我国传统土木建筑是技术与艺术的完美统一 。作为决定建筑好坏首要因素的技术，如传统的土工、木工、石雕等，是打造建筑呈现艺术的保障。而伴随古建一路高歌的诸多技术中，有一个细项很容易为人忽略，就是"胶凝技术"。
晚霞中的长城，青砖砌筑
什么是“胶凝技术”？不妨先以胶凝材料水泥为例来说明。现代水泥诞生约200年，是粉状水硬性无机胶凝材料，加水搅拌后成浆体，能在空气或水中硬化，并能把砂、石等材料牢固地胶结一起。
水泥的这种能力，就是"胶凝"。那么，在科技并不发达的古代，没有水泥，人们是怎样解决建筑建材的胶凝问题呢？
古代的“胶凝技术”与现代水泥的"胶凝"显然不同，虽然二者的技术及材料不同，但是古代“胶凝技术”呈现的效果，似乎并不比水泥差。而且它是古人匠心独运的工艺“结晶”，蕴藏着厚重的历史情愫。
现代用水泥砌砖墙
那么，古代"胶凝技术"究竟为何物？
古代“胶凝技术”，能将众多材料胶结一起，形成牢固整体的一种建造材料及技术。确切地说，这是一种能够有效胶凝材料的技术，被用在土石砖工程，如城墙、宫殿、民居、陵墓、塔楼、堤坝等，或用于土石沙混合，或构砌青砖。
01 古代“胶凝技术”及材料演进，经历了从小到大、从弱到强、从单一材料到多元复合的转变，终于伴随传统土木辉煌，在明清时期登上巅峰
没有水泥的传统时代，人们为了建造家园城池，当然也需要相应的材料和技术。那么，跟随传统建造的主线，古代“胶凝技术”就呈现为一条清晰的发展支线。
首先，人类文明早期的两种胶凝材料：（1）天然姜石磨碎磨细的白灰面，考古发现5000~7000年前的新石器仰韶文化时期，它被用来涂抹洞穴四壁与地面，效果坚硬且光滑；（2） 泥加水混合，含一定量的粘土粒子，遇水有黏性，可粘结草木等。
姜石
科普下何为姜石？
姜石是一种二氧化硅含量较高的石灰石块，常夹在黄土壤中，属于土的钙质结核。
其次，随着人类从洞穴栖居向土木结构建筑发展，在实践中不断总结，人们发现泥巴加水，再加草杆或碎草，搅拌成泥浆，粘结力更好，甚至可以粘结石块。
这就类似我们今天仍能在北方乡下或偏远地区看到的麦草泥，用来抹墙抹灶，还有抹炕，在墙体或灶台表皮抹上一层，牢牢抓护着立面，具有一定防护性能。但风吹雨打，每年需要抹泥修复。唐宋之前土建盛行的时代，这其实是民间最重要的“胶凝技术”之一。
用麦秸泥抹墙的老建筑
第三 ，围绕土料的成熟运用，对材料认识愈加清晰，于是人们改进技术，出现由粘土、沙子和石灰共同构成的"三合土"，加水混合，经夯筑，大力出奇迹，彻底干燥后，无论民建官建，都十分坚固耐用。
在三合土中，有两种胶凝材料，共同强化性能：粘土和石灰。其实，石灰属于气硬性胶凝材料。
何为气硬性胶凝材料？
不同于水硬性胶凝材料既可在空气中又可在水中硬化，它只能在空气中硬化，才能保持和发展其强度，如石灰、石膏、菱苫土和水玻璃等；气硬性胶凝材料一般只适用于干燥环境，不宜用于潮湿环境，更不可用于水中。
用石灰粉的墙面，会变得斑驳陆离
过去，人们单一用石灰粉出白墙，但雨季淋刷或潮湿影响，墙面会粉化酥化乃至掉皮，就是由石灰的气硬特性决定的。而沙子主要作为骨料配合胶凝材料完成级配。
何为骨料？
