石灰是重要的传统建筑材料，历史上长期作为胶凝材料应用于地基、基础、墙体、屋面、饰面等部位。在硅酸盐水泥引入中国并规范使用后，石灰已不再作为主要粘结材料，至20世纪70年代基本只用作掺合料。但近年来，随着建筑遗产保护理论的不断发展和实践的深入，各种类型的纲领性文件都强调传统材料在保护中的应用，尤其是水泥在建筑遗产保护和修缮中的负面作用逐渐显现，石灰因本身就是传统建筑材料，且其强度特征等性能与建筑遗产保护要求相适应，开始成为保护修缮工程的重要功能性材料。
目前中国学术界对古代建筑石灰应用的研究主要集中在历史探源、传统灰浆科学化研究和保护工程应用等几个方面。如容志毅[1]、杨丙雨[2]等对宋元之前建筑石灰的应用历史做了系统梳理，裴学松[3]根据考古资料研究了史前时期“白灰面”的发展历程。传统灰浆科学化是研究的热点，曾余瑶[4]、杨华山[5]、魏国峰[6]、张坤[7-8]、方世强[9]等人在以现代检测技术研究灰浆凝结机理方面做了大量工作。借鉴传统灰浆工艺，李振[10]、杨海军[11]、戴仕炳[12]、王逢睿[13]、王赟[14]等在保护工程中应用石灰取得了良好的效果。
尽管如此，但从整体看，对传统建筑石灰的研究仍然存在研究割裂、缺乏框架的不足。特别是通过史料文献研究石灰的应用还有很大空白。现有研究已经从部分古籍中初步了解到古代建筑石灰的生产和施工技艺，但对其科学意义尚缺乏充分的解译。甚至还有部分研究对史料断章取义的分析误导了传承的方向。
不能完整地理解传统灰作，就无法在建筑遗产保护的实践中科学地利用石灰，实现保护的目的，反而会因此对遗产造成更大的伤害。如墙面粉刷后出现疱疹，修复后的明长城发生局部坍塌，很大程度上就是对传统灰作研究不到位造成的。文章在现代科学研究成果的支撑下，基于对传统文献的考证、分析和归纳，以固化应用为核心和目标，尝试从烧制石灰的原材料（石）、煅烧燃料及方法（锻）、消解工艺（解）、配方设计（方）、施工工艺（工）及固化特点（固）等六个方面（合称“灰作六艺”，图1）分析传统灰作技艺及其存在的问题，以期建立一个完整的研究框架，对未来传承进行展望。
1石——烧制石灰的原材料
从古籍的记载来看，中国古代烧制石灰的原材料有两种：石灰岩与牡蛎壳。
图1灰作技术体系关系示意图（图片来源：李晓绘制）图
1.1石灰岩
中国古人开采山石烧制石灰，至晚在仰韶文化中期就已经出现，其时原材料以料姜石为主[15]。到龙山文化时期，发展为以石灰石烧制石灰。如年陕西旬邑下魏洛遗址出土的窑内（公元前—公元前年）残存有块状石灰、石灰粉、破碎的青灰石块和烧过的硅质灰岩石块[16]，说明以石灰岩烧制石灰在龙山文化时期已经有了相对成熟的工艺。从那时起，含有较多方解石或白云石的天然石材和生物体开始成为烧制石灰的主要原材料。
使用石灰岩烧制石灰的明确文献记载最早见于西晋《博物志》：“烧白石作白灰，既讫，积著地，经日都冷，遇雨及水浇即更燃，烟焰起。”[17]指明白灰（石灰）是由白石烧制而成，并且遇雨水即消解，放出大量热气，如蒸如蔚。其后，南梁陶弘景也有过类似说法：“今近山生石，青白色，作灶烧竟，以水沃之，即热蒸而解末矣。……世名石堊。古今多以构冢，用捍水而辟虫。”[18]对石灰烧制和消解的描述与《博物志》基本相同。“捍水”，即防水防潮之谓；“辟虫”，杀菌灭虫之意。《周礼·秋官·司寇》记“壶涿氏”职掌，称其“掌除水虫……以焚石投水”[19]。清吴浩《十三经义疑》解释说：“焚石，即今石灰也。故疏云：‘石燔烧，得水作声，使水虫惊去。’不曰‘石灰’而曰‘焚石’，取其热也。”[20]据此，至南北朝时期，营坟时使用石灰，收防水驱虫之效，已是其时的通行做法。
