陶瓷工業(yè)廢棄物在彭城鎮(zhèn)傳統(tǒng)建筑中的再利用研究

張娟 ，董虛懷 （北方工業(yè)大學(xué)建筑與藝術(shù)學(xué)院，北京 100144）

1 研究背景

我國(guó)陶瓷產(chǎn)業(yè)歷史悠久，擁有龐大的生產(chǎn)量和出口量，但也帶來(lái)大量的陶瓷工業(yè)廢棄物。相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，近年來(lái)我國(guó)每年產(chǎn)生的陶瓷工業(yè)固體廢棄物高達(dá)1300萬(wàn)噸。廢棄物合理化處置利用尤為重要。本文將以彭城鎮(zhèn)為例，探討陶瓷工業(yè)廢棄物在建筑中的直接再利用方式。

彭城鎮(zhèn)位于河北省邯鄲市峰峰礦區(qū)中部，是我國(guó)磁州窯文化中心，其制瓷業(yè)始于宋代。是北方民間瓷的突出代表。以匣缽為代表的陶瓷工業(yè)廢棄物再利用于建筑中的做法，在彭城鎮(zhèn)明代遺址中已有發(fā)現(xiàn)。20世紀(jì)80年代末，隨著窯爐技術(shù)的革新，匣缽不再是燒制陶瓷的必用窯具。但至今在彭城鎮(zhèn)，凡是窯址、陶瓷作坊、陶瓷廠附近的傳統(tǒng)村落內(nèi)，仍隨處可見(jiàn)以陶瓷廢棄物為材的民居建筑。充分體現(xiàn)當(dāng)?shù)亟ㄖ夹g(shù)與陶瓷工業(yè)文化的融合。

2 陶瓷工業(yè)廢棄物主要特征與分類

2.1 主要分類

陶瓷工業(yè)廢棄物主要指在成形、干燥、施釉、搬運(yùn)、燒成、貯存等工序中產(chǎn)生的廢料、廢水、廢氣等。其中，經(jīng)簡(jiǎn)單工序處理，即可直接再用于建筑中的固體廢棄物是本文研究對(duì)象。

根據(jù)產(chǎn)生廢料所處的階段不同，主要分為以下三類。

（1）廢棄坯體。是指陶瓷制品焙燒之前所形成的廢料，包括上釉坯體和無(wú)釉坯體廢料。

（2）廢棄窯具。是指在燒制過(guò)程中，為防止坯體與火焰直接接觸所使用的器具。

（3）燒成廢棄物及廢棄碎瓷片。是指在陶瓷燒成后產(chǎn)生的無(wú)利用價(jià)值的廢瓷，或在運(yùn)輸、貯藏、使用等過(guò)程中產(chǎn)生的破碎陶瓷。

2.2 可再利用廢棄物的材料特性

2.2.1 廢棄坯體及燒成廢棄物

陶瓷坯體作為陶瓷制品生產(chǎn)前的物質(zhì)，與陶瓷成品具有形似的材料屬性。材料成分以粘土（結(jié)合劑）、長(zhǎng)石（熔劑）、石英（骨架）為主，其材料決定了廢棄坯體及燒成廢棄物具有良好熱穩(wěn)定性和強(qiáng)耐酸腐蝕性特征，適于再利用為建筑材料。

2.2.2 廢棄窯具（匣缽）

匣缽是彭城鎮(zhèn)的主要窯具之一，在我國(guó)隋唐時(shí)期已發(fā)展成熟，適用范圍遍布全國(guó)。窯具形態(tài)類型較多，其中以“單體匣缽”（缽形匣）和“疊燒匣缽”（筒形匣）兩種形式最為常見(jiàn)（圖1）。

圖1（a） “單體匣缽”與（b）“疊燒匣缽”

單體匣缽出現(xiàn)較早，使用中一個(gè)匣缽內(nèi)只裝燒一件器物，用以燒制精致細(xì)瓷，多用于官窯。而后為提高產(chǎn)量，發(fā)展了覆燒法，形成疊體匣缽形式，即一個(gè)匣缽內(nèi)可墊放2-10件器物同時(shí)燒制，多用于北方民窯，生產(chǎn)陶器和粗瓷，如彭城窯場(chǎng)。