又叫集料，是三合土中起骨架和填充作用的粒状材料。骨料分为细骨料和粗骨料。在现代混凝土中，沙子是细骨料，碎石为粗骨料。
何为级配？
粗细不同的粒径按照一定比例组合搭配在一起，以达到较高的密实程度从而增加融合强度而进行的搭配。
采用三合土建造的典型案例，有公元413年匈奴人建造的统万城，今为重点国保，位于陕西榆林靖边县，已有1600多年历史。这片地域直到明代，都是中原农耕文明与游牧部落交锋的前沿，今天仍可见统万城残留的高出地面几十米的雄壮城墙。土城墙能矗立1600多年不倒，可见它有多么坚固。
女孩前方，是高大的统万城遗址
当年，统万城在用三合土夯筑时，监工异常严苛，要求墙体坚硬如铁石，若被锥入一寸，建造人就要重建或被杀头。所以，为保证城墙坚固度，需要增加夯土墙胶凝强度，便采取"蒸土筑城法"。
所谓'蒸土'，即在土中加入大量石灰，然后加水，生石灰遇水发生熟化反应，放出大量水气，如同烧锅水开，造成气雾弥漫的情形。
今天，我们看统万城的颜色，与其他夯土城墙的土黄色不同，它更多显现为白色，就是当初掺加石灰所致。
统万城遗留的城墙
第四，时代发展，砖瓦烧制成熟并大量出现，开始逐渐替代夯土用于建造。先前夯土墙的强度，难以匹敌砖墙，胶凝材料更新换代势在必行，于是“胶凝技术”也由三合土主导的土木建造随之一变，出现更适合砖木建造的"
糯米灰浆"。
熬制糯米汤，修复古建筑
无需质疑三合土的铺垫之功，正是在长期夯土基础上，才出现"糯米灰浆"这种胶凝材料。考古研究认为，糯米灰浆的成熟时间，大约在1500年前的魏晋南北朝时期。
那么，"糯米灰浆"究竟属于什么胶凝材料？
在熟石灰及石灰岩混合物中，加入更细腻更黏性的糯米汁来改良性能，它们搅拌均匀后，即为糯米灰浆。可用来砌筑灰砖建筑，如明长城、城墙和民居大院；也可掺入土砂，增加夯筑强度，如客家土楼的夯土墙和大运河堤坝；还可以加砂石，制成糯米砂浆。发展到后来，在砌筑灰砖城墙时，更掺入桐油和明矾，以防水抗渗，并增加建筑的早期强度。
拌制糯米灰浆
现代糯米汁实验发现，糯米中含有一种增强胶凝强度的秘密成分——支链淀粉（多糖）。研究进一步认为：
糯米灰浆是一种特殊的有机-无机复合材料，其中的无机成分是碳酸钙，而有机成分是支链淀粉，后者来自加入到灰浆中的糯米汤。此外灰浆中糯米汤作用是抑制剂：碳酸钙晶体的生长被控制，而且产生一种致密微结构，这是造成该灰浆良好性能的原因。
明清之际，伴随中国土木建造达到顶峰，以糯米灰浆为代表的的古代“胶凝技术”也同时成熟，并随之定型，明长城、福建土楼和南京明城墙等，都是非常典型的代表。
02 福建土楼的建造在明清时期成熟，千年历史文化加上世界独一无二的大型生土夯筑的艺术成就，令它具有"普遍而杰出的价值"，入围世界遗产名录。无论是建造技术的成熟，还是艺术成就的取得，背后都离不开作为重要支撑的“胶凝技术”
福建土楼的“胶凝技术”，主要是通过黏土成分、糯米汁、石灰等增加土材胶凝强度，再经大力夯筑，一座固若金汤的大型民居于是诞生。
福建土楼沧桑感十足的夯土墙
它坚固耐用的直观表现，就是一眼能望到的20余米高的雄壮夯土墙，支撑围合着数千乃至上万平方米占地面积，形成巨大内部空间，可供数千人居住。
