【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及砖石文物风化程度定量评价，具体涉及一种基于微钻阻力仪定量评价砖石文物风化程度的方法，用于快速准确评价砖石文物风化程度。
技术介绍
1、中国作为一个历史悠久的文明古国，遗存了许多砖石文物。这些砖石文物是历史文化的载体，反映了古代文化艺术和科学技术的辉煌成就。然而，由于长期的风化作用，现存的砖石文物大多遭受了不同程度的病害，甚至对其结构的稳定性造成了严重影响。作为承重结构，砖石材料的风化程度直接关系到砖石文物的整体稳定性。因此，研究砖石材料的风化程度，是对砖石文物进行科学合理保护的基础，能够为制定保护修缮方案提供基本的科学依据。
2、既然自然风化作用不可避免，则采用科学的方法做好风化程度定量评价，在结构失稳前快速准确地评价砖石文物不同部分的风化程度，从而快速制定最优加固方案以避免文物出现损坏成为一个重要的课题。由于砖石文物的珍贵性和特殊性，为避免对文物造成二次破坏，近些年来，采用无损或微损检测技术对砖石文物的风化程度进行评价逐渐成为国内外学者的研究热点。与标准的室内试验方法相比，无损或微损检测方法具有快速、原位且低成本的优点。常用的无损或微损检测仪器包括回弹仪、硬度计、超声波波速仪、贯入仪和微钻阻力仪等。回弹仪、硬度计和超声波波速仪测量时要求被测材料的表面尽可能平整，然而风化后的砖石文物表面多凹凸不平，甚至为不规则的曲面。此外，回弹仪、硬度计和超声波波速仪主要测量材料浅表层区域性质，多基于浅表层测量数据间接推测材料内部情况，无法真实反映一定深度范围内的材料性质差异。《jgj/t136-2017贯入法检测砌筑
3、微钻阻力仪是一种能够在恒定的钻孔条件下，持续测量材料对钻头产生的阻力的仪器。与其他无损检测仪器相比，微钻阻力仪具有高灵敏度以及能够直接、准确、真实地反映材料表面至内部材料性能变化的优势。有部分学者尝试将微钻阻力仪应用于评价砖石文物风化程度的研究中。例如，张景科等于2021年在《西北大学学报(自然科学版)》发表了《基于原位无/微损测试方法的砂岩摩崖造像表层风化特征与程度研究》，论文提出了根据钻孔阻力随钻孔深度的变化可判断表面风化深度和风化层厚度。周华于2013年发表了博士论文《石质文物表层风化的原位检测与防治——以云冈石窟为例》，论文中提出通过微钻阻力计算得到风化砂岩和新鲜砂岩的钻入阻尼系数(分别为lw和lf)，将风化程度定义为lw/lf，并将研究区划分为强分化区、中分化区、弱风化区和微分化区4级。然而，目前微钻阻力法在砖石文物材料风化程度评价方面的研究仍有如下不足：(1)应用多局限于定性或半定量判断风化层厚度和风化深度；(2)应用多局限于定性或半定量比较风化前后微钻阻力值的差异；(3)缺乏原位微损的风化程度定量评价指标。
4、因此，亟需专利技术一种能够应用在砖石文物现场，对文物微损，且能快速定量评价风化程度的方法，为文物加固修复方案的制定提供参考。
技术实现思路
1、在下文中给出了关于本专利技术的简要概述，以便提供关于本专利技术的某些方面的基本理解。应当理解，该概述并不是关于本专利技术的穷举性概述，它并非意图确定本专利技术的关键或重要部分，也不是意图限定本专利技术的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为后文的具体实施方式部分的铺垫。
2、鉴于现有技术的不足，本专利技术的目的在于基于风化作用对砖石文物材料不同深度的影响差异和微钻阻力仪器技术，提供一种适用于砖石文物的风化程度定量评价方法，用于科学地定量评价风化砖石文物不同部位的稳定性和可靠性。
3、为实现上述目的，本专利技术基于如下三个认识：(1)被检测的砖石文物材料风化深度应小于微钻阻力仪器的最大钻入深度(50mm)，当风化深度超过最大钻入深度时可认为该砖石文物材料风化程度为极严重。(2)由于单次钻孔最大深度不超过50mm，且每次钻孔采用新钻头进行检测，因此同一钻孔不同深度的微钻阻力值受钻头磨损的影响很小，可忽略不计；(3)某一处砖石文物所使用的建筑材料种类通常为一种或者有限的几种，同一钻孔位置的同一种类材料被认为是均质的使得该砖石文物材料风化前后的微钻阻力值具有可对比性。
4、本专利技术与现有技术相比，其显著特点是：
5、(1)本专利技术所述方法可定量评价砖石文物风化程度，提出了风化程度定量评价指标，弥补了目前风化程度定性和半定量评价的不足。
6、(2)本专利技术所述方法相比于超声波法、硬度法和回弹法等砖石文物表面间接检测方法，其优势在于能够直接、真实反映文物表层一定深度范围内的材料性质差异。
