一种遗址土的无机改性剂制造技术

本发明专利技术提供了一种遗址土的无机改性剂，以重量份数计，由以下原料组成：粘土矿物材料：30%～50%，无机胶凝材料：22%～49%，无机矿物粉料：15%～30%，表面活性剂：1%～3%，原料的重量百分比之和为100%。在修复土样中掺入无机改性剂，使得掺入改性剂的修复土具有良好的耐水性；改性剂的生产技术较易掌握且质量易于控制、施工方便、原材料来源丰富、经济性好和性价高。改性剂与修复土具有良好的相容性，使得修复土样的使用寿命大大延长。添加改性剂改性后的修复土所制的夯土、土坯、土块及垛泥块等材料，具有良好的透水性和透气性，完全符合文物修复理念。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供了一种遗址土的无机改性剂，以重量份数计，由以下原料组成：粘土矿物材料：30%～50%，无机胶凝材料：22%～49%，无机矿物粉料：15%～30%，表面活性剂：1%～3%，原料的重量百分比之和为100%。在修复土样中掺入无机改性剂，使得掺入改性剂的修复土具有良好的耐水性；改性剂的生产技术较易掌握且质量易于控制、施工方便、原材料来源丰富、经济性好和性价高。改性剂与修复土具有良好的相容性，使得修复土样的使用寿命大大延长。添加改性剂改性后的修复土所制的夯土、土坯、土块及垛泥块等材料，具有良好的透水性和透气性，完全符合文物修复理念。【专利说明】一种遗址土的无机改性剂
本专利技术属于文物保护领域，涉及一种改性剂，具体涉及一种古遗址土的无机改性剂。
技术介绍
土遗址是以土为主要建筑材料的具有历史、文化和科学价值的古遗址，在中国的历史文化遗产中占有十分的地位，是历史留给中国乃至世界的无价瑰宝。我国现存的土遗址从石器时代绵延至近代，广泛分布于全国各地，尤其在西北干旱地区分布较多，西北地区的干旱气候为土遗址的遗存提供了有利的自然环境条件。然而大部分土遗址属于不可移动文物，长期处在野外环境中，受到自然风化、环境污染和人为破坏，均发生不同程度的破坏。降低土遗址的劣化变化速度，尽可能延长土遗址的寿命已迫在眉睫。针对土遗址中缺损、掏蚀、冲沟等部位加固，传统办法通常采用和遗址土相同或相近的土掺入一定比例的石灰制得夯土、土坯、土块及垛泥块等来修复土遗址。然而西北地区土壤以砂土、粉土和粉质粘土为主，土壤中粘粒含量较少，通过传统的石灰加固土来修复土遗址很难满足设计要 求。采用有机高分子材料加固土遗址，虽然修复效果良好，但有机材料耐老化性能较差，有效保护时间较短。
技术实现思路
针对现有技术中存在的不足，本专利技术的目的在于，提供一种遗址土的无机改性剂，用于掺在西北地区遗址土中进行修复土遗址，满足修复土制得的夯土、土坯、土块及其垛泥块等材料的力学性能、水理性能和耐久性要求。为了实现上述任务，本专利技术采用如下技术方案予以实现:一种遗址土的无机改性剂，其特征在于，以重量份数计，由以下原料组成:粘土矿物材料:30%~50%，无机胶凝材料:22%~49%，无机矿物粉料:15%~30%，表面活性剂:1%~3%，原料的重量百分比之和为100%，其中:所述的黏土矿物材料为伊利石粘土、蒙脱石粘土和高岭石粘土中的一种及一种以上组合；所述的无机胶凝材料为水玻璃与生石灰的组合或水玻璃与熟石灰的组合；所述的无机矿物粉料为粉煤灰和硅灰中的一种及一种以上组合；所述的表面活性剂为木质素磺酸钙。本专利技术还具有如下技术特征:优选的黏土矿物材料为伊利石粘土、蒙脱石粘土和高岭石粘土中的两种组合时，原料的重量比为1:1;所述的黏土矿物材料为伊利石粘土、蒙脱石粘土和高岭石粘土中的三种组合时，原料的重量比为1:1:1。优选的无机胶凝材料为水玻璃和生石灰的组合时，水玻璃和生石灰的重量比为24:(64~75);所述的无机胶凝材料为水玻璃与熟石灰的组合时，水玻璃与熟石灰的重量比为(3~8):20ο优选的无机矿物粉料为粉煤灰和硅灰中的一种或者两种组合，两种组合时原料的重量比为1:1。所述的古遗址土的无机改性剂用于修复土遗址时，在遗址土中的掺量为10%~20%。本专利技术与现有技术相比，有益的技术效果是:( I )遗址土的无机改性剂属于水硬性胶凝材料，在修复土样中掺入无机改性剂，无机改性剂与修复土样中的活性成分在水的作用下，发生复杂的物理化学反应，生成不溶于水的凝胶体，如水化硅酸钙、水化铝酸钙等，使得掺入改性剂的修复土具有良好的耐水性；(II)无机改性剂、修复土和水发生物理化学反应，反应生成大量胶结物，胶结物以三维网状结构均匀分布于修复土样内部，逐渐由凝胶状态向晶体状态转化，反应同时生成大量的无定型碱铝硅酸盐凝胶，具有类似沸石的三维网状结构，使得掺入改性剂的修复土具有良好的力学性能；(III)遗址土的无机改性剂的生产技术较易掌握且质量易于控制、施工方便、原材料来源丰富、经济性好和性价高等。