值得注意的是，《博物志》和《本草经集注》都提及的石灰岩的色彩——“白”或“青白色”，可视为选矿依据。《天工开物》则认为可燔的石材“以青色为上，黄白次之”[21]。石灰岩矿物组成以方解石为主，化学成分主要是碳酸钙，通常为灰白色，如含有杂质也会呈现深灰、浅红、浅黄等颜色。古人不明矿物的化学成分，仅依经验加以总结，这种描述的差异应与作者的生活背景有关。今天的科学研究表明，“青色”或“黄白色”石材均可烧制出质量好的石灰。
1.2牡蛎壳
自先秦时期起，沿海地区即有以牡蛎壳烧制石灰的传统。先秦文献中将这种由生物体烧制而成的石灰称之为“蜃炭”①[19]，在房屋营造和修建坟墓时将其用于粉刷墙壁和杀菌除虫②[19]。蜃炭的产地应是齐国沿海（今山东半岛），此地在夏商时被称为东夷，周武王分封诸侯，姜太公于此封国建邦。因其地偏处东部，农业不如中原腹地发达，姜太公发挥沿海资源优势，煮盐垦田、兴工商，齐国很快成为春秋时期实力强盛的诸侯国之一。周王朝营造宫室所用的蜃炭从齐国运输而来，应是合理之猜测。
以蛎壳为原料生产石灰的传统工法延续千载，至20世纪方消失。宋应星记载：“凡温、台、闽、广海滨，石不堪灰者，则天生蛎蚝以代之。”[21]其书中烧制石灰的插图（图2），原材料“蛎房”就是蛎壳。
图2烧蛎房法制石灰
（图片来源：宋应星《天工开物》，上海商务印书馆年版，第页）
1.3原材料不同导致的产品区别
现行国家石灰标准根据石灰中钙质和镁质含量的不同，分为钙质石灰和镁质石灰（MgO含量大于5%），均为气硬性石灰（即可在空气中硬化）。前述《天工开物》中提到的青色石灰石，经现代生产实践证实是以钙质为主的石灰石，适合烧制钙质石灰或具有弱水硬性的石灰；黄白色的石灰石大多数为含有镁的白云岩或石灰岩，其烧制成的石灰为镁质石灰或含镁石灰。生产气硬性石灰要求原材料中粘土含量一般不超过5%。当灰岩中掺杂的粘土含量在5%—25%之间时，烧制的石灰因含有能在水中硬化的硅酸二钙（C2S）成分而具水硬性，被称为水硬性石灰。不同原材料成分与所得石灰产品种类的关系，如图3所示。
图3原材料与石灰种类的关系（图片来源：李晓绘制）
因缺乏相关文献记载，尚难以判断我国古代是否有水硬性建筑石灰存在。但蛎壳中含有少量的硅质、泥质成分，以蛎壳烧制的石灰应该具有一定的水硬特征。
2煅——煅烧石灰的手段与方法
煅是烧制石灰的必要手段和过程，立窑堆烧是古人很早发现并掌握的煅烧石灰方法。普通石灰的煅烧温度不超过℃，这在中国古代是较易达到的煅烧温度。
2.1煅烧容器
前述陕西旬邑下魏洛新石器时代的石灰窑，系竖直式窑，窑室平面近圆形，弧壁，火膛在窑体正下方（图4）。
图4陕西旬邑下魏洛出土的石灰窑（图片来源：《陕西旬邑夏魏洛》，科学出版社年版，第25页彩版五）
窑室上部应有开口以投放原料。以竖窑形式烧制石灰在我国古代社会基本没有变化，如河南巩义发现的唐代石灰窑遗址[22]（图5）。
图5河南巩义唐代石灰窑遗址（图片来源：李辉《河南巩义窑址发现古代石灰窑和各类瓷器遗物》，《中国文物报》年8月26日第8版）
呈现出同样的竖直圆形窑室，以及火膛在窑室下部的特征。新中国成立后，广大乡村仍然主要使用这种形式的石灰窑烧制石灰，如广东省河源市龙川县麻布岗镇大古村的石灰窑（图6）。
图6广东省河源市龙川县麻布岗镇大古村的石灰窑
（图片来源：陈佳林摄影）
20世纪90年代后，因其粗犷的生产方式和环境污染等问题才逐步为机械式立窑所取代。其实不仅在中国，西方烧制石灰采用的也是同样的立窑形式，如图7所示英国19世纪的石灰窑。
图7英国ClintsWood古石灰窑
（图片来源：MatthewHatton,