煅烧红土替代红土制备红灰的可行性研究

古建筑红灰存在强度低、耐冻融性较差等现象,为提高红灰的性能,将红土分别于600、800℃下进行煅烧,并用煅烧红土替代红土与石灰混合制备红灰,并研究了红灰试样的物理力学性能及耐冻融性.结果表明以煅烧红土为原料的试样性能皆优于以红土为原料的试样,其中耐冻融性显著提升.分析各试样的物相组成与微观形貌可知,煅烧红土与氢氧化钙发生了火山灰反应,且添加了煅烧红土的试样中骨料与基体结合更为紧密,这是其性能提升的重要原因.

故宫养心殿屋顶红灰中显色成分鉴别及其影响

传统宫殿建筑的红色灰浆常用天然矿物红土作为显色剂,但由于红土矿被限制开采等原因,目前古建筑修缮常用工业合成氧化铁红替代红土,但出现了红灰防水性差、开裂剥落等现象。为探究该现象出现的原因,采集故宫养心殿中三座殿所(正殿、西围房、后殿)屋顶的红色夹垄灰样品,通过X射线衍射(XRD)确定样品的主要物相组成,结果表明:各殿样品的主要组成皆为方解石、氧化铁及石英,此外含有少量的钠长石及埃洛石。由于各殿样品色度差异较大,因此结合粉末微观形貌及Mapping测试,对比微观颗粒的形态、颜色及文物样品断面元素分布情况,结果表明正殿及后殿样品的粉末微观形貌显示为色泽均匀、饱满的深红色颗粒,伴有黑色或棕黄色矿物颗粒,且由元素分布结果可知样品内Fe元素分布不均匀,且与Al和Si元素分布不一致;而西围房样品的粉末微观形貌显示为浅色颗粒,伴有其余矿物组成存在。元素分布结果表明样品内Fe元素分布均匀,与Al和Si元素分布一致,得出正殿、后殿的红灰样品所用原料及显色物质为白灰、红土、氧化铁红;西围房的红灰样品所用原料及显色物质为白灰、红土,首次提出了红土与氧化铁间的鉴别方法。通过扫描电子显微镜(SEM)探究显色物质对样品微观形貌的影响,结果表明仅含红土的样品结构连续且致密,添加氧化铁红后两相结合较差,孔隙较多。为进一步探究红土、氧化铁红对样品性能的影响,分别制备了添加红土、氧化铁红的模拟试样,结合文物样品及分别添加红土、氧化铁的模拟试样物理力学性能测试结果可知,用氧化铁红替代红土制作夹垄灰,相对于用红土制作的夹垄灰,其物理力学性能较差。

红土含量对古建红灰性能的影响及作用机制

制备了一定梯度红土含量的红灰样品,通过物理力学性能测试、冻融循环试验分析了红土含量对红灰性能的影响,并采用X射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)等技术探究了红土的作用机制.结果表明:添加红土后,红灰的防水性、力学性能与耐冻融性均得到改善;红灰中红土与Ca(OH)_(2)发生了火山灰反应,生成的水化硅酸钙填充在红灰孔隙中,提高了其结构的致密性;随着红土掺量的增加,红灰的碳化速率加快,有利于其早期强度的提升.