改性料礓石力学性质试验

改性料礓石作为一种传统硅酸盐建筑材料,可以与修复加固的文物本体很好兼容且牢固结合,现阶段已经运用到文物保护工作中。为研究其全面的力学特性,在前人研究基础上,采用伺服刚性试验机对改性料礓石进行了不同围压下的常规三轴试验、单轴压缩试验及巴西劈裂试验。试验结果表明:材料具有较高的抗压强度和抗拉强度,同时具有韧性特征。在低围压时,试样表现为剪切破坏,当围压超过6 MPa时,试样表现出明显的塑性流动特征,且试样的峰值强度与围压近似线性关系。通过绘制莫尔圆包络线计算出抗剪强度参数c、φ值,并分析了峰值应变、弹性模量和围压的关系。分析改性料礓石结石体的微观结构及固化过程中的化学成分变化,认为水化和碳化产物包裹石英砂颗粒的特殊结构,是材料具备韧性特征的原因。研究结果对改性料礓石的应用及文物修复的现场工作具有重要的意义与价值。

砂砾岩石窟岩体裂隙灌浆新材料研究

将中国古代建筑中使用的两种硅酸盐建筑材料阿嘎土和料礓石经1000℃焙烧3小时后,对其进行物理力学特性研究。试验研究结果发现,烧料礓石和烧阿嘎土具有特别小的收缩变形性、大的孔隙率和良好的透水性及透气性、良好的水稳定性及力学强度、强的耐碱性介质性、强的耐冻融性、抗风蚀性及耐候性(即温湿度变化对其强度的影响性)等。因此,中国传统的古建筑材料阿嘎土和料礓石经高温焙烧改性后可作为一种很好的砂砾岩石窟岩体裂隙灌浆材料。

中国古建筑中几种石灰类材料的物理力学特性研究

为探讨适宜于岩土文物保护加固的石灰类材料,对中国古建筑中几种石灰类材料及欧洲水硬石灰的化学组成和物理力学特性进行对比研究。研究表明烧料礓石、烧阿嘎土、欧洲水硬石灰NHL5及改性捶灰的化学组成主要是气硬性胶凝材料石灰CaO(或Ca(OH)2)和水硬性胶凝材料β-硅酸钙(β-CS)及铝硅酸钙(CAS),并且这些材料的结石体具有大的孔隙率及非常小的收缩变形性等特点,适宜于岩土文物的保护加固。除此之外,石灰、糯米灰浆、蛎灰、传统捶灰的主要化学组成为石灰CaO(或Ca(OH)2),实验研究结果显示,浆液的凝固速度慢,弹性波速小且上升速率慢,结石体虽然孔隙率大,但强度在短期内较低,易产生收缩变形,不适宜用于短时间内有强度要求的岩土文物保护加固,所以有必要对蛎灰和传统捶灰做进一步的改性研究,以便更广泛地应用于岩土文物的保护加固中。

潮湿环境下壁画地仗加固材料研究

针对潮湿环境下微生物对有机材料有很强破坏作用这一特点,在前人研究的基础上,进行了潮湿环境下壁画地仗加固材料的选型分析,运用X-射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)、偏光显微镜(PLM)、扫描电子显微镜(SEM)对烧料礓石的材质、胶凝机理以及胶凝后产物形貌进行了比较研究,确定了无机胶凝材料料礓石作为加固材料。为潮湿环境下壁画地仗加固提供了材料和方法。

古代墓室壁画地仗加固材料的室内研究

通过对烧料礓石、烧阿嘎土和欧洲水硬石灰NHL5矿物成分及这三种胶凝材料分别与石英砂、粉煤灰做填料的浆液结石体物理力学特性的分析对比,发现烧料礓石、烧阿嘎土、水硬石灰NHL5的化学组成主要是气性胶凝材料石灰CaO(或Ca(OH)_2)和水硬性胶凝材料β-硅酸钙(β-C_2S)及铝硅酸钙(C_2AS)。试验研究表明,这些材料的结石体有相近的弹性波速和适宜的初凝速度及终凝速度,有强的抗冻融性、水稳定性、耐碱性介质及耐温湿度变化对其强度的影响性。同时,三种胶凝材料结石体孔隙率大,既有好的透气、透水性,又有好的与岩土文物本体结合的兼容性,适宜做古代墓室壁画地仗的修复加固材料。