7、(3)本专利技术所述方法基于微钻阻力仪，该仪器钻孔直径仅3-5mm，对文物微损，且对被检测砖石文物的几何形状无限制，既能在实验室条件下检测又能在砖石文物现场进行原位检测。
8、(4)本专利技术所述方法适用材料范围广泛，既可用于砂岩等坚硬的岩石材料，也可用于粘土砖和砂浆等较软的材料。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种基于微钻阻力仪定量评价砖石文物风化程度的方法，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤100中，所述的初步勘察包括被检测砖石文物的病害类型、分布以及被检测砖石文物的物理和力学特性。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤100中，所述的钻孔位置须在干燥区域选取；在实验室内进行检测时须烘干或风干试样。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤200中，优选的，预先给定的钻头类型参数为直径3～5mm的硬质合金钻头，钻进参数设置为钻孔速率5～15mm/min、钻头转速500～1000rpm和钻孔深度10～20mm。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤200中，所述的调整钻头类型参数和钻进参数设置方法包括：微钻阻力过小时可采取增大钻头直径、增大钻孔速率或减小钻头转速的方式；微钻阻力超出仪器量程时可采取减小钻头直径、减小钻孔速率或增大钻头转速的方式。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤300中，所述的记录钻孔数据包括：微钻阻力随钻孔深度的变化值、钻孔位置、钻头材质
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤400中，所述的绘制钻孔深度-微钻阻力曲线以钻孔深度为横坐标，以微钻阻力值为纵坐标，当钻孔深度-微钻阻力曲线出现多个微钻阻力值稳定阶段时，取最后一个稳定阶段的曲线拐点所对应的钻孔深度值确定为风化深度值。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤500中，所述的风化深度计算范围为钻孔深度值对应从1mm至风化深度值范围内的钻孔深度-微钻阻力曲线，剔除了0-1mm的初始干扰数据。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤500中，DR为钻孔深度-微钻阻力曲线在风化深度计算范围的所有实测微钻阻力值数据的算术平均值，DR0为钻孔深度-微钻阻力曲线在风化深度值至最大钻孔深度范围的所有实测微钻阻力值数据的算术平均值。
...【技术特征摘要】
1.一种基于微钻阻力仪定量评价砖石文物风化程度的方法，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤100中，所述的初步勘察包括被检测砖石文物的病害类型、分布以及被检测砖石文物的物理和力学特性。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤100中，所述的钻孔位置须在干燥区域选取；在实验室内进行检测时须烘干或风干试样。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤200中，优选的，预先给定的钻头类型参数为直径3～5mm的硬质合金钻头，钻进参数设置为钻孔速率5～15mm/min、钻头转速500～1000rpm和钻孔深度10～20mm。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤200中，所述的调整钻头类型参数和钻进参数设置方法包括：微钻阻力过小时可采取增大钻头直径、增大钻孔速率或减小钻头转速的方式；微钻阻力超出仪器量程时可采取减小钻头直径、减小钻孔速率或增大钻头转速的方式。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤300中，所述的记录钻...
【专利技术属性】
技术研发人员：张琼，张中俭，王志强，周华，李丽慧，王飞跃，
申请(专利权)人：中国地质大学北京，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。