岭南传统建筑装饰中嵌瓷工艺更新初探_王晓晓.pdf

86 STONE 2 0 2 3 No.2装饰装修岭南传统建筑装饰中嵌瓷工艺更新初探王晓晓1，叶健雄1，陈 瑞2，杨盛安2，李彦昱1（1.澳门科技大学人文艺术学院，澳门，9 9 9 0 7 8；2.昆明理工大学材料学院，云南 昆明 6 50 0 0 0）1 岭南传统建筑装饰中的嵌瓷工艺概况在众多文化遗产中，嵌瓷是岭南地区一种独特的传统建筑装饰工艺，也是客家文化和宗祠文化的象征性代表，其历史可追溯至明朝万历年间（1573-1620），1900年左右达到鼎盛。“嵌瓷”本身既属于物质文化遗产又属于非物质文化遗产，物质文化遗产表现在现实当中保存相对完整的嵌瓷装潢建筑，而非物质文化遗产表现在师徒传承的嵌瓷制作技艺。然而嵌瓷工艺的记录一直属于零散的、无系统化的状态。部分学者和匠师开始研究嵌瓷的传承脉络与开发保护，建立民间培训班和嵌瓷博物馆等。但这些研究较少从嵌瓷工艺本身进行考虑，不能够从根本上解决嵌瓷的传承与发展问题。鉴于此，有必要从工艺更新角度对岭南地区传统建筑装饰中的嵌瓷进行研究，为嵌瓷匠人提供更为科学、易用的原料。发展出满足现代需求、适合于产业化发展方向、资源节约型的嵌瓷装饰艺术，从而使得传统建筑装饰焕发新机。岭南地区雨水充沛，光照充足，嵌瓷大多作为建筑屋脊装潢，需经受百年风雨的考验。为了适应这一环境特性，嵌瓷艺术有其独特的材料构成，主要分为：骨架、瓷料、灰浆、糖灰、颜料等。本次实验的主要对象为“糖灰”，即嵌瓷瓷料与坯体的媒介粘结剂。粘结剂直接决定了嵌瓷成品的使用寿命，好的粘结剂既能够不破坏传统工艺的环保特性，又能够增强其物化性能，无论在古建筑的修缮、复原还是在新的嵌瓷产品的制作上都有着举足轻重的作用。2 岭南传统建筑装饰中的嵌瓷工艺田野调查笔者在对嵌瓷实地走访的过程中，采访了广东省工艺美术大师、国家级非物质文化遗产项目（潮州嵌瓷）第四代传承人卢芝高先生及其弟子卢渤鑫、许名泰等；广东省工艺美术大师、大寮嵌瓷第四代传承人许少鹏先生等。深入了解岭南传统建筑装饰中嵌瓷的工艺及传承体系，实地调研当地庙宇、祠堂、博物馆等，对嵌瓷这一非物质文化遗产有了更加深入的了解。文章以笔者在潮州、汕头嵌瓷的田野调查为基础，辅之以专业的文献资料、实验设备，对“糖灰”即嵌瓷瓷料与坯体的媒介粘结剂进行了较为科学的研究。图 1 潮州嵌瓷第五代传承人卢渤鑫现场展示嵌瓷粘合过程为了更好地传承嵌瓷这一非物质文化遗产，在工艺方面，潮汕嵌瓷两大世家都进行了新的道路探索。图2为汕头大寮嵌瓷传承基地外墙嵌瓷装饰潮州卢氏嵌瓷重手法、轻材料。在坚持纯手工剪裁的基础上，开始尝试在原有的灰胎、粘结剂中加入白水泥、草纸灰等较容易获取的材料，逐步与现代社会融合。汕头基金项目：澳门科学技术发展基金项目，名称：岭南传统建筑装饰中的嵌瓷工艺更新研究，项目编号：0 0 56/2 0 2 1/A作者简介：王晓晓（19 8 2），男，安徽凤阳人，副教授。研究方向为城市扩张背景下的空间重构研究；叶健雄（19 6 9），女，澳门人，助理教授。研究方向为建筑文物修复；陈瑞（19 9 6），男，云南曲靖人，研究方向为无机功能材料；杨盛安（19 9 0），男，福建厦门人，研究方向为功能陶瓷及薄膜材料通讯作者：李彦昱（19 9 5），女，山西晋城人。研究方向为设计学文化遗产保护DOI:10.14030/ki.scaa.2023.0072石材2 0 2 3 年2 期 87 石 材S H I C A I装饰装修许氏大寮嵌瓷重材料、轻手法。在坚持古法制坯体及粘结剂的基础上，开始尝试使用烧制成型的瓷料，节省了人工成本，致力于培养更多嵌瓷工艺人才。为了追求传统工艺与现代科学更好地结合，本次实验的原材料取自汕头许氏大寮嵌瓷古法制粘结剂。图 2 汕头大寮嵌瓷传承基地外墙嵌瓷装饰3 嵌瓷工艺用粘结剂更新初步实验3.1 实验细节本次实验共分三个阶段。