故宫古建筑的典型特征之一,就是琉璃构件的大量运用。此处的琉璃,是指在初次烧造陶土制品的表面,附上以石英为主要成分、以金属氧化物为着色剂的釉料,在低温下二次烧造而成的制品。宫中琉璃构件可见于瓦顶、墙体、影壁等部位。与普通陶土材料制成的构件相比,琉璃构件不仅有更好的防水、保温、防风化功能,还有利于凸显皇家建筑的金碧辉煌的色彩。而从烧造角度而言,故宫建筑琉璃的传统工序主要包括制坯、上釉、烧制等过程,其技艺包含了丰富的古代智慧。
从制坯技艺角度而言,选土、制泥、塑形等过程均具有科学性。
选土,即选用制作琉璃构件的土原料。故宫用琉璃构件的原料,主要产于今北京市门头沟区的琉璃渠村。村西有子槐山,坩子土为山中特产。坩子土的主要成分是高岭土,具有良好的稳定性和耐火性。用这种材料烧制的构件不易开裂,且烧制后的构件可塑性适中,适合于做各种形状的构件。
制泥,即将坩子泥制成坯胎泥的技艺。其工艺过程为:将原料中的渣子挑出,摊开晾晒一段时间,碾磨成粉末,然后置入水池中,浸泡5-7天,再取出光脚反复踩动搅拌。上述做法,可使泥土的颗粒均匀,光华油润,易于成型。
塑形,即将坯胎泥制作成坯胎的技艺。传统塑形做法为采用模具与雕刻相结合,前者有利于坯胎成型,后者有利于获得精美纹饰。如对太和殿正吻(屋脊两端的龙头状装饰物)塑形时,工匠按照其轮廓尺寸,制作一套模具。在模具内,分层注入泥,每层分别用脚踩实,形成粗坯。在粗坯表面印上正吻花纹,并用铲刀等工具将图案雕刻出来,形成实心坯胎。当实心坯胎干燥至硬度增大到一定程度后,将内部的泥用铲刀掏出,形成空心坯胎。其优点是减重、不影响外观、易于烧透。
从上釉技艺角度而言,釉料的选用包含了丰富的古代智慧。宫中不同颜色琉璃瓦的釉料配方比例,明万历年间《工部厂库须知》有明确规定,且可为其他琉璃构件上釉提供参考。以黄色釉料为例说明。对于每一料(1000块)琉璃瓦而言,黄色釉料配方比例为:“黄丹三百六斤,马牙石一百二斤,黛赭石八斤”,即黄丹、马牙石、黛赭石的重量比为38.25:12.75:1。此处,黄丹的主要成分是四氧化三铅(Pb3O4),马牙石为一种富含二氧化硅(SiO2)的石料。黄丹与马牙石的主要用途为合成釉料。黛赭石是一种氧化物类矿石,主要成分为三氧化二铁(Fe2O3),主要作用是使釉料呈黄色。
釉料的提取,亦包含丰富的古代智慧。以黄丹为例,明代李时珍在《本草纲目》卷八“金石部”中,例举了黄丹提取的三种方法。其一是将铅与硝石混合升温,可得胡粉(碱式碳酸铅,2PbCO3·Pb(OH)2),再升温可得黄丹。其二是将铅与醋在高温下混合,其中铅可氧化成氧化铅(PbO),氧化铅再与醋(含醋酸)反应生成碱式碳酸铅,再升温即得黄丹。其三是利用铅、硝石、硫磺、醋,在高温下生成黄丹;其中,硝石可促使铅氧化,硫磺有助于着色,氧化铅与醋反应生成黄丹。
从烧制技艺角度而言,其科学性丰富,以构件装窑的方式为例说明。烧造琉璃构件的窑,平面为长方形,立面为倒“U”形。烧窑时,窑内下部火焰集中、温度较高,窑内上部离火焰较远、温度较低。在釉烧阶段,为了确保构件都能够充分的进行化学反应,古代工匠们巧妙地调整了釉料的比例:下部的构件适当增加二氧化硅的比例,以延长其熔化时间,这种釉料称“硬方”;上部的构件则适当地减少二氧化硅的比例,这种釉料称“软方”。这样一来,位于窑内上下部的构件,经过烧造后,可达到色泽一致。如光绪三十年(1905),北京门头沟琉璃窑釉料的配方中,在用铅均为30斤的前提下,绿釉之“硬方”含马牙石13斤,“软方”则含马牙石11斤。
需要说明的是:故宫建筑琉璃包含两次烧造过程:第一次称为“素烧”,控制温度约为1050摄氏度,烧熟的构件表面为白色略带黄;素烧后的构件经上釉后,再进行第二次烧造,此次过程称为“釉烧”,控制温度约为980摄氏度,以确保坯釉结合牢固。出窑后的构件,即为琉璃制成品。
综上可知,故宫古建琉璃的传统烧造技艺,为古代劳动人民智慧的结晶。而其中包含的科学机制,值得我们学习和传承。