一种土遗址防风化加固剂及加固方法技术

本发明专利技术公开了一种土遗址防风化加固剂及加固方法，该加固剂0.01g/mL～0.05g/mL的植酸乙醇溶液和0.01g/mL～0.03g/mL的氢氧化钡甲醇溶液组成，使用时先用植酸乙醇溶液固化，再用氢氧化钡甲醇溶液固化。本发明专利技术的土遗址防风化加固剂以介电常数较小的甲醇、乙醇为携带剂，可实现对土遗址深层、原位加固，同时避免水作为携带剂对土遗址的破坏，加固后的土遗址表现出较好的防风化性能，在保证土壤孔性基本不变的情况下，其机械强度、抗水性能和透气性显著提高，而且该加固剂未造成土遗址酸碱性、色泽等化学物理性质的明显变化。另外，采用本发明专利技术加固剂加固土遗址的方法简单易于操作，对于人员专业性要求低。

【技术实现步骤摘要】
一种土遗址防风化加固剂及加固方法
本专利技术属于土遗址加固与保护
，具体涉及土遗址防风化保护的加固剂与加固方法。
技术介绍
防止土遗址表面风化材料的研制一直以来都是土遗址保护研究的重点和难题。文物工作者曾尝试多种材料，如无机材料：钾水玻璃、氢氧化钙溶液、氢氧化钡溶液等。然而水玻璃在过去的使用历史中引起了许多问题(科技导报,2001,(4):52-55.)，主要集中在材料的不可逆性和泛碱两个方面。而且碱性溶液在太阳光照射下，对硅胶有影响。较高的湿度(RH)会使湿气堵塞毛细孔隙，与干样品来比，会降低强度。砂岩倾向于形成白色斑点或灰色水溶性的风化物。最近有研究表明，硅石会加速文物风化(StudiesinConservation,1996,41(1):55-59.)。众所周知，水对土有浸润作用，大量的水会使土体坍塌和泥，使其外形遭到大幅度破坏，故氢氧化钙溶液、氢氧化钡溶液被以加固剂使用时本身就对土遗址存在危害。有机高分子材料类：有机硅树脂、有机聚合物材料；无机-有机复合材料：硅酸钾-甲基三乙氧基硅烷等这些有机类加固剂虽然能起到一定强固遗址本体的作用但是存在如加固渗透深度不足造成结壳以致大面积脱落等新的病害(文物保护与考古科学,1999,11(2):41-44.)。这些材料虽然取得了很大的效用，但是对土遗址来讲，都存在一些缺点，不符合土遗址保护的原则，影响了它们的应用和推广。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种渗透深度大、能够实现可逆加固且加固后土壤透气性良好、机械性能高的土遗址防风化加固剂，以及采用该加固剂加固土遗址的方法。解决上述技术问题所采用的技术方案是：该加固剂由质量-体积浓度为0.01g/mL～0.05g/mL的植酸乙醇溶液和质量-体积浓度为0.01g/mL～0.03g/mL的氢氧化钡甲醇溶液组成。上述的土遗址防风化加固剂优选由质量-体积浓度为0.02g/mL～0.03g/mL的植酸乙醇溶液和质量-体积浓度为0.015g/mL～0.025g/mL的氢氧化钡甲醇溶液组成。上述的氢氧化钡甲醇溶液是将氢氧化钡与甲醇在100±4℃下搅拌回流2～3小时制备而成。采用上述土遗址防风化加固剂加固土遗址的方法由下述步骤组成：1、将植酸乙醇溶液逐滴滴加于待加固的土遗址上，每100cm3土遗址滴加45～55mL植酸乙醇溶液，滴加完后室温放置2～3天。2、将氢氧化钡甲醇溶液逐滴滴加于步骤1加固后的土遗址上，每100cm3土遗址滴加45～55mL氢氧化钡甲醇溶液，滴加完后室温放置2～3天；3、重复步骤1和2，即完成土遗址的加固。本专利技术先采用植酸进行加固处理，植酸可吸附于土壤胶粒表面，与活性的氢氧化铝、氢氧化铁相互作用，形成具有粘结性能的植酸土壤复合胶粒，同时植酸还可以与土壤中的硅铝酸盐进一步作用，形成硅羟基并进一步缩合为硅氧硅聚合态，使土壤团粒紧密结合，从而达到加固土遗址的目的；然后采用氢氧化钡加固处理，氢氧化钡可与土壤中的硅铝酸盐相互作用，形成水合硅酸盐、水合铝酸盐等难溶胶结物，使得土遗址机械强度进一步提高，另一方面，氢氧化钡能够中和未反应的植酸，从而保证土遗址pH不发生显著改变。本专利技术的土遗址防风化加固剂以介电常数较小的甲醇、乙醇为携带剂，可实现对土遗址深层、原位加固，同时避免水作为携带剂对土遗址的破坏。采用本专利技术加固剂加固后的土遗址表现出较好的防风化性能，在保证土壤孔性基本不变的情况下，其机械强度、抗水性能和透气性显著提高，而且该加固剂未造成土遗址酸碱性、色泽等化学物理性质的明显变化，同时，加固亦未明显增重土壤。另外，采用本专利技术加固剂加固土遗址的方法简单易于操作，对于人员专业性要求低。附图说明图1是不同浓度植酸处理对重塑土样抗压强度的影响。图2是不同浓度植酸处理的重塑土样崩解1分钟的照片。