福建土楼上下五六层，每一层功能不尽相同，分为厨房、居室、粮仓等，如此大体量的建筑，能够维持数百年被人居住，的确震撼人心，而夯筑与“胶凝技术”则居功至伟。
这就是福建土楼为什么如此坚固，矗立几百年不倒的原因。当然，除此之外的因素是多方面的，既与它严谨的建造技术和严密施工流程相关，又要基于传统土木建造的“胶凝技术”及材料，才最终打造出百年土楼。
传统时代工匠手艺与经验起着重要作用，关键技术较少行诸文字，带来一种秘不示人的神奇。但在千年土木传承中，长期修炼手艺的匠人，早已沉心静气，面对更为巨大的土楼工程，他们有技术有耐心在不断总结和实践中、在人生数十年里建造一座完美的夯土墙建筑。
南靖，仍生活在土楼的人家
例如土楼挖地基，为确保基础牢固扎实，根据经验和实践总结，可以花一年时间深挖地基五六米。土楼后续的夯土（包括拌土料）、木结构更是如此，均在工匠精神的介入下，才使得土楼建筑蔚为大观。而背后，毫无疑问三合土“胶凝技术”发挥了极其重要的作用。
福建土楼的夯土墙可采用三合土夯筑，即粘土、砂、石灰，另外会加糯米浆或红糖等材料。因为三合土加糯米浆混合搅拌，产生很强的胶凝效果，能有效保障土楼百年不倒、渊源流传。
糯米浆性能的发现，来自于久远的日常饮食，因为熬煮的粮食汤汁比较黏，而以糯米浆效果尤佳。于是，建造陵墓，工匠们就将糯米、熟石灰以及石灰岩混合，制成浆糊，填补在砖石空隙中，这就是古代高级胶凝材料"糯米灰浆"的雏形。
糯米浆，黏性十足
接着，它又从建造陵墓、宝塔，逐渐扩大到城墙、堤坝和民居，大众化广泛普及之后，福建土楼同样是受益者。事实证明，人们在土料中加入糯米浆，用它建造的土楼会更坚固，即使经历百年风雨灾乱，仍能完好地留存下来，且强固如初。
福建土楼至今遗存一些残垣断壁，强度堪媲美混凝土，使用钢钎都不易凿破。如建于明初，至今约600年的馥馨楼，便墙体坚韧，先前楼内居民为出入方便，用钢钎开小门，结果为此竟凿了二十多天才完工。
当然，土楼建造的智慧，在于因地制宜、就地取材，它除了在夯筑材料田土或三合土中加入糯米汁，还会混入其他骨料或拉结材料，如碎砖瓦、碎瓷片、贝壳、稻草等，由此搅拌混合成夯墙材料，无形中提升建筑墙体的强度，实现了更好的性能效果。
03 明长城和南京明城墙，属于当时国家督建的军事设施和城市建筑，人力、物力、财力供应充足，建造起来便更具优势，包括采用顶尖技术和材料，“胶凝技术”就是其中之一
研究者曾在明长城的城墙黏合物中发现糯米成分。因此，与三合土加糯米浆的应用类似，糯米灰浆是构砌长城砖石的重要胶凝材料。
长城，采用糯米灰浆砌砖
需要重点提到南京明城墙，由宫城、皇城、京城和外郭城四重城墙组成，是世界最长、规模最大、保存原真性最好的古代城垣，始建于14世纪，当时动用全国28万民工，约3.5亿块城砖，历时28年才打造出四重城垣格局。
南京明城墙，四重城墙格局图示
南京明城墙声名远播，除了它宏阔的规模体量，还有作为重要历史文化遗产的城砖。它们来自全国各地，尺寸长约40公分，宽20公分，厚约10公分，烧砖所采用的土质多种多样，有粘土、沙土、高岭土不等。
大多数城砖留有铭文，少则一字（或一个符号、记号），多则70余字，记录着地方或军队卫所何人烧造，以便验收不合格者直接追究责任，这种传统时代的工程"责任制"，在通信不发达的古代，保证了建筑质量。