第一阶段是按照质量比合成红糖：贝灰=140的粘结剂，以探究粘结剂的宏观形貌、物相结构、微观特征、热力学行为、键合类型等；第二阶段是制备不同红糖贝灰质量比（15，110，120，140，160，18 0）的粘结剂以进行后续分析测试,样品分别标记为N05，N10，N20，N40，N60，N8 0；第三阶段是取1：40的粘结剂分别置于和室温环境和电热恒温干燥箱高温（140），样品记为N40-140探究高温后（约136）样品物相结构变化。第一阶段实验步骤如下：（1）将局部团簇粗粉状态原料（红糖、贝灰）置于电热恒温干燥箱中保持12h，干燥温度为70；（2）将干燥后的原料采用玛瑙研钵分别手工研磨，每组研磨时长均为0.5h，获得红褐色粉末（红糖）和灰白色粉末（贝灰），分别记为H P，BP；（3）采用高精度电子天平按质量比（140=红糖:贝灰）分别称取红糖和贝灰，称量精度0.0005g，而后将二者粉末置于烧杯搅拌混合10m i n，获得粘结剂干粉混合物记为N40；（4）称取2g 步骤（3）所得干粉混合物后加入蒸馏水进行搅拌，直至出现灰白色流体状混合物，至此得到目标粘结剂；（5）将步骤（4）所得粘结剂置于空气中进行296 h 空冷干燥以获得后续测块所用状粘结剂（空气平均湿度约为40%RH）。3.2 测试分析3.2.1 原料物相分析对H P，BP，N05，N10，N20，N40，N60，N8 0，N40-140等样品粉末进行X 射线衍射（X R D）分析测试，所有样品测试条件为：扫描范围1090，扫描速度8/m i n。仪器参数为Cu 靶 K 线，波长 1.54056。测试结果如图3所示。图 3 各组样品粉末X 射线衍射图谱：（a）原料射线衍射图谱；（b）30和140环境下处理后样品X 射线图谱；（c）不同组分粘结剂X 射线图谱。（1）原料物相结构。首先对图3（a）中H P分析可知，该材料主要谱图峰段与C12H22O11（PD F：NO24-1977）高度匹配，匹配度达到97%，说明红糖主要成分就是蔗糖，峰形含有较多微弱杂峰，说明原料不纯，是以蔗糖为主，混有少量M g 等杂质元素的混合物。针对B P分析可得，其衍射峰位分别匹配Ca（OH）2和Ca CO3，其对应的PD F卡号分别为76-0571和72-1937，同时两者与原材料的I%值均达到94%，说明贝灰是氢氧化钙和碳酸钙的混合物。谱图中有微弱杂峰，说明物相不纯，含有少量杂质。最后对N40分析发现其特征峰与BF完全对应，主峰无偏移，与BP 88 STONE 2 0 2 3 No.2装饰装修相似，说明二者物相结果基本一致，未发生任何化学反应产生新物质。同时H P的峰形未在N40样品显现，分析是其衍射强度低，被BP衍射信号覆盖，其次是含量低（5%），低于仪器有效检测范围。（2）高温反应后物相结构分析。取140组分的粘结剂进行高温处理分析热力学反应对其结构和物相的影响，测试结果如图3（b）所示。N40和N40-140衍射峰并未表现出明显差异，谱峰位置、强度均一致，主峰无偏移，说明其结构和物相无明显变化，由此知道140反应后的粘结剂并未发生强烈的化学反应，据此分析得到该温度范围仅是结晶水的脱除，结晶水的大量脱除会显著降低粘结剂的粘性，导致材料中微区缺陷衍生，扩张，进而影响到宏观层面，导致材料失效。游离在材料内部的水分子发生水化反应，Ca2+和O H-1于间隙反应生成Ca CO3填隙，从而增强粘结剂硬度和粘性。因此高温对粘结剂有严重的危害，直接导致其硬度和粘接性能的大幅降低。（3）不同组分粘结剂结构分析。对不同组分粘结剂进行X 射线衍射分析结果如图3（c）所示。首先可以看到各组分峰形一致，无新增衍射峰，说明组分变化不会产生新物相；其次将衍射峰主峰放大后能看到，随着红糖组分的降低，主峰向小角度偏移，根据Br a g g 方程（2d s i n=n）可知，当红糖含量越少，其晶面间距会越大。结合SEM 和ED S分析可知，红糖呈网状分布，作为填充材料，随着红糖含量的增加，会进一步填隙于Ca（OH）2和Ca CO3中，对某些为压应力时峰向高角度发生位移,反之为拉应力时衍射峰向低角度发生位移，相互聚合粘接成致密结构。