基于固体晶憎水材料的高含水量土遗址加固保护方法技术

本发明专利技术公开了一种基于固体晶憎水材料的高含水量土遗址加固保护方法，涉及一种文物土遗址的保护方法。本固体晶憎水材料，其特征在于基本组分的重量百分比是：氯化镁３０％～４０％，高镁矿粉４５％～５５％，三氯化铁３％～５％，复合添加剂４％～５％，硫酸铝钾２％～３％，硫酸铜２％～３％。本加固保护方法包括下列步骤：①测量裂缝大小和土遗址含水量；②根据所得信息计算出所需的材料的量与浓度；③根据不同的遗址情况，使用喷洒或灌注等不同方法对遗址进行保护。本发明专利技术可以在类似的文物遗址保护中推广应用；固体晶憎水材料不仅在古遗址保护领域具有应用价值，它在抗水、防火、保温节能上显现出来的优异性能若应用到建筑领域，将会带来极大的经济效益。

Method for reinforcing and protecting soil site with high moisture content based on solid crystal hydrophobic material

The invention discloses a method for reinforcing and protecting a soil site with high water content based on solid crystal hydrophobic material, relating to a method for protecting the site of a cultural relic. The solid crystal hydrophobic material, which is characterized in that the weight percentage of basic components are: magnesium chloride 30% ~ 40%, 45% ~ 55% high magnesium powder, ferric chloride 3% ~ 5%, 4% ~ 5% compound additives, aluminum potassium sulfate 2% ~ 3%, 2% ~ 3% copper sulfate. The reinforcement protection method includes the following steps: measuring the crack size and soil moisture sites; according to the information to calculate the quantity and concentration of required materials; according to different sites, using different methods such as spraying or perfusion for the protection of the site. The invention can be widely used in cultural relics protection similar; solid crystal hydrophobic material not only has the application value in the field of ancient relics protection, its excellent performance emerged in water resistance, fire prevention, heat insulation and energy saving on if the application to the construction sector, will bring great economic benefits.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种文物土遗址的保护方法，尤其涉及一种基于固体晶憎水材料 的高含水量土遗址加固保护方法。
技术介绍
古遗址一经发现，大多在经过考古发掘取得相关资料信息后便就地回填掩 埋；对于重要的古遗址往往在经过综合考察分析论证后，或实行原地保存，或实 行整体、局部搬迁保存，以达到长期留存的目的。无论是原地保存还是搬迁保存 都必须经过技术保护处理才能实现，否则遗址长期暴露于大气环境中，受气候和 环境等各种因素的影响，会发生损害性变化，甚至是毁灭性变化，从而影响到遗 址及其赋存文物的安全，也违背了遗址保存的初衷。高含水量土遗址，在我国有相当数量，如湖北枣阳九连墩车马坑遗址、湖北 枣阳雕龙碑遗址、湖北随州曾侯乙墓墓坑遗址、湖北大冶铜绿山古铜矿遗址、湖 北应城门板湾古建筑遗址、浙江绍兴印山大墓遗址、浙江萧山跨湖桥独木舟遗址 等。高含水量土遗址大多分布在南方地区，目前所能见到的此类遗址都是经过考 古发掘而露于地表的土建筑群体的残迹。由于出土时含水量较高，出土后在气候 及环境等多种因素影响下难以保存。土遗址出现病害主要是受土体自身成分及结 构和环境因素影响，土体难以保持平衡的持水值。水分呈自由进出状态，若吸水 过多，会造成土体承载力下降；若失水过头，则会出现土质松散沙化。此过程不 加以控制，任其反复发生，要不了多久整个遗址便会崩溃瓦解。高含水量土遗址其组分主要是蒙脱石(微晶高岭土)、蛭石、伊利石(水云 母)和硫化铁等。它们的主要理化性质是1、蒙脱石蒙脱石化学组成为(Na，Ca)。.33(Al,Mg)SiA。(0H)2'nH20，晶体属单斜晶系的含水层状结构硅酸盐矿物。蒙脱石颗粒细小，约0.2 1微米，具胶体分散 特性，通常都呈块状或土状集合体产出。2、 蛭石蛭石属化学成分复杂的含水铝硅酸盐矿物，由于其变化不定， 一般很难用准 确的化学式表达，即使同为蛭石，但因水化程度不同，氧化作用不一，其化学成 分也难相同。