我国古代建筑中两种传统硅酸盐材料的物理力学特性研究

水硬石灰广泛应用于历史建筑物的保护修复。在前人对中国传统水硬性石灰(仰韶水泥)研究的基础上,对烧料礓石和烧阿嘎土2种水硬石灰的基本物理力学性能及环境影响因素进行试验分析,并与欧洲2种型号水硬性石灰(NHL2,NHL5)进行对比。研究发现,在1 000℃高温环境下、历经3 h焙烧得到的烧料礓石、烧阿嘎土加石英砂配制的试样与欧洲水硬石灰加石英砂配制的试样具有相似特性:收缩变形性小、孔隙率大、透水性及透气性良好的基本性质及较强的抗冻融、水稳定性、耐温湿度循环变化的影响及碱性介质侵蚀的能力;不同龄期配比结石体的抗折、抗压强度随龄期的增加呈增长的趋势。研究结果证明,这2种我国古代建筑中应用的硅酸盐材料经过科学改性后,可应用于我国石质、土质文物的加固,对我国传统硅酸盐材料的推广具有重要意义。

300米石龙现身邯郸

是大自然的鬼斧神工，还是赵王陵的“镇陵之物”——

苏羊遗址白灰面的制作工艺研究

河南省洛阳市宜阳县苏羊遗址是中原地区史前时期的重要遗址之一,该遗址出土房址的地面和墙面涂抹有“白灰面”,其原料和制作方法对研究史前建筑材料具有重要意义。采用X射线衍射分析仪(XRD)、X射线荧光光谱仪(XRF)对采自苏羊遗址的白灰面、遗址周边地区的几种天然石灰质原料(料礓石、石灰石和牡蛎)进行分析检测,以探究苏羊遗址白灰面的制作原料。采用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)和扫描电镜(SEM)对苏羊遗址的白灰面、天然料礓石和模拟制备的白灰面进行分析检测,利用红外图谱中方解石的ν2/ν4值反映其晶体的无序程度,并绘制ν2-ν4特征趋势线,最后结合微观形貌观察,以探究苏羊先民在制作白灰面时,是否将原料人工烧制成石灰后再使用。结果显示,苏羊遗址白灰面样品的主要物相为石英、方解石以及少量长石,化学成分中钙含量与硅含量较高,其化学成分、物相等与天然料礓石相似,而不同于石灰石和牡蛎;根据红外谱图显示的信息,苏羊遗址白灰面的ν2/ν4平均值在3.6左右,远低于人工烧制石灰的ν2/ν4值,其ν2-ν4特征趋势线也与天然料礓石的接近;结合扫描电镜观察结果,可初步认为苏羊先民在制作白灰面时,以天然料礓石为原料,未对料礓石进行人工烧制,是直接将其粉碎后与水按比例混合成浆状,涂抹于墙面、地面以及窖穴穴壁。相关研究结果为辨别天然料礓石和人工烧制料礓石的碳化产物提供了一种较为便易的研究方法,有助于进一步了解史前白灰面的制作原料和工艺,为考古工作人员研究史前居民制作建筑材料的工艺和改善居住环境的思维意识提供了参考依据。

巩义双槐树仰韶房址地坪的原料与制作工艺研究

河南巩义双槐树遗址出土的仰韶时期房址地坪为研究该时期建筑技术与石灰类材料的制备工艺提供了重要材料。本文采用材质科技分析与模拟实验手段对其制作原料和工艺进行了研究。结果显示,双槐树地坪的化学成分和物相组成与遗址出土的料礓石制作的模拟样品相似,红外光谱分析则表明双槐树地坪经过人工烧制,温度约在500~600℃。综合以上信息,双槐树遗址先民通过在较低温度下烧制料礓石获取原料,将其粉碎后加入适量的水制成具有5cm以上厚度的地坪。经过埋藏过程中地下水的淋溶,地坪中形成了具有特征的碳酸钙团块结构。本研究显示双槐树遗址先民在制作地坪时未将料礓石煅烧成为石灰,在较低温度下加热的目的可能是使其更加容易破碎,并在一定程度上提升其浇水养护后的强度。