帕福斯（塞浦路斯）历史灰浆的水硬性特征解析：防水性、水硬性与天然水硬性的科学界定

针对考古文献中"防水""水硬性"等术语的误用问题，研究人员通过多学科分析方法对塞浦路斯帕福斯地区19个水相关建筑灰浆样本进行系统研究，发现该地区从青铜时代晚期至罗马时期存在含火山灰的空气石灰与高水硬性石灰两种水硬性灰浆体系，建立了CO2 /H2 O比值结合显微结构分析的鉴定方法，为考古建材功能鉴定提供了新范式。

　　

在地中海文明的建筑遗产中，灰浆的水硬性特征一直是考古材料学的研究难点。塞浦路斯帕福斯作为从青铜时代延续至罗马时期的重要港口城市，其水工建筑中使用的灰浆长期存在术语混淆问题——考古报告常将"防水""水硬性""天然水硬性"等概念混为一谈。这种术语混乱不仅影响学术交流，更可能导致保护修复方案的失误。

为厘清这一关键问题，来自欧洲PlaCe-ITN研究网络的Paola Pizzo、Jan Válek等学者在《Journal of Archaeological Science: Reports》发表研究，对帕福斯地区19个水工建筑灰浆样本展开系统分析。研究团队创新性地采用多尺度分析方法，从宏观形貌观察到显微结构表征，最终成功区分出两种具有不同水硬性机制的历史灰浆体系。

关键技术包括：1）对青铜时代至罗马时期19个水工建筑样本的现场采集；2）通过偏光显微镜和扫描电镜(SEM)观察C-(A)-S-H（水化硅酸钙-铝酸钙）相形成；3）热重分析(TGA)测定CO₂
/H₂
O比值量化水硬性程度；4）X射线衍射(XRD)鉴定矿物相组成。

考古背景
帕福斯地区水工建筑跨越青铜时代至罗马时期，样本来自港口、蓄水池等关键遗址。研究特别关注长期被误标为"防水灰浆"的粉红色调灰浆，这些样本普遍含有陶瓷碎片掺合料。

方法论突破
研究建立阶梯式分析流程：先通过CO₂
/H₂
O比值初筛，再结合显微结构验证。发现仅靠单一方法易造成误判——例如某些含黏土样本虽显示水硬性比值，但显微结构证实其仅为物理致密化而非真正水硬反应。

关键发现
样本明确分为两类：第一类为空气石灰（非水硬性）掺火山灰材料，通过二次反应生成C-(A)-S-H相；第二类为天然水硬性石灰(NHL)，其原始石灰岩已含硅铝杂质，经850-1250°C煅烧后直接形成水硬性矿物相。值得注意的是，部分罗马时期样本通过表面抛光实现"水密性"，这解释了为何非水硬性灰浆也能用于水工建筑。

结论与意义
该研究首次系统论证帕福斯地区存在两种独立发展的水硬性灰浆技术体系。更重要的是，提出了水硬性鉴定的"四重验证法则"：1)考古情境分析；2)CO₂
/H₂
O化学计量；3)C-(A)-S-H相显微特征；4)掺合料类型鉴别。这一方法论框架不仅纠正了考古文献中的术语乱象，更为历史建筑修复提供了材料选择依据——例如证实某些"防水"遗迹实际依赖表面处理而非材料本性，这对保护方案的制定具有决定性指导价值。

研究同时揭示了古代工匠对材料科学的深刻认知：他们通过调控煅烧温度（避免超过1250°C导致烧结）和掺合料粒度（影响火山灰反应效率），在缺乏现代化学知识的背景下，精准实现了材料性能的定向设计。这种古代智慧对当今生态建材开发仍具启示意义。