖石之间的砌体材料，还可以作为外墙的油漆材料，在古代广泛应用于土木工程中，使三合土和夯土技术逐渐发展。
△石灰的生产工艺