(IV)遗址土的无机改性剂属于无机材料，与修复土具有良好的相容性，使得修复土样的使用寿命大大延长。(V)采用遗址土的无机改性剂改性后的修复土所制的夯土、土坯、土块及垛泥块等材料，具有良好的透水性和透气性，完全符合文物修复理念。【具体实施方式】在文物保护工作中，必须坚持不改变原状和“最少干预”的基本原则。针对土遗址中裂缝、冲沟、孔洞、缺损、掏蚀等部位加固，传统上采用夯土、土坯、土块及垛泥块等来修复。由于缺损、掏蚀、冲沟等的破坏程度不同，修复时采用传统的正常修筑工艺很难实现。单独采用与原遗址土样性质相同的修复土来制作夯土、土坯、土块及垛泥块，其性质很难满足设计要求。目前使用与遗址土的改性剂主要有无机改性剂和有机改性剂两大类。无机材料主要有石灰和水玻璃。石灰对土遗址的加固主要是通过石灰的碳酸化和石灰与土样中的活性硅和活性铝发生火山灰反应，从而增强土的强度，然而上述过程往往速度非常缓慢，在此过程中如遇到暴雨及气温长期处于O度以下等情况时，加固后土样很容易崩解；同时加固后土样收缩较大，开裂严重。改性后的水玻璃(PS)在西北地区的土遗址保护加固中得到广泛应用，加固处理后土体强度、水稳定性、耐冻融性能和抗风蚀能力均得到明显改善，但加固后土样亦存在泛碱、脆性大、收缩性强等不足。有机材料自身亦有缺点，如使用寿命短、易霉变、易老化、和无机质文物的物理化学性质差异大、造成文物外观的改变等使得它们并不完全适合无机质文物的保护和加固。采用本专利技术的改性剂可以有效解决上述材料的各项弊端，试验研究表明:掺入本专利技术改性剂后，未改变遗址修复土颜色，且修复土样的抗折、抗压强度明显高于未掺土样 ，耐水性和抗冻性大幅度提高，可以应用于土遗址修复工程中。遵从上述技术方案，下述实施例给出遗址土的无机改性剂，以重量份数计，由以下原料组成:粘土矿物材料:30%~50%，无机胶凝材料:22%~49%，无机矿物粉料:14%~30%，表面活性剂:1%~3%，原料的重量百分比之和为100%。其中:所述的黏土矿物材料为伊利石粘土、蒙脱石粘土和高岭石粘土中的一种及一种以上组合；所述的无机胶凝材料为水玻璃与生石灰的组合或水玻璃与熟石灰的组合；所述的无机矿物粉料为粉煤灰和硅灰中的一种及一种以上组合；所述的表面活性剂为木质素磺酸钙。本专利技术还具有如下技术特征:优选的黏土矿物材料为伊利石粘土、蒙脱石粘土和高岭石粘土中的两种组合时，原料的重量比为1:1;所述的黏土矿物材料为伊利石粘土、蒙脱石粘土和高岭石粘土中的三种组合时，原料的重量比为1:1:1。 优选的无机胶凝材料为水玻璃和生石灰的组合时，水玻璃和生石灰的重量比为24:(64~75);所述的无机胶凝材料为水玻璃与熟石灰的组合时，水玻璃与熟石灰的重量比为(3~8):20ο优选的无机矿物粉料为粉煤灰和硅灰中的一种或者两种组合，两种组合时原料的重量比为1:1。为了定量表述本专利技术的无机改性剂对遗址修复土的改性效果，实施例以实验数据说明。实验用土系甘肃嘉峪关长城土遗址区域的砂土，筛分后自然风干，含水率2.5%左右。实施例中的土样参考GB/T2542-2003和SL237-1999中的方法制样。下述实施例中遗址本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种遗址土的无机改性剂，其特征在于，以重量份数计，由以下原料组成：粘土矿物材料：30%～50%，无机胶凝材料：22%～49%，无机矿物粉料：15%～30%，表面活性剂：1%～3%，原料的重量百分比之和为100%，其中：所述的黏土矿物材料为伊利石粘土、蒙脱石粘土和高岭石粘土中的一种及一种以上组合；所述的无机胶凝材料为水玻璃与生石灰的组合或水玻璃与熟石灰的组合；所述的无机矿物粉料为粉煤灰和硅灰中的一种及一种以上组合；所述的表面活性剂为木质素磺酸钙。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吕晶，周天华，卢林枫，杜强，刘云霄，刘强，吴函恒，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：