匣缽材質(zhì)與建窯的耐火磚相似，表面不掛釉，較粗糙。顏色以瓦紅色為主，由于火候的不同，會(huì)略有差異。

3 彭城鎮(zhèn)陶瓷工業(yè)廢棄物在建筑中的再利用方式

在彭城鎮(zhèn)，廢棄坯體、匣缽、陶瓷碎片等為代表的陶瓷工業(yè)固體廢棄物，由于具有較強(qiáng)力學(xué)性能及耐火性，使其經(jīng)簡(jiǎn)單處理即可直接再利用作建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件、建筑裝飾材料、基礎(chǔ)設(shè)施及景觀小品等建造材料。具體應(yīng)用如下。

3.1 用作建筑構(gòu)件

“匣缽壘墻”是陶瓷產(chǎn)業(yè)廢棄物在建筑中最為廣泛的應(yīng)用方式。根據(jù)砌筑方式（“橫壘法”和“豎壘法”）及匣缽種類的不同，可用于建筑承重結(jié)構(gòu)或非承重結(jié)構(gòu)。

3.1.1 用于建筑承重結(jié)構(gòu)

作為建筑承重構(gòu)件，主要采用匣缽“橫壘法”疊錯(cuò)式砌筑。形成由碎瓷片和黏土填充夯實(shí)的匣缽與磚角柱結(jié)合的承重墻（圖2），或由內(nèi)層磚墻與外層封閉中空匣缽墻組合的“雙層墻”結(jié)構(gòu)（圖3）。通常，橫向匣缽之間以一塊豎放的磚相間隔，或直接以黏土粘結(jié)；縱向兩排匣缽之間由一或二層橫砌磚間隔。匣缽底朝外放置。

圖2 與磚角柱結(jié)合

圖3 雙層墻結(jié)構(gòu)示意圖

圖4 “橫壘法”用于窯爐建筑外墻

“雙層墻”結(jié)構(gòu)在彭城鎮(zhèn)出現(xiàn)較早，且主要應(yīng)用于窯爐建筑（圖4）。隨著產(chǎn)業(yè)衰落，匣缽大量減少，而改用單層匣缽墻。據(jù)記載，盡管是在材料緊缺條件下采用的營(yíng)建方法，匣缽墻建筑的物理環(huán)境卻是優(yōu)于磚墻建筑。

此外，還可采用一些靈活的應(yīng)用方式，如在建筑門廊處多將匣缽以柱子或柱頭的形式，起到承重作用；以及用作水槽支撐構(gòu)件的方式（圖5）。

圖6 對(duì)齊式和疊錯(cuò)式“豎壘法”

3.1.2 用于非承重結(jié)構(gòu)

作為建筑非承重結(jié)構(gòu)構(gòu)件，對(duì)于匣缽的形態(tài)完整性等要求相對(duì)較低。通常以“豎壘法”砌筑方式，將尺寸相同匣缽以對(duì)其或錯(cuò)落的方式整齊排列，用作建筑非承重墻（圖6），或其他圍護(hù)性構(gòu)件材料。

圖6 對(duì)齊式和疊錯(cuò)式“豎壘法”

如圖7，不同尺寸、形態(tài)的廢棄匣缽以一定方式排列于屋頂上，起到女兒墻的作用，是彭城鎮(zhèn)傳統(tǒng)建筑中常見(jiàn)做法，甚至用于新建筑中。如圖8，將匣缽沿垂直方向疊壘一或二層，用作建筑底部外層加固、院落圍欄，或河提護(hù)欄等，起到維護(hù)作用。

圖7 匣缽用于建筑女兒墻

圖8 匣缽用作圍護(hù)結(jié)構(gòu)

3.2 用作建筑裝飾材料

通常，陶瓷工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的各類固體廢棄物，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單清理，均可用作建筑裝飾材料。依物盡其用的原則，多選取不具有結(jié)構(gòu)特性的坯體碎片、匣缽碎片、陶瓷碎片等作為裝飾元素，其再利用方法更為靈活多樣。

如圖9，以切匣缽底為材，通過(guò)不同的組構(gòu)方式，形成建筑墻面裝飾。如圖10，彭城鎮(zhèn)陶瓷七場(chǎng)旁新建的孝廉館的室內(nèi)裝飾，是由廢棄陶瓷坯體經(jīng)過(guò)重新上釉、上色、打蠟，以干掛法置于墻體表面，形成一種色澤鮮艷、質(zhì)地上成的裝飾元素。

圖9 匣缽碎片用做墻面裝飾

圖10 廢棄陶瓷坯用作裝飾壁畫

3.3 用于市政設(shè)施及景觀設(shè)計(jì)

