千年不腐的青磚是怎么煉成的？

古建筑歷史悠久。幾千年來(lái)，硬度和強(qiáng)度都遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于紅磚。青磚密度高，無(wú)變形，抗凍性好，抗氧化、防水泡、耐磨、耐風(fēng)雨剝蝕，千年無(wú)腐蝕。那么，青磚是怎么燒成的呢？

青磚是用粘土燒制的，粘土是某些鋁硅酸礦物長(zhǎng)期風(fēng)化的產(chǎn)物，粘性強(qiáng)。將粘土與水混合，制成磚坯，放入磚窯中煅燒(900℃-1100℃,而且要持續(xù)8-15小時(shí)才能做磚。粘土中含有鐵，三氧化鐵在燒制過(guò)程中完全氧化，即最常用的紅磚；如果在燒制過(guò)程中加水冷卻，粘土中的鐵就不會(huì)完全氧化（Fe3O4)青色，即青磚。

我們可以理解制磚的整個(gè)過(guò)程。紅磚是氧化氣氛中的燒結(jié)。紅磚變綠磚的關(guān)鍵過(guò)程是加水冷卻，即磚瓦人所說(shuō)的飲水（陰）窯過(guò)程。人們給了他很多關(guān)于飲水窯的傳奇色彩，所以今天我們繼續(xù)延續(xù)這個(gè)神秘的傳說(shuō)。

但是，青磚真的是由水引起的嗎？答案是錯(cuò)誤的！從文學(xué)的角度來(lái)看，人們給了青磚更多的詮釋，但從科學(xué)的角度來(lái)看，這確實(shí)是一種美麗的誤解。

傳統(tǒng)燒制青磚的燒制過(guò)程可分為兩部分，一是燒制紅磚，二是使紅磚變成青磚。青磚和紅磚的區(qū)別在于磚燒成后自然冷卻成紅磚，而紅磚變成青磚，則進(jìn)行以下工序，第一道工序叫隔窯。傳統(tǒng)操作如下：判斷窯內(nèi)磚燒成后，要做兩項(xiàng)工作，一是加煤，二是密封窯體。密封窯體的目的是通過(guò)窯體密封，隔離窯外空氣（氧氣）的輸入；煤是通過(guò)煤燃燒窯內(nèi)和磚坯中的氧氣，可以快速耗盡窯內(nèi)的氧氣，即恢復(fù)燒結(jié)。當(dāng)達(dá)到還原燒結(jié)時(shí)，如何隔離外部空氣入侵，將這種狀態(tài)持續(xù)到完全冷卻，祖先們使用了水在高溫下變成蒸汽的簡(jiǎn)單原理，即飲用窯。由于水在高溫下滲入窯內(nèi)，水變成蒸汽體積膨脹，在窯內(nèi)形成正壓，正壓隔離外部空氣的侵入，確保磚在缺氧氣氛中冷卻到不能再氧化的溫度，完成整個(gè)綠化工作。

從隔窯密封到下水飲窯，再到開(kāi)窯出磚，前兩道工序一次完成，窯內(nèi)磚瓦顏色的變化是在人們無(wú)法觀察到的情況下完成的。紅磚變成青磚的環(huán)節(jié)形成了模糊的概念。從操作環(huán)節(jié)來(lái)看，由于窯的時(shí)間很短，人們往往認(rèn)為窯是飲用窯的準(zhǔn)備工作，水工作持續(xù)幾天，需要很多技能，如初始水和后續(xù)水，同時(shí)防止大量水進(jìn)入窯，飲用水的連續(xù)性，這些工作和要求人們可以看到，操作也付出了很多努力，因此，形成了飲用窯的概念。這個(gè)概念形成后，燒磚人沒(méi)有澄清，這可能與保守的概念有關(guān)。畢竟，有人擔(dān)心學(xué)徒餓死。這套連續(xù)的工藝磚瓦人生動(dòng)地稱之為悶青。一個(gè)悶熱的詞把燒青磚的技術(shù)描述到極致，能隱約觀察到燒磚人的技術(shù)保守心理。

青磚變色始于恢復(fù)初期。恢復(fù)結(jié)束后，返青過(guò)程已經(jīng)完成。飲用窯的開(kāi)始表明返青結(jié)束。水只是保持這種狀態(tài)，直到最后開(kāi)窯，而不是飲用窯工藝造就了青磚。

由于某些錯(cuò)誤導(dǎo)致返青失敗，窯內(nèi)磚瓦呈不同程度的青色、紅色、青紅色等。燒磚的人之為花窯青磚燒成青磚一般是由三種錯(cuò)誤引起的。一是還原燒結(jié)時(shí)間不夠，還原氣氛和濃度不符合完全耗氧的要求，導(dǎo)致磚堆某些部位或磚內(nèi)部在不同程度上為氧化氣氛下的紅色。例如，雖然窯內(nèi)可以形成缺氧還原氣氛，但由于還原氣氛濃度、時(shí)間、溫度等因素，還原氣氛不穩(wěn)定，會(huì)導(dǎo)致青紅磚的出現(xiàn)。

這也證實(shí)了形成青磚的關(guān)鍵是燒還原過(guò)程，而不是下水過(guò)程。例如，如果一個(gè)窯需要3個(gè)小時(shí)才能完全還原，將其時(shí)間壓縮為2.5小時(shí)，下水時(shí)間保持不變，其窯產(chǎn)品將出現(xiàn)青磚紅心現(xiàn)象。磚體外部已完成綠化。由于還原時(shí)間不夠，磚體內(nèi)的氧氣沒(méi)有丟失，雖然下水時(shí)間沒(méi)有壓縮，但由于之前的還原燒結(jié)不徹底，青紅磚現(xiàn)象出現(xiàn)了。

