壁画地仗中盐分的毛细输送机制研究

设计了专门的毛细水输盐模拟试验装置,在精确控制温度、湿度和供水水头的情况下,监测不同孔隙溶液在含盐及脱盐澄板土地仗中的毛细迁移特征。水盐迁移前后,测定模拟地仗的导热系数、孔隙半径变化,从微观角度判断外来盐分及地仗内存在的盐分对地仗盐害的贡献。试验结果表明,溶液毛细迁移速率由大到小排列为KCl与Na_2SO_4混合溶液>KCl溶液>Na_2SO_4溶液>H_2O。毛细上升速度随着试样高度的增加逐渐减慢,而且脱盐澄板土中的毛细上升速率大于天然澄板土中的速率。孔隙溶液电导率随试样高度增加呈递增趋势,且天然澄板土试样的电导率普遍高于脱盐澄板土。试样的导热系数随高度的增加出现先减小后增加的总体趋势。脱盐澄板土与天然澄板土相比,孔径分布密度偏向小孔径方向;当迁移溶液为混合盐时,孔径分布较单一盐溶液时集中。模拟试验结果发现,毛细输送的外来盐分(特别是硫酸盐和氯化物复合盐)造成的土体盐胀破坏比土中既有盐分更加显著,说明控制降水入渗引起的化学淋滤作用对预防顶层洞窟壁画盐害具有重要意义。

固化硫酸盐渍土水盐迁移的试验研究

盐渍土地基中毛细水上升必然带动土体内盐分向上迁移聚集。采用土柱毛细水上升试验,模拟全开放自然条件下盐渍土的水盐迁移特征,测量不同时间梯度迁移后含水率、Cl^-和SO4^2-的变化,比较在蒸馏水和复合盐迁移液下的压实盐渍土和石灰粉煤灰水玻璃固化硫酸盐渍土毛细水盐迁移特征。试验结果表明:固化盐渍土中的毛细迁移速率和Cl^-、SO4^2-的迁移速率均小于压实盐渍土,说明固化盐渍土有减缓毛细水上升和阻碍盐分迁移的作用;毛细水迁移稳定后,压实土中含水率沿高度呈线性减少趋势,固化土中含水率沿高度先线性增大后保持不变,说明固化土具有稳定持水作用;在迁移过程中,含水率、Cl^-和SO4^2-迁移规律具有一致性,Cl^-迁移速率大于SO4^2-。试验说明固化硫酸盐渍土不仅具有强度上的提高,同时可以阻滞盐分,尤其是硫酸离子的向上运移。