南京明城墙城砖，其间灰浆明显可见
城砖之外，南京明城墙的另一个特殊之处，恰是所采用的“胶凝技术”，即糯米浆加石灰制成灰浆材料，用来构砌城砖，实现城墙600多年不倒的坚固效果。当然，专业而严谨的工匠，以石灰岩、花岗岩条石作城基、勒脚和城墙内外壁，或全用城砖，或用三合土筑夯土墙，外辅片石、城砖混合砌筑，进一步保障城墙质量。
今天，我们看到南京明城墙砖石缝的白色物质，就是胶凝材料糯米灰浆。它具有耐久、粘结强度高、韧性强、防渗性好等特点，曾在古代城墙建筑上广泛使用。
明代《凤凰台记事》记录：
筑京城，用石灰秫粥锢其外，上时出阅视。
这里讲到，修筑南京城墙，将石灰、高粱粥混合，来增加砌筑效果，明太祖朱元璋还来巡视。"秫"有两种意思，一是高粱，另一是"稷之黏者也"。无论哪种意思，由其黏性实现胶凝是肯定的。
南靖狮子山仪凤门段城墙
明代科技工艺著作《天工开物》，记载南京民间使用糯米的方法：
凡石灰经火焚炼为用……用以襄墓及贮水池，则灰一分，入河砂、黄土三分，用糯米粳、杨桃藤汁和匀，轻筑坚固，永不隳坏，名曰三和土。
显然，为追求强固，除了糯米汁外，民间还加入杨桃藤汁，来增强"三和土"性能。
糯米浆作为胶凝材料的有效性，还可以从南京明代徐俌夫妇墓得到验证，它采用糯米灰浆筑造。资料记载，1978年挖掘时，推土机对该墓无能为力，用上许多钢钎和铁锹，结果还搞坏不少工具。
裸露的砖石墙及凝固的灰浆
后期南京城墙，还加入桐油，在防水抗渗方面更胜一筹。总之，城墙建造使用糯米灰浆，实现历久弥硬、其坚如铁的效果，令古代建筑不仅实用美观，而且持久耐用。
04 结论：糯米灰浆是媲美水泥的古代高级胶凝材料，堪称中国古代的有机"水泥"，推动着光辉灿烂的土木建筑进程
除了明长城、明代南京城墙以及各地民居，比较知名的案例还有少林寺塔林，其历代墓塔的建造，均采用石灰加淀粉的“胶凝技术”。
少林寺塔林
就福建土楼而言，掺入糯米浆的三合土属于特殊的有机-无机合成材料，无机成分是碳酸钙，有机成分是支链淀粉。据三合土掺入糯米浆前后实验对比，二者结合后物理特性更稳定，机械强度更大，兼容性更高。
从物化反应看，材料中淀粉充当抑制剂与粘合剂，一方面消解钙质沉淀物增长，另一方面形成紧密微观结构，这种恰到好处的微妙级配组合，正是造成建筑墙体强度大增的合理因素。
广泛存在于稻米和其他淀粉食物中的多糖复杂碳水化合物——支链淀粉的神奇之处，还可见于过去春节人们贴对联使用浆糊，用面粉或粳米熬制，同样靠其中的淀粉将对联粘贴于门框。
虽然古人并没有明确的实验数据，但糯米浆作为胶凝材料在古代确实极其适用，这才使糯米灰浆成为"世界上较早使用有机和无机原料制成的优良复合灰浆"，比纯石灰砂浆的强度更高。甚至在今天，它作为中国古代独有的重大发明，仍被用来修复古建筑。
古建筑城墙门洞
古城墙及城门楼
建筑反映人类文明成果，而建筑史则以建筑材料为基础、建筑技术为依托、建筑艺术为呈现，是综合的大百科。从白灰面到黄泥浆，再到三合土、糯米灰浆，最后以广泛采用的石灰与糯米浆有机结合的古代“胶凝技术”胜出，仅此一项，便推动古建筑变革，突破牢固度和持久性的藩篱，贡献于中国土木建造悠久而辉煌的历史。