由于外形似云母，通常由黑(金)云母经热液蚀变作用或风化而成。 因其受热失水膨胀时呈挠曲状，形态酷似水蛭，故称蛭石。3、 伊利石伊利石是白云母、蒙脱石、高岭石以及长石等矿物经风化作用而转变为粘土 矿物的中间过渡产物。是一种钾硅酸盐矿物，又称水云母。矿物成分除伊利石外， 伴生的有石英、绢云母、地开石、高岭石等，不具有膨胀性和可塑性。常见于云 母片岩、片麻岩等风化后所形成的粘土中，也常见于由中、酸性火山岩经风化而 形成的土壤中。由于高含水量土遗址的土体含有较多的上述物质，出土时土体即表现为高含 水状态。遇水时，土体即膨胀隆起， 一般自由膨胀率在10%以上，具有明显的 湿胀干縮表现，产生较大的上举力，使文物上升可高达10cm;失水时土体即收 縮下沉。由于这种体积膨胀收缩的反复可逆运动，以及文物各部位挖方深度、上 部荷载以及浸湿、脱水的差异，使文物产生不均匀的升、降运动，造成文物出现 裂缝、位移、倾斜，甚至倒塌。因此高含水量土遗址的保护已成为国内外文物保护中急需解决的技术难题。
技术实现思路
本专利技术的目的就在于克服现有技术存在的缺点和不足，提供一种基于固体晶 憎水材料的高含水量土遗址加固保护方法；具体地说，是要寻找到一种新的加固 材料和方法，使高含水量土遗址得到妥善保护并为开发利用提供可能。本专利技术的目的是这样实现的-选择合适的加固材料并克服高含水量对遗址土体及泥化文物保护处理的阻 力加固材料必须具有高渗透性，高强度，抗老化性强，能自动调节文物及土体 水分的平衡(即把吸水率调节在可控范围内)；所形成的土壤结构体，不仅能大大提高抗水性，还要能保持土体与赋存文物的牢固而稳定的结合，还不影响文物 外观色泽，以适应南方地区土遗址的保护。土遗址己一经发掘，生存环境就必然发生改变，含水量的不断变化，使土体 和赋存泥化文物从出现细小裂缝开始，到裂缝逐渐增大，并出现位移，发展到土 体及泥化文物松散沙粒化，再到局部垮塌等，都会经历一系列不利的发展变化， 遗址变得十分脆弱。要阻止裂缝的形成、发展以及土体松散沙粒化，关键是选择 合适的加固填充材料。虽然文物产生裂缝等损害的原因很复杂，就材料而言，干 燥收縮和温差收縮是主要原因，如何增加强度、补偿收缩是问题的关键所在。固体晶憎水材料从遗址本体的物质结构出发，所采用的加固材料能从遗址本 体内部入手，通过一定的物理化学反应使加固材料与加固对象自发组装，形成较 为牢固的整体，因为是从内部入手，不仅使文物自身应力得到加强，足以维持文 物的结构稳定，还保证了文物信息原貌的不变，改变了以往重视从外部补救加固 的传统。本专利技术是将自主研制的固体晶憎水材料溶于水等液化介质中，得到各种不同 流动性的液态或半液态体，根据保护对象的不同需求，采用相应的工艺方法施于 文物上，它能迅速渗入到文物的毛细管内，随着结晶水化物的生成，使混合物产 生适度膨胀，并在邻位约束下，在微区产生小而均匀的预应力，这一应力能有效 补偿文物的干縮和冷缩；同时水化形成的大量固体晶具有十分致密的水化石结 构，填充毛细孔隙作用，使文物中孔径下降，总孔隙减少，大大改善了文物中孔 结构的分布，使文物更加密实，强度显著提高，抗裂防渗性能和耐久性明显改善， 同时具备了疏、憎水功能和自动调节水分的能力，从而大大提高了抵抗周围环境 介质侵蚀的能力。具体地说一、固体晶憎水材料的组分及其制备方法1、固体晶憎水材料的基本组分(重量百分比)氯化镁 30% 40%高镁矿粉 45% 55%三氯化铁 3% 5%复合添加剂 4% 5%硫酸铝钾 2% 3% 硫酸铜 2% 3% 验证*所有组分下限之和小于100%，所有组分上限之和大于100%; *每一组分的下限加其它组分的上限之和大于100%;*每一组分的上限加其它组分的下限之和小于100%。 2、填充材料① 膨胀珍珠岩可根据遗址受损情况酌情使用裂缝大用量大；裂缝小用量小； 所配溶液与膨胀珍珠岩的比例为1: 1 1: 100; 其作用是起填充作用。② 遗址土用法同上；其作用是保持遗址外观。2、 固体晶憎水材料的制备方法 固体晶憎水材料的制备方法包括下列步骤① 将硫酸铜和三氯化铁按比例混合在一起，入粉碎机粉碎，然后放入2tt缸中；② 将硫酸铝钾放入锅中，加入适量的水煮沸(温度在IOO。 C左右)，直至 硫酸铝钾全部熔化为止，然后将其倒入lft缸中，再加适量的水用木棒搅拌20分 钟左右，防止沉淀；③ 在2tt缸中加入适量的水，搅拌20分钟左右，静置至完全沉淀后，将上层 液体倒入3ft缸中；④ 将氯化镁和高镁矿粉按比例倒入賴缸中加水搅拌；⑤ 将1、 3、 4#缸中的液体加复合添加剂倒入5#缸内，搅拌即得。3、 材料选择及作用原理 1)材料选择及其性能过去用有机硅和硅酸钠加固土遗址及其泥化文物，由于有机硅抗水性能差， 吸水力过大，削弱了车马文物的强度和耐压度，不能保证车马文物的稳定性。用 瓦灰和一些成膜性物质进行表面保护，也因瓦灰和成膜性物质与文物的物理特性差别很大，在一定时间内会出现分离现象导致文物在它们的外力作用下崩溃。因 而，本专利技术选择了氯化镁(MgCl2)、高镁矿粉、膨胀珍珠岩、氯化铁(FeCl3)、含 有生物纤维素的复合添加剂以及遗址土，按照一定比例(视加固对象受损情况而 定)配制成浆液，对车马坑进行灌浆加固。① 氯本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固体晶憎水材料，其特征在于基本组分的重量百分比是：氯化镁　３０％～４０％　高镁矿粉　４５％～５５％　三氯化铁　３％～５％　复合添加剂　４％～５％　硫酸铝钾　２％～３％　硫酸铜　２％～３％　填充材料包括膨胀珍珠岩和遗址土。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈子繁，谭白明，夏璐，周松峦，
申请(专利权)人：湖北省博物馆，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]