图3是不同浓度植酸处理的重塑土样崩解24小时的照片。图4是不同浓度植酸处理重塑土样的XRD图谱。图5是未加固的重塑土样(a)、未加固的重塑土样浸水后(b)及加固后的重塑土样浸水后(c)的SEM图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进一步详细说明，但本专利技术的保护范围不仅限于这些实施例。实施例11、将30.0g植酸加入1000mL乙醇中，配制成质量-体积浓度为0.03g/mL的植酸乙醇溶液；将植酸乙醇溶液逐滴滴加于待加固的土遗址上，每100cm3土遗址滴加50mL植酸乙醇溶液，滴加完后室温放置3天。2、将20.0g氢氧化钡与1000mL甲醇在100±4℃下搅拌回流2小时，得到质量-体积浓度为0.02g/mL的氢氧化钡甲醇溶液，将氢氧化钡甲醇溶液逐滴滴加于步骤1加固后的土遗址上，每100cm3土遗址滴加50mL氢氧化钡甲醇溶液，滴加完后室温放置3天。3、重复步骤1和2，即完成土遗址的加固。实施例21、将10.0g植酸加入1000mL乙醇中，配制成质量-体积浓度为0.01g/mL的植酸乙醇溶液；将植酸乙醇溶液逐滴滴加于待加固的土遗址上，每100cm3土遗址滴加55mL植酸乙醇溶液，滴加完后室温放置3天。2、将10.0g氢氧化钡与1000mL甲醇在100±4℃下搅拌回流2小时，得到质量-体积浓度为0.01g/mL的氢氧化钡甲醇溶液，将氢氧化钡甲醇溶液逐滴滴加于步骤1加固后的土遗址上，每100cm3土遗址滴加55mL氢氧化钡甲醇溶液，滴加完后室温放置3天。3、重复步骤1和2，即完成土遗址的加固。实施例31、将20.0g植酸加入1000mL乙醇中，配制成质量-体积浓度为0.02g/mL的植酸乙醇溶液；将植酸乙醇溶液逐滴滴加于待加固的土遗址上，每100cm3土遗址滴加50mL植酸乙醇溶液，滴加完后室温放置3天。2、将30.0g氢氧化钡与1000mL甲醇在100±4℃下搅拌回流2小时，得到质量-体积浓度为0.03g/mL的氢氧化钡甲醇溶液，将氢氧化钡甲醇溶液逐滴滴加于步骤1加固后的土遗址上，每100cm3土遗址滴加50mL氢氧化钡甲醇溶液，滴加完后室温放置3天。3、重复步骤1和2，即完成土遗址的加固。实施例41、将50.0g植酸加入1000mL乙醇中，配制成质量-体积浓度为0.05g/mL的植酸乙醇溶液；将植酸乙醇溶液逐滴滴加于待加固的土遗址上，每100cm3土遗址滴加45mL植酸乙醇溶液，滴加完后室温放置3天。2、将30.0g氢氧化钡与1000mL甲醇在100±4℃下搅拌回流2小时，得到质量-体积浓度为0.03g/mL的氢氧化钡甲醇溶液，将氢氧化钡甲醇溶液逐滴滴加于步骤1加固后的土遗址上，每100cm3土遗址滴加55mL氢氧化钡甲醇溶液，滴加完后室温放置3天。3、重复步骤1和2，即完成土遗址的加固。为了确定本专利技术加固剂中植酸的最佳浓度，专利技术人进行了大量的实验室研究试验，各种试验情况如下：将自然风干的土壤粉碎，过筛，取60目与80目筛之间的土粒，以土粒质量15％的水湿润，密封24小时后，压制成直径为10mm、高8mm的圆柱状土坯，即得到重塑土样。按照实施例1的方法加固重塑土样，考察不同浓度植酸乙醇溶液(0.005g/mL、0.01g/mL、0.02g/mL、0.03g/mL、0.05g/mL、0.1g/mL)对加固后重塑土样性能的影响，具体测试结果如下：1、抗压强度测试采用万能材料实验机测定加固后重塑土样的抗压强度，所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种土遗址防风化加固剂，其特征在于：该加固剂由质量‑体积浓度为0.01g/mL～0.05g/mL的植酸乙醇溶液和质量‑体积浓度为0.01g/mL～0.03g/mL的氢氧化钡甲醇溶液组成。

【技术特征摘要】
1.一种土遗址防风化加固剂，其特征在于：该加固剂由质量-体积浓度为0.03g/mL的植酸乙醇溶液和质量-体积浓度为0.02g/mL的氢氧化钡甲醇溶液组成。2.根据权利要求1所述的土遗址防风化加固剂，其特征在于：所述的氢氧化钡甲醇溶液是将氢氧化钡与甲醇在100±4℃下搅拌回流2～3小时制备而成。3.采用权利要求1所述的土遗址防风化加固剂加固土遗址的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡道道，李昕，梁兴唐，武永刚，刘文军，
申请(专利权)人：陕西师范大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61