3.3.1 用于道路鋪裝

在道路鋪裝中，多以匣缽碎片、陶瓷碎片等為材，根據(jù)材料自身材質(zhì)紋路的不同，拼接組合成多種花案紋樣，增強(qiáng)道路鋪裝的多樣性和趣味性（圖11）。

圖11 匣缽及陶瓷碎片用于鋪路

3.3.2 用于基礎(chǔ)設(shè)施

在傳統(tǒng)村落及現(xiàn)代城市的街道、廣場(chǎng)及院落中，將固體廢棄物用作如臺(tái)階、坡道等市政基礎(chǔ)設(shè)施，或是座椅、桌子、垃圾箱、井口等公共服務(wù)設(shè)施的做法極為常見(jiàn)（圖12）。

3.3.3 用于景觀小品

陶瓷工業(yè)廢棄物亦可用作具有雕塑及裝飾性的城市景觀小品中，如圖13。

圖12 碎瓷片用于井口

圖13 用作城市景觀柱廊

以及其他設(shè)施小品，如抱鼓石、屋檐、門楣、影壁、護(hù)堤、花壇，或是以花缽形式獨(dú)立存在。結(jié)合藝術(shù)設(shè)計(jì)與加工，形成傳統(tǒng)繪畫紋樣或藝術(shù)圖案，增強(qiáng)其產(chǎn)業(yè)文化性與裝飾藝術(shù)性。

4 保護(hù)傳承面臨的問(wèn)題

瓷工業(yè)廢棄物作為可再利用的材料資源，在彭城鎮(zhèn)傳統(tǒng)建筑營(yíng)造中得到廣泛應(yīng)用，為地方性生態(tài)設(shè)計(jì)積累大量經(jīng)驗(yàn)。然而，隨著時(shí)間流逝，建筑物不斷受到自然及人為因素的破壞，逐漸出現(xiàn)破舊、老化、腐蝕、塌陷等情況。研究中，通過(guò)大量實(shí)地考察、建筑測(cè)繪、環(huán)境數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、訪談等方式，發(fā)現(xiàn)其在建筑營(yíng)建技藝、風(fēng)貌保護(hù)與傳承等方面所面臨急需改善的問(wèn)題：

首先，由于建筑結(jié)構(gòu)形式所限，建筑開(kāi)窗設(shè)計(jì)較小，房間內(nèi)自然通風(fēng)、采光較差；其二，隨著產(chǎn)業(yè)衰落，匣缽大量減少，建筑墻體多為損壞的匣缽與磚結(jié)合，與早期完整匣缽填充墻相比，保溫隔熱性大大降低；其三，由于疏于維護(hù)，現(xiàn)存建筑中匣缽等材料及其連接構(gòu)件的老舊、破損、脫落情況嚴(yán)重，影響建筑結(jié)構(gòu)安全性，也增加了建筑室內(nèi)熱量流失；其四，建筑立面材料的缺失，使傳統(tǒng)民居的歷史風(fēng)貌與建筑特色大打折扣。另一方面，伴隨環(huán)境惡化，使居住者對(duì)建筑使用及更新改造產(chǎn)生消極態(tài)度，更不利于傳統(tǒng)民居建筑的保護(hù)與傳承。

因此，重視所面臨的問(wèn)題，繼承發(fā)展材料再利用策略在當(dāng)?shù)亟ㄖI(yíng)建中技藝，提升建筑生態(tài)品質(zhì)，是本研究的重要初衷，也將是后續(xù)研究的重點(diǎn)內(nèi)容。

5 結(jié)語(yǔ)

本文在堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展及地域文化保護(hù)原則下，通過(guò)系統(tǒng)的資料采集與分析，以彭城鎮(zhèn)為例，探討陶瓷工業(yè)固體廢棄物直接再利用于建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件、建筑裝飾構(gòu)件及景觀小品等領(lǐng)域的適應(yīng)性設(shè)計(jì)與方法。結(jié)合現(xiàn)代化技術(shù)手段，為進(jìn)一步發(fā)揮可再利用材料性能優(yōu)勢(shì)，提升建筑生態(tài)品質(zhì)及傳承發(fā)展的后續(xù)研究提供基礎(chǔ)與前提。實(shí)現(xiàn)陶瓷工業(yè)固體廢棄物的合理化回收、處理，及多元化再利用策略。