3.2.2 热力学曲线对N40样品粉末进行差示热分析（D S C）测试，分析结果如图4所示。分别测试其升温和降温阶段热反应。D SC测试的条件为：测试温度为25200，升降温速率均为10/m i n。图4（a）为材料升温阶段曲线，我们可以发现材料会出现两段明显的热流扰动特征，第一段为40137 区间，其呈现了强烈吸热行为，这是因为材料在不断升温的过程中吸热失水。而后在137200 区间，其呈现了一定斜率的放热行为，这是因为材料的宏观含水量和结晶水已被完全脱除。图4（b）则是材料从200 逐步降至室温，图中可以看出200136 区间其热扰动没有升温曲线这么明显强烈（斜率不明显），即只出现了轻微的放热。可能在该温区升温过程中吸热产生了部分反应，形成了更为稳定的物质，进而在降温过程中，该物质不会再对热扰流产生显著影响。但在136 90 区间，材料依然表现出了极为强烈的吸热反应，且热力学特征温度点均在136，这表明该组分材料的物性或结构失效临界温度约为136，这对该材料实际应用有着重要参考价值。图 4 N40样品差热分析，（a）升温阶段；（b）降温阶段3.2.3 微观形貌及元素分布（1）微观形貌。为进一步确认材料的微观形貌，采用扫描电子显微镜对N40样品进行测试，测试结果如下图3所示。图5为不同放大倍数下的显微图像。低倍（200300）放大图像（图a，b）能看出内部有呈网状的层状物分布其间，结合图6所示ED S 分析可知该部分是红糖，对微区进一步放大（图c，d）能够看出结构为具有特定晶体结构（单斜晶系）的Ca CO3和Ca（O H）2（六方晶系）嵌在以红糖为填隙物的类似钢筋混凝土模型的混合物中，红糖可以极大地增强以贝灰为基的粘接剂的粘接作用，Ca CO3和Ca（O H）2则具有极佳的填隙作用，增加了界面间的啮合力，进一步增强其粘结强度和硬度。（2）元素分布。为探究微观形貌中所示图像中各部成分和元素，对SEM 图像中相同位置进行能量色散谱分析，结构如图6所示。因Ca CO3和Ca（OH）2元素为Ca，C，H，O，红糖主要成分为C，H，O，因石材2 0 2 3 年2 期 89 石 材S H I C A I装饰装修此Ca 元素的分布是区分红糖和贝灰的依据。其次，M g 元素的分布说明材料含有一定量的杂质。Pt 元素则是SEM 测试需要所进行的喷金处理（该测试使用的为铂金），故含有该元素。由图6可明显看出，呈网状薄层是红糖，颗粒状填充的是贝灰有效成分Ca CO3和Ca（O H）2。通过该部分可以验证其微观形貌与结构，证实了其结构是以红糖为连接物，而Ca CO3和Ca（OH）2为填充物的模型。4 结论与展望在岭南传统建筑装饰嵌瓷工艺更新的研究中，我们选择了对糖灰即嵌瓷的粘结剂进行初步实验。为探究粘结剂的物相、成分、微观形貌、粘结性能，对干燥、研磨处理过后的原料粉末进行X 射线衍射，获得了原料的成分和物相信息。此后根据结构影响物化性质这一关系，又对粘结剂样品进行相关测试，D SC、SEM、ED S等，进一步确认了材料的热力学行为、微观形貌和元素分布，由此我们得到了材料微观下的状态，分析其粘结行为是类似混凝土模型的作用（红糖相当于黏着剂，贝灰有效成分为填充物），这些分析测试对我们深入了解和调控该型粘结剂提供了科学指导。为进一步探究二者成分对其结构影响，制备了不同红糖比例的粘结剂并测试，测试结果表明红糖组分的提高，粘结剂的拉伸强度和抗裂性大幅提高，同时也会导致碳酸钙和氢氧化钙的晶格变小，由此导致材料更加致密，粘结性能提升，但红糖比例过高会导致原料易被微生物分解，加速失效过程。对此往后的研究重心将是找到最佳配比或尝试添加其他环保、成本低廉、原料丰富的材料等手段以提高粘结剂物化性能和服役寿命。（a）（c）（b）（d）（a）（c）（b）（d）图 5 N40样品SEM 图像（a）200倍SEM 图像；（b）300倍；（c）1000倍；（d）10000倍图 6 N40样品E