用猪血防腐、用矿石上色？北京中轴线上的古建筑有哪些科学奥秘？

2024年7月27日，“北京中轴线——中国理想都城秩序的杰作”被正式列入《世界遗产名录》，让北京中轴线成为代表这座城市乃至中华文明的“金名片”。

面粉、猪血、桐油居然是景山建筑群历久弥新的秘诀，几乎终生在飞行的北京雨燕喜欢在永定门“落脚”，端门上漂亮的建筑彩画使用了大量的矿物颜料……关于中轴线上的古建筑，还有这样的科学奥秘？

景山——景春永固

景山位于中轴线的制高点，是明清两代皇家御苑。其建筑群历经风吹日晒，依然屹立不倒，这得益于古代匠人的智慧——“一麻五灰”地仗技艺。

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“地仗”原来是用在柱子上的

木结构虽然有稳固抗震抗压性能，但会受到虫害和雨水的侵蚀。

为了保护木构件，在建筑表面上未进行油漆彩画工作之前，木质基层和油膜之间的部分就要做“地仗”。

地仗由灰和麻组成，并钻进生桐油，这种工艺大约形成于明代。

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“一麻五灰”都是什么？

“一麻五灰”地仗施工的具体工艺可分为9步。其工艺流程为：木基层处理→汁浆→捉缝灰→通灰→使麻→压麻灰→中灰→细灰→钻生。

五种灰浆均为油满、血料、砖灰按体积比配置而成。

你知道这五层灰分别是什么吗？

这一技艺通过使用麻丝、麻线、麻布以及五次灰浆（含面粉、猪血、桐油等），有效防止了裂缝、潮湿、渗透、虫害和腐朽，确保了景山建筑群历久弥新。

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“一麻五灰”闪耀着科学之光

麻是拉接材料，当麻丝粘贴方向垂直于木纹方向时，能够有效防裂。

砖灰是地仗的主要填充料，其表面为多颗粒聚集而成，且有许多不均匀的孔隙。砖灰结壳后，可使得地仗具有良好的渗油性和耐腐蚀性。

猪血以血料的方式被运用到地仗中。血料掺入灰浆可提高施工效率，并提高了灰浆的粘结性、和易性、防水性、防裂性、干燥性等。

桐油以生桐油和油满两种方式，被科学运用到地仗中。钻生防裂、填充砖颗粒间的空隙，起到防潮防渗作用。此外，桐油有毒性，渗入木材内部后，能阻止菌虫生长繁殖。

永定门——雨燕永定

永定门作为中轴线南端的标志，不仅是历史的见证者，也是北京雨燕的家园。

北京雨燕是全世界唯一以“北京”命名的野生候鸟，常常把巢穴建在北京的古建筑上。它们是代表北京的鸟类精灵，也常常被称为永不落地的无脚鸟。

北京雨燕的爪子结构注定它们无法握紧树枝，无法在树木上建巢，但是可以在古建筑上攀爬；它们的尾巴和翅膀的结构，造成它们无法在平地上起飞，必须栖息在如永定门城楼这样子的高大建筑上。

北京城区是北京雨燕的主要分布和繁殖地，而远郊区县则相对较少。北京雨燕主要栖息在适宜建巢的古建筑物或仿古建筑横梁的缝隙中。

颐和园、雍和宫、前门、天坛、历代帝王庙等地均是它们的重要繁殖地。每年的3月底是雨燕飞临北京的时间，当年8月初它们将全部飞离北京前往南方过冬。

端门——彩画端美

端门上有很多漂亮的建筑彩画，你知道这些缤纷的色彩是怎么来的吗？

这些美丽的色彩使用了大量的矿物颜料。其中，石青就是建筑彩画最常用的颜料之一。

石青颜料在中国的应用可以追溯到先秦时期，同时也是近代化学家最早鉴定的矿物颜料之一。

20世纪初，留日归国的地质学家章鸿钊对市面上销售的石青检测分析，得到了分子式2CuCO3Cu(OH)2，就是蓝铜矿。

蓝铜矿为什么会呈现出美丽的蓝色？头青、二青都是怎么来的？矿物为什么会呈现如此缤纷美丽的色彩呢？

在北京科学中心2号楼5层，“科技中轴—北京中轴线上的科技”展，我们可以仔细观看蓝铜矿的结构，还有和它伴生的孔雀石（石绿）以及其他的矿物颜料，如红色的辰砂（朱砂）等等，了解矿物颜料的制作工艺。

参考资料：

周乾.解码故宫古建筑“一麻五灰”地仗技艺[J].知识就是力量,2023,(10):46-47.

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来源：数字北京科学中心

编辑：尼洛

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