建筑物上常見(jiàn)的磚也是青紅磚，但形成的原因不一定是還原不足造成的。如果仔細(xì)觀察窯內(nèi)不同部位的青紅磚，一般定期出現(xiàn)在排煙口附近、底部，或窯、觀火孔位置，這些部位經(jīng)常出現(xiàn)的原因是窯體密封不良。在恢復(fù)階段或恢復(fù)后的高溫階段，由于窯密封不良，外部空氣（氧氣）進(jìn)入窯，導(dǎo)致恢復(fù)氣氛不足或恢復(fù)后的氧氣。還有就是還原后高溫下水階段下水量不足，蒸汽少窯正壓不足不穩(wěn)定，外界空氣從漏氣點(diǎn)侵入，也會(huì)形成青紅磚。因此，青磚隔窯工藝的另一個(gè)重點(diǎn)是窯體密封。

三是高溫出窯造成的再氧化也會(huì)形成青紅磚現(xiàn)象，燒磚人稱之為回火。由于氧氣的流失，紅磚中的三氧化二鐵形成黑色(青色、灰色)氧化亞鐵，即紅磚變青磚的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。但氧化亞鐵非常不穩(wěn)定，在高溫下會(huì)迅速氧化，然后氧化成紅色的三氧化二鐵。從這一轉(zhuǎn)換過(guò)程中可以看出，紅磚變青磚和青磚變紅磚需要兩個(gè)基本條件，一是燒結(jié)氣氛，二是溫度。開(kāi)窯時(shí)(開(kāi)窯稱為開(kāi)窯)高溫是造成這種青紅磚現(xiàn)象的罪魁禍?zhǔn)住ｋm然相對(duì)燃燒的高溫屬于低溫階段，但由于氧化亞鐵不穩(wěn)定，易氧化，磚的溫度從低溫到完全冷卻，滿足了氧化條件。在這種情況下，青磚的顏色慢慢丟失，逐漸變成紅磚或灰磚。溫度決定了磚的變色程度，高溫為紅色，低溫為灰紅色或灰色。

也可以從古建筑中觀察到青磚回火、氧化變紅變灰的現(xiàn)象。一座由青磚建造的古建筑，經(jīng)過(guò)幾百年的風(fēng)風(fēng)雨雨，寒暑交替，已古樸，呈現(xiàn)出灰磚的滄桑。在自然條件下，青磚變灰磚也是一個(gè)氧化過(guò)程，但由于溫度因素，時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，人們沒(méi)有刻意關(guān)注。青磚在恢復(fù)氣氛中形成，這是他唯一不同于紅磚的特點(diǎn)，青磚比紅磚風(fēng)化，是空氣中逐漸氧化，然后開(kāi)始風(fēng)化期，紅磚直接進(jìn)入風(fēng)化，因?yàn)榍啻u恢復(fù)氧化過(guò)程，也讓我們感受到千年青磚的歷史。

在水的作用下，三氧化二鐵形成四氧化三鐵，是紅磚變青磚的化學(xué)過(guò)程，這一點(diǎn)也有待論證。四氧化三鐵是我們常見(jiàn)的黑色磁鐵。實(shí)驗(yàn)室制造的四氧化三鐵工藝描述為：鐵在蒸汽中加熱，或?qū)⑷趸F加熱到400℃四氧化三鐵可以用氫還原制成。從這一描述中可以得出結(jié)論，由于青磚燒制后期加水產(chǎn)生蒸汽、還原氣氛等表面現(xiàn)象與實(shí)驗(yàn)室四氧化三鐵工藝相似，誤導(dǎo)了條目作者。從360條關(guān)于氧化亞鐵的解釋中可以看出，對(duì)氧化亞鐵的解釋更為合適：FeO可以在900℃通過(guò)氧化鐵與一氧化碳反應(yīng)(在還原焰中加熱氧化鐵)獲得方程Fe2O3+CO→2FeO+CO2。這個(gè)解釋和青磚燒制過(guò)程一樣:達(dá)到燒結(jié)溫度后(不同原料的燒結(jié)溫度不同，以粘土和頁(yè)巖為例，燒結(jié)溫度一般為900~940℃），當(dāng)還原、密封和下水過(guò)程少于800時(shí)，開(kāi)始恢復(fù)℃還原過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)俗稱不上色的現(xiàn)象，即返青失敗。

據(jù)報(bào)道，紅磚燒制過(guò)程中的黑心、壓花現(xiàn)象與青磚還原相似，存在偏差。青磚是氧化燒結(jié)后還原形成的，黑心壓花磚是由于燒結(jié)過(guò)程中缺氧燒結(jié)形成的。一個(gè)是完全燒結(jié)后還原，另一個(gè)是燒結(jié)過(guò)程中不完全燒結(jié)的過(guò)程。雖然這兩種現(xiàn)象都是由還原氣氛引起的，但后果使產(chǎn)品呈黑色（綠色）顏色，但產(chǎn)品質(zhì)量無(wú)法比擬，因?yàn)楹谛膲夯ùu是產(chǎn)品質(zhì)量的嚴(yán)重缺陷和不合格產(chǎn)品，因?yàn)樗鼈儾豢箖鋈冢菀罪L(fēng)化，由于氧化氣氛中形成的強(qiáng)度和還原氣氛中形成的獨(dú)特性質(zhì)，青磚具有更好的質(zhì)量。